A importância do Ensino da Óptica para o desenvolvimento das tecnologias modernas

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## A importância do Ensino da Óptica para o desenvolvimento das tecnologias modernas

M. A. Ferreira M. da Silva a (complexoquesty@bol.com.br)

A Dias Tavares, Jr. b (tavares@uerj.br)

a PG - IF/UERJ, R. S. Francisco Xavier 524; Rio de Janeiro/RJ, 20559 900 Brasil DEQ - IF/UERJ, R. S. Francisco Xavier 524; Rio de Janeiro/RJ, 20559 900 Brasil

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## Resumo

Abordaremos um dos ramos mais importantes da física moderna e contemporânea, mas importante desde a Antiguidade, a Óptica, e como ela tem sido aos poucos negligenciada no âmbito curricular, tanto no nível superior quanto no ensino médio. Procuramos determinar os motivos pelos quais vêm ocorrendo esses desinteresses conquanto essa disciplina tenha se tornado cada vez mais importante no cotidiano dos estudantes. A deficiência do estudante oriundo da escola média é notória em Física, mas acreditamos que na área da Óptica o é ainda mais principalmente devido à má formação dos licenciados em Física em outras áreas que não a Mecânica, Calor e Eletricidade.

## 1. Introdução

O interesse pelos fenômenos ópticos e suas aplicações remonta à Antigüidade [1]. As origens da tecnologia Óptica situam-se na antiguidade remota com os espelhos primitivos sendo feitos de cobre polido, bronze, e mais tarde, de espéculo (do latim speculum , significando espelho), uma liga de cobre rica em estanho. A Óptica teve um modesto conjunto de acontecimentos que preencheram, na sua maior parte, o que pode ser considerado como o seu primeiro período de desenvolvimento, ou seja, antes do século dezessete. A partir do século XVII a Óptica ganha um caráter mais científico com grandes nomes que foram responsáveis pelo seu enriquecimento tais como: Newton, Huygens, Thomas, Young [2] etc... Desde então percebemos, agora de modo sistematizado por esses grandes nomes, que a Óptica faz parte do nosso cotidiano, mas tal fato parece ter sido esquecido por muitos professores bem como pelos atuais currículos dos cursos de física.

## 2. O ensino da Óptica

Os conteúdos científicos e educacionais foram trabalhados e distribuídos ao longo da estrutura curricular de acordo com suas categorias e funções básicas. Mas parece que neste contexto educacional o ensino da Óptica tem perdido o seu espaço, começando pelo ensino básico, ou seja, no segundo grau. Com uma metodologia totalmente ultrapassada, ou seja, quadro e giz, os fundamentos básicos da Óptica são transmitidos para o aluno de uma forma totalmente fora de sua realidade, ele não consegue compreender a relação existente entre aquilo que é ensinado e os fenômenos que o cercam em seu dia a dia.

Sabemos que o ensino nas escolas fundamental e média não tem o objetivo de ministrar um ensino aprofundado e especializado nestas áreas, mas pelo menos o aluno deve adquirir a capacidade de construir 'pontes' entre a sala de aula e as realidades da vida cotidiana. Um dos problemas que o ensino da Óptica oferece é que a falta de um laboratório impede a elaboração por parte do estudante uma visão mais sólida dos fenômenos físicos. Entretanto os fenômenos ópticos estão ocorrendo ao nosso alcance a todo instante. O professor deve ser capacitado para capturar esses eventos e assim trabalhar os conhecimentos a partir dessas experiências cotidianas. A t ítulo de exemplo podemos citar: interferência em bolhas de sabão, o arco íris, os óculos usados pelos estudantes, ilusões de Óptica etc.

Uma vez que é muito difícil para o aluno visualizar a propagação da luz e seus respectivos comportamentos diante de vários fenômenos. Parecendo que o tracejar de linhas geométricas que

deveriam representar a propagação da luz fica reduzido a somente a um simples desenho geométrico sem nenhum contexto físico implícito. Já no ensino superior como o curso de Óptica é dado? Ao contrário do ensino médio, o superior, dependendo da área de atuação tem o objetivo de ser aprofundado e especializado, porém o que tem se observada é a diminuição da carga horária da disciplina.

## 3. Discussão

Podemos descrever a experiência em nosso curso de física. Até 1992, o curso de física da UERJ, por exemplo, tinha três Ópticas: I II e III. A partir de 1992 a Óptica III tornou-se eletiva restando apenas a I e a II como obrigatórias para o curso de graduação. Em 2002, novamente o curso sofre uma mudança curricular em que as Ópticas I e II foram unidas e transformadas em uma única, a Óptica IA. Enquanto isso em outras universidades nem mesmo existe uma disciplina específica de Óptica. Esta é dada como parte de uma cadeira de Física Básica, em geral a Física IV.

Acreditamos que esta idéia vem dos anos '50. Porquê? Porque aquele tempo acreditava-se que a Óptica era uma ciência totalmente resolvida, devendo apenas ser melhorada na parte de cálculo de instrumentos ópticos. Passou-se assim a considerar a Óptica apenas como uma disciplina técnica, na qual os avanços seriam realizados apenas para melhoria de instrumentos e com os recursos teóricos já disponíveis praticamente desde o século XIX [3]. Adveio então em 1960 a descoberta do laser e com isso este cenário foi totalmente desestruturado, dando lugar a uma seqüência frenética de novas descobertas encadeadas a novas aplicações tecnológicas [4].

É claro que a carga horária ficou drasticamente reduzida no decorrer desses anos devido às mudanças na grade c urricular do curso, mas o aluno é que tem saído perdendo com as mesmas, ou seja, no futuro teremos ainda maior número de professores com sérias deficiências em Óptica por esses motivos. Já ocorre atualmente que muitos professores do segundo grau sentem bastante dificuldade para ministrar esta disciplina. Nos outros cursos de graduação, como a engenharia e a química tais problemas também foram observados, logo estaremos formando engenheiros que não entendem os princípios básicos de Óptica e por conseqüência os das fibras Ópticas bem como químicos que não conseguem explicar direito às reações químicas que envolvem a luz como principio ativo de suas reações. Consideramos que esta diretriz deve ser seriamente revistas se pretendemos melhorar a qualidade do nosso ensino em qualquer nível, seja no ensino médio ou superior e capacitar profissionais para desenvolver trabalho nas novas tecnologias.

## 4. Reconhecendo Problemas e Criando Soluções

Embora princípios comuns devam orientar a formação de todos os profissionais, na intenção de se garantir o compromisso social do profissional, deve-se considerar as características da instituição formadora e particularidade da área em que ele irá atuar. É no específico que se encontra o concreto, através do qual se pode contribuir para que o aluno ganhe em abstração, podendo então compreender melhor o concreto, e nele atuar.

O ensino de física tem-se realizado freqüentemente mediante a apresentação de conceitos, leis e fórmulas, de forma desarticulada, distanciados do mundo vivido pelos alunos e professores e não só, mas também por isso, vazios de significado. Apresentação da física como um produto acabado pode induzir o aluno do ensino médio que ele não precisa raciocinar, que basta somente decorar as fórmulas sem entender seu significado físico. Insistir na solução de exercícios repetitivos, pretendendo que o aprendizado ocorra pela automatização ou memorização e não pela construção do conhecimento através das competências adquiridas é um ciclo vicioso que temos quebra a todo custo.

Mas o problema não é tão simples assim também temos que lidar com o conteúdo demasiadamente extenso, que impede o aprofundamento necessário e a instauração de um diálogo construtivo. Esse quadro não decorre unicamente do despreparo dos professores, n em de limitações impostas pelas condições escolares deficientes. Expressa, ao contrário, uma deformação estrutural,

que veio sendo gradualmente introjetada pelos participantes do sistema escolar e que passou a ser tomada como coisa natural. É preciso rediscutir qual Física ensinar para possibilitar uma melhor compreensão do mundo e uma formação para a cidadania mais adequada. Sabemos todos que, para tanto, não existem fórmulas de sucesso prontas. Essa é a questão a ser enfrentada pelos professores de cada escola, de cada realidade social, procurando corresponder aos desejos e esperanças de todos os participantes do processo educativo, reunidos através de uma proposta pedagógica clara. É sempre possível, no entanto, sinalizar aqueles aspectos que conduzem o desenvolvimento do ensino na direção desejada.

Não se trata, portanto, de elaborar novas listas de tópicos de conteúdo, mas, sobretudo de dar ao ensino de Física novas dimensões. Isso significa promover um conhecimento contextualizado e integrado à vida do jovem e assim, o intuito é apresentar uma Física que tente explicar alguns dos pequenos problemas que a Natureza nos fornece, tornando assim a transmissão desses conhecimentos muito mais palpável aos que estão aprendendo.

Para o ensino médio uma proposta interessante seria a criação de kits [5] que abarcam experiências simples, com a utilização de materiais de baixo custo, facilmente reproduzidos, que permitem levar o ensino experimental para a sala de aula, minimizando a carência de laboratórios nas escolas brasileiras. Além de leituras e discussões críticas de textos didáticos na área de Óptica, de textos alternativos (jornais, revistas, etc.) envolvendo conteúdo físico, de textos relativos á concepção de ciência (artigos e entrevistas), na resolução de exercícios que são usualmente trabalhados no segundo grau, poderia ser incluída diferente maneira de se chegar á solução. Experiências demonstrativas com o auxílio de um retroprojetor [6] podem contribuir efetivamente para a vencer a dificuldade de abstração da maioria dos estudantes quando confrontados com os esquemas feitos a giz no quadro negro. Podemos admitir que os problemas do ensino médios têm caráter semelhante com os do ensino superior tirando a parte laboratorial que embora tenha também muitos problemas não pode ser comparado com das escolas que na maioria das vezes nem possui um. Portanto as mesmas soluções apresentadas para os alunos do segundo grau poderiam ser aplicadas no ensino superior, teríamos assim não só aulas, mas ricas como também profissionais, mas qualificados.

## 5. Conclusões

- O ensino da Óptica pode e deve ser melhorado em todos os níveis de formação. As modernas tecnologias exigem um conhecimento cada vez mais maior de tópicos avançados da Física, com a Óptica destacando-se entre esses.

Embora tenhamos focalizado todo o nosso contexto sobre o ensino da Óptica, a nossa discussão poderia ter tido um caráter mais geral, uma vez que toda esta problemática também é verificada em outras disciplinas.

- O processo de atualização curricular, seja qual for o nível em questão, deverá ter diretrizes e os objetivos muitos bem definidos. A estruturação curricular deverá ser realizada sob a óptica de um projeto sujeito a uma contínua evolução e aprimoramento. O caráter dinâmico do currículo exige a incorporação contínua dos novos conhecimentos científicos, com o futuro profissional devendo ser capaz de localizar e dar significado às dificuldades conceituais e operacionais, não importando a sua área de atuação.

## Bibliografia:

- [1] - Gamow, G. Biografia della Fisica , Scienza Mondadori, Milão, 2002
- [2] - SEGRÈ, E. Personaggi e Scoperte della Fisica Clássica vol.1 , Scienza Mondadori, Milão, 1996
- [3] - STRONG, J. Concepts of Classical Optics , Freeman & Co., San Francisco, 1958 [4] - HECHT, E. Optics - Addison-Wesley, New York, 1987

- [5] - MURAMATSU, M., Kit de Óptica , Instituto de Física/USP, São Paulo.
- [6] - GOODMAN, D. S., Optics Demonstrations with the Overhead Projector , Optical Society of America, Washington DC, 2000