A FÍSICA DAS RADIAÇOES ELETROMAGNÉTICAS E O COTIDIANO DOS ALUNOS DO ENSINO MÉDIO:CONSTRUÇAO DE UMA PROPOSTA DE ENSINO

## A FÍSICA DAS RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS E O COTIDIANO DOS ALUNOS DO ÉÃ Ç ENSINO MÉDIO: CONSTRUÇÃO DE UMA PROPOSTA DE ENSINO.

## João Paulo Casaro Erthal e *Marília Paixão Linhares

Universidade Estadual do Norte Fluminense – Laboratório de Ciências Físicas

## RESUMO

Este trabalho consiste na elaboração de uma proposta pedagógica de ensino das radiações eletromagnéticas, envolvendo alguns conceitos de Física Moderna. A proposta está fundamentada na teoria sócio -históricaacultural de Vygotsky, que tem como um de seus princípios a interação social entre os indivíduos, ou seja, um intercâmbio de idéias entre os membros de um grupo. Para trabalhar nessa perspectiva, optou-se pela confecção de um material que pudesse facilitar a comunicação entre os participantes da pesquisa.

A escolha das atividades propostas foi orientada pela sondagem das concepções prévias de alunos de Física do ensino médio sobre o tema e deve mobilizar nos alunos habilidades de cooperação, solidariedade, responsabilidade. As estratégias de ensino e e aprendizagem utilizadas em sala de aula estão pautadas na apresentação de conhecimentos como desafios cuja solução, por parte dos alunos, envolve mobilização de recursos cognitivos, investimento pessoal e perseverança para uma tomada de decisões. O presenente trabalho pretende verificar a funcionalidade e capacidade desse material, quando trabalhado numa perspectiva Vygotskyana, de propiciar o ensino de tópicos relacionados à Física das radiações eletromagnéticas nas salas de aula nesse nível de ensino. Ao final do trabalho foi realizada a avaliação dos resultados obtidos através de questionários e de comentários feitos pelos alunos durante o trabalho com o material pedagógico, tendo como um dos seus elementos básicos a comparação entre os resultados obtidos após o trabalho em sala de aula e os dados da sondagem inicial, assim como a análise das respostas e comentários dos alunos durante o trabalho com o material pedagógico.

## INTRODUÇÃO

Muitas são as críticas que costumam ser feitas ao currículo de Física do ensino médio em nossas escolas (PACCA, 1992; BRASIL,1999). Talvez a mais contundente seja o seu desligamento da realidade vivenciada pelo aluno, o que tem resultado em textos e materiais didáticos tão ou ainda mais desligados dessa realidade.

Pode -se argumentar que é muito difícil fugir das idealizações nesse nível de ensino, pois nossos alunos não têm o ferramental matemático que lhes possibilite a análise de situações mais complexas, o que é verdade. Mas nada os impede de conhecer essas limitações, de saber que a realidade não é tão comportada e uniforme como muitos dos nossos livros de Física insinuam.

Neste contexto, poucos professores de Física têm consciência dessa necessidade de trazer exemplos e conteúdos relacionados ao dia a dia dos alunos para dentro da sala de aula e, ao que parece, um número ainda menor pensa em modificar esse quadro. Esta constatação já tinha sido argumentada nas orientações dos PCNEM em que "M"Muitos deles tem se sentido perdidos, sem os instrumentos necessáririos para as novas tarefas, sem orientações mais concretas em relação ao que fazer"(BRASIL, 1999: 2).

Com o intuito de aproximar a Física apresentada dentro da sala de aula e a realidade vivida pelo aluno, que muitas vezes desconhece os fenômenos que estão ocorrendo ao seu redor, nossa escolha, para o desenvolvimento de uma proposta de ensino, recai sobre o estudo das radiações eletromagnéticas, cuja importância é confirmada por estar presente em dois dos seis temas estruturadores dos PCN+:

1 -Equipamentos Eletromagnéticos e Telecomunicações , visto que aparelhos eletromagnéticos emitem radiações eletromagnéticas e as informações são enviadas por meio de ondas eletromagnéticas.

## 2 -Matéria e Radiação, que evidencia a importância de:

" identificar diferentes tipipos de radiações presentes na vida cotidiana, reconhecendo sua sistematização no espectro eletromagnético (das ondas de rádio aos raios -x) e sua utilização através das tecnologias a elas associadas (radar, rádio, forno de microonda, tomografia etc)" (BRASIL, 2002: 29)

Outro fator a considerar em relação à compreensão dos estudantes do ensino médio de tópicos sobre radiações eletromagnéticas, é que "seu entendimento aparece como uma necessidade para a compreensão dos fenômenos ligados a situações vividas pelelos alunos sejam de origem natural ou de origem tecnológica" (ASTOLFI, 1995: 36), como por exemplo, a radiação solar, os aparelhos de microondas de suas casas, a captação de ondas de rádio e televisão por antenas, as radiografias das mais diversas partes do do corpo com a utilização de raios X, etc.

Na nossa visão, um dos obstáculos para o ensino das radiações no currículo de Física do ensino médio, muitas das vezes justificado pelo pouco número de aulas, é a falta de uma proposta didática que possibilite a apresentação desse conteúdo. Ou ainda, a introdução do estudo das radiações no ensino médio depende de uma proposta que viabilize a sua transposição didática para esse nível de ensino (GASPAR, 1993) , que tenha como elementos fundamentais o conhecimento do professor sobre o assunto, a consciência da importância do tema, materiais que auxiliem o professor a tratar do tema e uma proposta de ensino adequada aos materiais, para que se possa promover aprendizagem.

## OBJETIVOS

Este trabalho tem cinco objetivos básicos:

- -Buscar o conhecimento das pré-concepções que alunos do ensino médio têm a respeito das radiações eletromagnéticas, tanto do ponto de vista conceitual como prático, relacionadas ao seu cotidiano.
- -Desenvolver uma proposta de ensino capaz de estimular a interação social e o diálogo entre os participantes.
- -Produzir um material pedagógico e propor uma metodologia para o desenvolvimento de uma proposta de ensino, capaz de possibilitar a aprendizagem de tópicos sobre radiações eletromagnéticas no ensino médio .
- -Avaliar a adequação da utilização desse material em turmas do ensino médio.
- -Verificar se o material e a metodologia para sua utilização foram capazes de propiciar o aprendizado nos alunos participantes.

## METODOLOGIA

Com o intuito de avaliar a aprendizagem significativa de conceitos relacionados às radiações eletromagnéticas e produzir um material didático para o ensino dessas radiações, realizamos uma sondagem de concepções prévias dos alunos do Ensino Médio sobre radiações eletromagnéticas, tanto do ponto de vista conceitual como prático, relacionado ao seu cotidiano.

Essa sondagem foi realizada a partir de um questionário contendo dez questões, extraídas da literatura, ou formuladas por professores da Universidade Estadual do Norte Fluminense. Cinco ququestões eram de múltipla escolha e as outras cinco eram dissertativas, e abordavam conceitos cotidianos vividos pelos alunos, sem formalismos matemáticos ou tópicos específicos.

Como a elaboração do planejamento de ensino desse trabalho está baseada na abobordagem do tema através da interação social com os alunos durante as apresentações dos experimentos demonstrativos, consideramos de suma importância saber quais são as idéias que esses alunos possuem sobre as radiações eletromagnéticas, tentando verificar a situação atual do ensino desses conteúdos e focalizar os temas que deverão ser explorados na próxima etapa do trabalho.

Depois de validados, esses questionários foram levados a salas de aula de diferentes escolas da cidade de Campos dos Goytacazes, totalizando cento e dez entrevistados.

Os resultados obtidos nessa sondagem de concepções prévias serviram como elemento orientador para a etapa seguinte desse trabalho, a elaboração de um planejamento de ensino que pudesse propiciar o ensino de conteúdos relacionados às radiações eletromagnéticas. Com os resultados da sondagem podemos definir também os tópicos mais carentes a serem trabalhados com os alunos. Concluímos que para uma proposta inicial deveríamos abordar a geração, transmissão e propagação das ondas as eletromagnéticas, assim com algumas de suas características físicas principais: o comprimento de onda, a freqüência e sua velocidade de propagação.

Iniciamos a construção de três atividades experimentais que tratavam fundamentalmente da geração, transmissão e propagação das ondas eletromagnéticas, nas quais ainda era possível se explorar conteúdos relacionados à velocidade de propagação e ao comprimento de onda das mesmas.

Essas atividades foram construídas com materiais, na sua grande maioria, de fácil aquisição no mercado e de custo acessível, para que pudessem ser reproduzidas por professores ou até mesmo pelos seus alunos em trabalhos escolares ou feiras de ciência.

A primeira atividade experimental de demonstração foi chamada de "Rádio Roncador", na qual um rádio AM à pilhas, sintonizado em uma estação qualquer, emite ruídos quando raspamos um fio, ligado a duas pilhas, em uma lima. A segunda atividade experimental é um "Emissor -Receptor" de ondas eletromagnéticas, no qual uma onda gerada no emissor é captada no receptor e acende uma lâmpada de Néon. A última montagem foi apelidada de "Gaiolas de celulares", nas quais os aparelhos de celular podem funcionar ou não no interior da gaiola, dependendo do tamanho e do material da malha que reveste a gaiola.

Além das atividades experimentais de demonstração construídas, consideramos essencial a elaboração de material escrito que contemplasse aspectos fundamentais das radiações eletromagnéticas, e auxiliasse a apresentação dos conceitos durante o trabalho a ser realizado em sala de aula.

O material escolhido foi um mapa conceitual, composto por diagramas indicando relações entre conceitos, ou entre palavras que usamos para representar conceitos. Esses conceitos são dispostos seguindo uma hierarquização, partindo dos conceitos mais gerais (parte superior do mapa) para os mais específicos (parte inferior do mapa). Mapas conceituais são representações concisas das estruturas conceituais que estão sendo ensinadas e, como tal, provavelmente facilitam a aprendizagem dessas estruturas (MOREIRA, 1987).

Terminada a confecção do planejamento de ensino para o trabalho de conceitos básicos sobre radiações eletromagnéticas, composto por três atividades experimentais de demonstração e um mapa conceitual, retornamos às mesmas salas de aula do ensino médio nas quais realizamos a sondagem inicial para começar o trabalho com esses materiais.

Iniciamos o trabalho fazendo um resumo sobre os conceitos existentes no mapa conceitual, e explicamos como os alunos deveriam se orientar para entender as ligações existentes entre os mesmos. Feito isso, colocamos sobre a mesa a primeira atividade experimental a ser trabalhada, o "rádio roncador".

Nessa atividade experimental pretendíamos trabalhar conceitos relacionados à existência e produção de de ondas eletromagnéticas, pois verificamos na sondagem inicial uma carência grande em relação a esses conceitos. Para isso foi preciso discutir tópicos básicos, alguns deles conhecidos pelos alunos, como a existência de um campo magnético ao redor de um fio percorrido por uma corrente elétrica variável, assim como a indução de um campo elétrico devido ao campo magnético variante originado ao redor do fio. A partir das respostas dos alunos, iam sendo feitas outras perguntas, dando um direcionamento no discurso para que eles pudessem ir construindo o conhecimento a partir de nossos comentários e de suas participações.

Figura 1: Aparato experimental: "Rádio Roncador"

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A segunda atividade experimental trabalhada foi o "Emissor-Receptor de ondas eletromagnéticas". Nesse aparato pretendíamos trabalhar de forma mais clara a transmissão e recepção de ondas eletromagnéticas, assim como sua propagação pela atmosfera.

Figura 2: Aparato experimental: "Emissor-receptor"

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Iniciamos o trabalho com a a terceira e última demonstração experimental, a "Gaiola de celulares". Nesse momento foi possível trabalhar conceitos relacionados ao comprimento de onda, característica que diferencia uma onda da outra.

Figura 3: Aparato experimental: "Gaioiola de celulares"

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Em vários momentos durante o trabalho com as atividades experimentais, recorria-se ao mapa conceitual para tratar de assuntos que estavam contemplados nesse material e que se relacionavam com o conceito explorado na atividade experimental.

Figura 4: Mapa conceitual sobre radiações eletromagnéticas.

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Terminadas as apresentações, deixamos os alunos a vontade para interagirem com os experimentos e com isso pudemos tirar algumas dúvidas e continuar conversando um pouco mais sobre os fenômenos abordados, visto que muitos alunos estavam bastante interessados no funcionamento e até mesmo na construção das atividades experimentais.

Duas semanas após o trabalho realizado com os materiais pedagógicos, retornamos às salas de aula para mais uma etapa de nosso trabalho, referente a um questionário final sobre radiações eletromagnéticas.

Esse questionário seguiu os mesmos padrões do questionário inicial de sondagem, sendo composto por dez questões, das quais cinco eram de múltipla escolha e as outras cinco eram dissertativas.

Mais da metade dessas questões foram mantidas do questionário inicial, pois foram consideradas determinantes na escolha do material didático produzido e seriam essenciais para verificar se o material e a metodologia para sua utilização foram capazes de propiciar alguma mudança conceitual. Depois que todos os questionários foram entregues e recolhidos, agradecemos aos alunos pela colaboração durante todas as etapas de nosso trabalho e iniciamos a a fase de análise dos resultados.

## RESULTADOS E DISCUSSÕES

Três turmas do ensino médio, totalizando oitenta e quatro entrevistados participaram da primeira etapa do trabalho, relacionada a sondagem de pré-concepções sobre radiações eletromagnéticas. Para uma melhor análise dos resultados obtidos nessa etapa, que tinham o propósito de demonstrar o que os alunos sabiam sobre o assunto e de dar um direcionamento nos tópicos a serem trabalhados, as respostas foram caracterizadas em quatro patamares:

Certa, Parcialmente correta, Errada e Não sei a resposta, que somam o total de resultados obtidos. O percentual obtido nos dois últimos patamares, ou seja, as respostas assinaladas com "Não sei a resposta" e as respostas "erradas" foram somadas e apresentadas sob forma de uma nova coluna, para se ter uma melhor noção da quantidade de resultados negativos. Os resultados podem ser vistos a seguir:

Figura 5: Resultados obtidos na sondagem inicial com os três grupos participantes .

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Analisando os resultados obtidos nessa sondagem e verificando um grande número de erros em todas as questões pudemos concluir que os alunos do ensino médio, participantes de nossa pesquisa, possuem uma grande carência sobre conhecimentos relacionados aos diferentes tipos de radiações eletromagnéticas existentes, e também sobre onde elas vêm sendo empregadas, associadas ao uso de tecnologias.

Após o trabalho realizado em sala de aula com os materiais pedagógicos, iniciou-se a aplicação do questionário final, que foi desenvolvido com as mesmas turmas participantes das outras etapas da pesquisa e totalizaram oitenta entrevistados. Seus resultados podem ser vistos a seguir:

Figura 6: Resultados obtidos no questionário final com os três grupos .

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Podemos constatar que sete das dez questões tiveram um índice de acertos acima de cinqüenta por cento. Além disso, somente a questão número dez obteve mais resultados negativos do que positivos.

Durante as aulas com o apoio do material pedagógico, foi possível verificar que a utilização de seguimentos da teoria de Vygotsky junto a esses materiais já começa a gerar bons frutos desde o início do trabalho. De acordo com que os alunos vão respondendo aos comentários e perguntas do apresentador, eles já vão criando novas idéias em suas mentes. Se a idéia não o for correta, cabe ao apresentador, formular uma nova questão que leve o aluno a chegar a uma concepção adequada. Nessa etapa serão apresentadas algumas falas dos alunos, que foram consideradas como resultados do processo de interação social, que podem ser perguntas, comentários ou sugestões e que demonstram o início do aprendizado de conceitos relacionados às radiações eletromagnéticas. Alguns exemplos podem ser vistos a seguir.

O primeiro exemplo que pode ser citado nesse sentido é o caso da bússola. Quando foi perguntado aos alunos sobre a função da bússola, um aluno disse: "I"Indicar o norte"e". Então foi perguntado porque ela sempre indicava para o norte e alguém falou: " É Tem alguma coisa com a Terra". E outro aluno completou: " g É o campo magnético"o". Foi então perguntado porque o ponteiro da bússola mexia quando raspávamos o fio e um aluno disse: "Tem que ter algum campo magnético próximo" Para surpresa do apresentador, um aluno apontou par uma figura do painel e perguntou: "É o campo do fio da figura?"?".

Durante a raspagem do fio sobre a lima um aluno falou: "A "A lima é como uma chave que abre e fecha rapidamente".

No segundo experimento quando foi perguntado aos alunos o que surgiria ao redor do fio assim que o circuito fosse fechado os alunos responderam: " um campo magnético" o" e o apresentador perguntou o que esse campo magnético variando daria origem, e mais uma vez os alunos disseram:" um campo elétrico, e um vai ficar induzindo o outro até que eles se propagem como uma onda".

O apresentador perguntou o que popoderia ocorrer com o celular se esse fosse colocado dentro da gaiola e um aluno disse: "V"Vai ficar fora de área" a" E foi lhe perguntado porque ele achava isso, então ele respondeu: "A "A grade não vai deixar o telefone receber sinal"l". Apesar de

o aluno ter respondido certo ele não sabia porque a grade impedia que o telefone não recebesse sinal. Esse conceito foi trabalhado até que um aluno, olhando para o painel, fez um comentário surpreendente: "O "O celular dentro da gaiola de malha menor não é atingido pelos sinais da antena de celular, mas pode ser atingido por um raio gama, que tem comprimento menor e pode atravessar o furo da tela"a". Isso evidencia um aprendizado sobre os diferentes comprimentos de ondas característicos de cada radiação.

Em outra turma, quando fofoi perguntado como é que os celulares deles funcionavam dentro daquela sala de aula se todas as janelas estavam cobertas com telas de malha pequena contra pernilongos. Um dos alunos disse: "Então depende do material". E outro disse: "Por isso que eu vi numa experiência que o celular não funciona no papel alumínio,... tem que ser metálico?".

A metodologia por nós adotada foi capaz de despertar o interesse e a participação dos alunos durante o processo, fazendo com que o trabalho fosse colaborativo e cooperativo, pois as respostas iam se completando até a formação de um conceito correto.

## Considerações Finais

- O uso de materiais pedagógicos, como atividades experimentais e mapas conceituais, como ferramentas auxiliares para professores no processo de ensino-aprendizagem é um caminho trilhado com sucesso nas pesquisas que envolvem educação e metodologias de aprendizagem.

Para a construção do material pedagógico fez-se necessária a sondagem das préconcepções de alunos do ensino médio sobre tópicos de radiações eletromagnéticas. Os resultados dessa sondagem inicial mostraram em síntese que:

- -Os alunos não têm conhecimentos sobre a natureza das radiações eletromagnéticas que estão presentes no seu dia a dia.
- -Os alunos praticamente desconhecem as utilizações dessas radiações em tecnologias utilizadas por eles em seu cotidiano.

Pudemos verificar que o material pedagógico construído estava adequado para o nível de ensino escolhido, visto que a compreensão do funcionamento de cada um dos experimentos, assim como do painel, foi notória na maioria dos alunos. O interesse de alguns dos alunos em reproduzir os materiais apresentados, também evidencia a adequação dos mesmos para serem utilizados com essas turmas. O trabalho realizado com materiais pedagógicos tendo como suporte a teoria sócio-histórica-cultural de Vygotsky para sua apresentação, pode ser considerado uma relação entrelaçada de significações, visto que a utilização desses materiais ajuda a despertar o interesse dos estudantes e também facilita o processo o de interação social, fundamental para que ocorra o aprendizado.

Percebemos que uma aula fora dos padrões tradicionais, na qual os alunos são estimulados a participarem do processo de ensino e da construção do conhecimento a partir da interação com outros sujeitos, é uma alternativa interessante para ser trabalhada com alunos nos mais variados níveis de educação. De acordo com Linhares (2001), o crescente número de pesquisas a partir da análise de práticas pedagógicas e docentes, justifica-a-se pela pouca efificiência dos modelos tradicionais frente a demanda da sociedade moderna.

Após a comparação entre os dados obtidos inicialmente e os dados obtidos no questionário final, assim como da análise das gravações das falas e comentários dos alunos em fita de áudio, podemos concluir que houve um aprendizado de conceitos relacionados à natureza das radiações eletromagnéticas assim como de onde elas vêm sendo empregadas.

Mesmo tendo uma evolução grande, em praticamente todas as respostas no questionário final, o que pode caracterizar que ocorreu a aprendizagem de conceitos relacionados ao tema, pudemos verificar que em muitos alunos as pré-concepções continuam fortes e enraizadas, não conseguindo conviver com os conceitos científicos explorados. Esse fato, já havia sido citado em um artigo de Mortimer (1994) que diz que as pré-é-concepções são pessoais, fortemente influenciadas pelo contexto do problema, bastante estáveis e resistentes a mudança.

Com os resultados obtidos nesse trabalho acreditamos poder contribuir para que se investigue e pesquise mais sobre novas formas de ensino e modelos pedagógicos que contribuam para mudar a situação do ensino atual, não somente em relação aos conceitos de radiações eletromagnéticas, mas também de vários outros tópicos que são, ou poderiam ser, abordados no ensino médio.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASTOLFI, J. P. &amp; DEVELAY, M. - A didática das ciências, Papirus, S. Paulo, 1995.

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais: ensino médio. Brasília: MEC, 1999. Disponível em:

http://www.mec.gov.br/semtec/ensmed/pcn.shtm

Acesso em: 15/01/05

BRASIL, PCN+ Ensino Médio: Orientações Educacionais Complementares aoaos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da natureza, matemática e suas tecnologias. / Secretaria de Educação Média e Tecnológica - - Brasília: MEC/SEMTEC, 2002.144 p.

GASPAR, A Museus e Centros de Ciências - - Conceituação e proposta de um referencial teórico -Tese de doutoramento apresentada na Faculdade de Educação da USP, 1993.

LINHARES, M. P.; BEMFEITO, A. P. D.; SANTOS, M. S. "Buscando novas propostas para a formação continuada" VI Congresso Ensenanza de lãs Ciências, Barcelona, 12-15 setembro de 2001.

MOREIRA, M.A.; BUCHWEITZ. B. Mapas Conceituais, instrumentos didáticos de avaliação e análise de currículo. São Paulo: Editora Moraes, 1ª. Edição, 1987, 83p.

MORTIMER, E. F. - - "Construtivismo, mudança conceitual e ensino de ciências: para onde à vamos?" In: ESCOLA DE VERÃO FEUSP, 3,1994, Serra Negra. Caderno de textos. São Paulo: FEUSO, p. 56-74, 1994.

PACCA, J. L. A. - "O Profissional de Educação e o Significado do Planejamento Escolar: Problemas dos Programas de Atualização". Cad. Cat. Ens. Fís . , 14 (1): 39-4-42, 1992.