DEFININDO CONCEITOS DE FÍSICA E DE MATEMÁTICA COM AUXÍLIO DO OSCILOSCÓPIO

## DEFININDO CONCEITOS DE FÍSICA E DE MATEMÁTICA COM AUXÍLIO DO OSCILOSCÓPIO

Gerson Kniphoff da Cruz [gersonkc@uepg.br] Sílvio Luís Rutz da Silva [rutz@uepg.br] Kelly Cristiane Iarosz [kiarosz@hotmail.com] Carlos Adolfo Weckerlin [caweck@ig.com.br] Marisete do Rocio Kopis Alves [kopis@interponta.com.br]

Universidade Estadual de Ponta Grossa, Departamento de Física, Av. Carlos Cavalcanti, 4748, Bloco L; Campus de Uvaranas, Ponta Grossa - PR. Colégio Estadual Prof Doráh Daitchman - Ensino Fundamental e Médio / Escola Municipal Pref. Dr. Elyseu de a. Campos Mello - Ensino Fundamental Colégio Estadual Dr. Epaminondas Novaes Ribas - Ensino Fundamental e Médio

## RESUMO

No ensino experimental de eletricidade são duas as grandes dificuldades iniciais dos alunos que são enfrentadas pelo professor: a primeira é o próprio medo da eletricidade e a segunda o medo de manuseio dos equipamentos. Este é mais evidenciado do que aquele quando realizamos as práticas com o osciloscópio. Vivenciando esta dificuldade no ensino Universitário, trabalhamos uma idéia de utilização do osciloscópio no ensino médio e fundamental regulares. A metodologia empregada tem como premissa o fato de que se o aprendiz souber perguntar sobre o tema em estudo isto é suficiente para que ele venha a aprender sobre o tema. O trabalho é iniciado desenvolvendo-se o método de observação sem manipulação (G.K. Cruz e S.L.R. Silva: aceito para publicação nos Anais do EPEF 2004) em que um objeto no interior de um pote plástico é posicionado sobre uma mesa e que serve de objeto de estudo. Este método é aplicado para se iniciar o aprendiz na metodologia científica e de maneira a ativar ou reativar a sua criatividade. Em seguida, passamos à fase em que se faz uso d o osciloscópio como ponto de partida para a definição de conceitos de física e de matemática. Nosso trabalho não possui intenção de ensinar a eletricidade, mas sim de trabalhar com um equipamento moderno e com as definições de amplitude, freqüência, comprimento de onda e período (do ponto de vista físico) e as funções seno e co-seno e o círculo trigonométrico (do ponto de vista matemático). Neste trabalho apresentaremos e discutiremos resultados de uma investigação experimental realizada com dois professores do ensino médio que estão sendo preparados para realizarem o mesmo trabalho com alunos do ensino médio e fundamental regulares.

Palavras chaves: Ensino de Física, Ensino de Matemática, método de ensino

## INTRODUÇÃO

Uma constatação dos dias de hoje nas escolas públicas de Ponta Grossa é o verdadeiro abandono das aulas práticas no ensino de física. Muitas são as justificativas, mas as que mais chamam a atenção são a falta de espaço físico e de equipamentos. Nesta última, não adianta nem tentar convencer de que basta um barbante e um pequeno pedaço de chumbo para se realizar experimentos de pêndulo, por exemplo. Entretanto, percebe-se a preocupação na realização destas atividades, mas na prática esta preocupação não se transforma em ação.

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Pensamos ser a atividade experimental uma ferramenta fundamental para o aprendiz se desenvolver na cultura científica. Isto porque é através desta atividade que podemos iniciar o aprendiz na metodologia científica, que é a base para a obtenção de todo o conhecimento científico adquirido até os dias atuais. Entendemos, portanto, que para você aprender ciência você deve em primeiro lugar aprender a pensar como um cientista.

- O cientista, em primeiro lugar, define o objeto a ser estudado. Em segundo lugar, pensa sobre o objeto de estudo. Isto é, busca informações sobre o tema em questão. Mas qual é o problema? O problema é a questão que foi levantada ao se definir o objeto de estudo e que está sem solução. Então, pensar é uma atividade de busca de uma resposta entre as informações que já possuímos e que poderão definir uma solução ao n osso questionamento. Repare que, até o presente momento, na forma de pensar de um cientista, não tivemos avanços de aprendizagem. A próxima etapa é que cria esta possibilidade. É a etapa em que criamos as hipóteses. Geradas as hipóteses, o cientista passa à fase seguinte, que é a de testar as hipóteses para em seguida tirar suas conclusões.

Do que foi exposto no parágrafo anterior, podemos concluir que o conhecimento surge ao gerarmos boas hipóteses que, quando testadas, levam a conclusões satisfatórias sobre o tema em estudo. É importante percebermos que para cada hipótese realizamos uma pergunta. Baseados nesta observação é que propomos trabalhar com uma metodologia que se preocupe apenas em ensinar o aprendiz a perguntar. Qualquer tipo de pergunta? Sim, p orque para cada pergunta será gerada uma hipótese que deverá ser testada e confirmada. As perguntas sem fundamento serão certamente eliminadas numa primeira análise. Entretanto, devemos lembrar que grandes descobertas foram feitas por acaso.

Para implementarmos este trabalho, consideramos três etapas: a primeira foi o convite feito a dois professores de matemática, que lecionam a disciplina de física, para que experimentassem, eles próprios, a aplicação desta metodologia de trabalho; a segunda, o treinamento destes professores convidados para que pudessem utilizar a metodologia; e a terceira, a aplicação, por parte destes professores, das atividades organizadas em turmas do ensino médio e fundamental regulares. No primeiro caso, as atividades já foram concluídas e as principais conclusões serão apresentadas neste trabalho. Estamos neste momento finalizando a segunda fase para, na seqüência, executarmos a terceira etapa, cujos resultados serão apresentados em publicação futura.

## DESENVOLVIMENTO TEÓRICO E METODOLOGIA DE AÇÃO

Em nosso trabalho estamos propondo a utilização da metodologia científica para ativar ou reativar a criatividade do aprendiz [1], criatividade entendida como uma habilidade de saber questionar. Para realizarmos o trabalho, propomos inicialmente o uso do método de observação sem manipulação. Este método consiste basicamente em posicionarmos um pote plástico transparente, e contendo um objeto em seu interior, sobre uma mesa (figura 1) [2]. Feito isto, levanta-se o questionamento: como ficará o o bjeto no interior do pote se fizermos uma rotação de 180 graus em torno de um eixo que é paralelo ao plano da mesa? Vale lembrar que os aprendizes não podem tocar no pote. Eles devem chegar a uma conclusão apenas pela observação. Em comparação ao que falamos na introdução, acabamos de definir nosso objeto de estudo.

Esta etapa é de fundamental importância porque inúmeros questionamentos irão aparecer e a cada um deles devemos dar uma resposta. A primeira observação é de que devemos transcrevê-los para o papel. A seriedade do professor no tratamento e gerenciamento da atividade deve refletir-se no aprendiz.

A experimentação tem mostrado que os aprendizes consideram dois tipos de pensamento, o afirmativo e o condicional: a peça irá ficar... (significa imaginar o estado final do objeto); se isto acontecer..., o objeto irá ficar... (criando condições para se chegar ao estado final desejado). Esse

raciocínio acaba levando a hipóteses que questionam, por exemplo, se a peça está colada, se o giro deve ser realizado em sentido horário ou anti-horário, qual deve ser a velocidade de giro, considerações acerca da massa e formato da peça, se a peça é sólida ou oca e o tipo de composição do material da peça.

Figura 1- (a) Pote plástico com um objeto cúbico no seu interior. Nas faces foram marcados números com uma caneta. (b) Um possível estado final do pote plástico após a rotação do pote em um eixo que é paralelo ao plano da mesa.

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Ultrapassada a etapa anterior, devemos organizar a lista de hipóteses e testá-las uma a uma. Após o teste de cada hipótese, devemos relatar os acontecimentos para então concluirmos sobre cada hipótese. A repetição deve ser realizada com muito cuidado para não se alterar as condições relativas a cada hipótese. O que ocorre é que nenhuma hipótese é eliminada porque cada uma delas depende de uma condição de contorno. Assim, mostramos ao aprendiz a importância de conhecermos as condições de contorno de cada situação. Inúmeros exemplos neste sentido podem ser listados. Ao final do teste das hipóteses deve-se, então, realizar uma revisão d o que foi feito para mostrar e deixar clara a linha de pensamento de quem trabalha com a metodologia científica, ou de outra forma, de quem faz ciência. Deve-se também chamar a atenção em relação a o procedimento de anotarmos tudo que se faz para não esquecermos o que foi feito. Hipótese testada e não confirmada também é aprendizagem, pois não voltaremos a fazê-la.

O que fizemos até o presente momento foi trabalhar em uma atividade que não apresenta relevância no acréscimo de um tema em específico. Aqui já se apresenta mais um ponto importante a ser considerado. Para a atividade proposta não exigimos dos aprendizes nenhum tipo de prérequisito, menos ainda de pré-requisitos científicos. O objetivo de tal atividade é apenas o de ensinar a forma de pensar de um cientista. As hipóteses não precisam ser sofisticadas para se chegar a tal finalidade. A sofisticação das hipóteses terá dependência direta com o nível 'intelectual', 'educacional' dos aprendizes envolvidos na atividade. Assim sendo, surge um questionamento: quando expomos um assunto em sala de aula, normalmente partimos do todo para a simplificação, para então retornarmos ao todo novamente. Será que não podemos inverter esta seqüência? O que estamos propondo neste trabalho é justamente esta inversão. Inicialmente, com o auxílio do osciloscópio, pretendemos apenas limitar o trabalho no aprendizado das definições dos conceitos de amplitude, comprimento de onda, período e freqüência, do ponto de vista da física, e das funções seno e co-seno e ainda o círculo trigonométrico, do ponto de vista matemático. Este trabalho é realizado através da visualização de uma onda senoidal, gerada por um gerador de sinais, na tela do osciloscópio. Realizada a etapa anterior, passamos então a utilizar o que foi aprendido em aplicações da física que demonstram que as mesmas definições são aplicáveis à s mais diversas áreas de investigação.

## CONCLUSÕES

Este é um trabalho em desenvolvimento, e por assim ser, estamos apresentando apenas os resultados obtidos na primeira etapa. Isto é , dois professores formados em matemática, mas que dão aulas de física, foram convidados a participar do projeto. Matemática foi a área escolhida porque pretendemos testar a eficiência da metodologia com profissionais que possuem certa afinidade com a física, e que com o passar dos anos e por necessidades profissionais, passou a ser a formação da maioria dos professores das disciplinas de física. Nesta primeira etapa, pudemos perceber uma certa apreensão com o que está sendo proposto. Os primeiros encontros mostraram um interesse pelo assunto, uma vez que está sendo criada uma possibilidade de mudança na forma de trabalhar em sala de aula. Houve também um aumento no interesse pelo trabalho com o decorrer dos encontros. Por último, podemos concluir ainda que houve, por parte dos professores, uma evolução no tipo de questionamento realizado durante os encontros. Esta mudança é um fato indicativo de que o processo iniciado pelo trabalho de iniciação à ciência, que propõe fazer com que o aprendiz pense como um cientista, tem efeito positivo no aprendizado da ciência.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- [1] Gerson Kniphoff da Cruz, Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 19. no.2, Junho, 1997.
- [2] Gerson Kniphoff da Cruz e Sílvio Luiz Rutz da Silva, Reflexões para a composição de uma metodologia para o Ensino de Física. Anais do EPEF 2004 - Jaboticatubas - MG.