Atividades Experimentais e Novas Tecnologias nas Disciplinas de Física no Ensino Médio

## ATIVIDADES E EXPERIMENTAIS E NOVAS TECNOLOGIAS NAS D DISCIPLINAS DE FÍSICA NO E ENSINO MÉDIO

Maristela Santos Aguiara ra [maris-aguiar@yahoo.com.br] Ruy Morgado de Castro b [rmcastro@unitau.br]

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Universidade de Taubaté - UNITAU b Universidade de Taubaté - UNITAU e Instituto de Estudos Avançados - IEAv/CTA

## RESUMO

Atualmente o interesse pela disciplina de física tem diminuído consideravelmente. Em geral os alunos alegam que a disciplina é muito difícil, e que as aulas, no ensino médio, são exaustivas e abstratas. Este quadro é reforçado pelos métodos de ensino empregados, pois os professores acabam utilizando apenas livros didáticos baseados na resolução exaustiva de exercícios preparatórios para o vestibular. Diante dessa situação, esse trabalho visa à elaboração de um material didático que torne as aulas de física no ensino médio mais atraente e menos abstrata para os alunos. Para que essa abordagem seja realizada, segundo as recomendações do PCN de Física, estão sendo elaboradas atividades que incluam a experimentação e que envolvam as novas tecnologias (s(softwares , applets, filmes, etc.) atualmente disponíveis. Além disso, este material precisa ser de fácil utilização para os professores, bem compreensível para os alunos e utilizar materiais de baixo custo. Para combinar estes requisitos, optou-u-se por fazer a adaptação das diversas experiências apresentadas na literatura, principalmente em relação a experimentação em sala de aula, com a utilização de softwares e applets s que modelem e simulem os fenômenos físicos, com razoável precisão. Assim o aluno pode comparar as previsões do modelo com os resultados obtidos experimentalmente, compreendendo melhor os fenômenos físicos. Como primeiro material didático a ser desenvolvido optou-u-se por uma atividade relacionada à Óptica, tendo como motivação a construção de um telescópio, com material de baixo custo. Com isto, está sendo elaborado o procedimento para a caracterização das lentes, além da adaptação de um applet que simule a configuração das lentes do telescópio e que permita entender o seu funcionamento.

## INTRODUÇÃO

Atualmente, o ensino de Física sofre uma série de problemas, dentre eles podemos citar a falta de interesse dos alunos pela disciplina, que de uma maneira geral é considerada difícil (Silva 2005 e Pantaleo Jr 2005), sendo que a maioria dos alunos somente se dedica, minimamente, para obter aprovação na disciplina e no vestibular.

Este quadro é reforçado pelos métodos de ensino empregados, caracterizados por aulas meramente expositivas e seguindo livros didáticos sem vínculo com o cotidiano do aluno. Além disso, a maior parte destes livros, não sugerem atividades (experimentos, etc.) que possam auxiliar o aprendizado, exigindo do aluno um grande poder de abstração. As atividades extra classe, quando existem, estão voltadas para a resolução (a exaustão) de exercícios voltados ao vestibular. A avaliação também não acrescenta muito ao conhecimento do aluno, pois ele somente é cobrado quanto a sua competência em memorizar fórmulas e repetir as informações passadas pelo lo professor.

Na outra ponta do sistema, está o professor que é refém de uma série de situações, sendo sua própria formação a principal delas. A existência de deficiências na formação dos docentes que ministram a disciplina de Física é um problema bastante comum (Pinto 2005 e Silva 2005), principalmente devido à falta de licenciados em física no mercado de trabalho, sendo muitas vagas preenchidas por professores de diversas áreas (Pinto 2005).

Deste modo, uma boa parte dos professores possui um conhecimento apenas superficial da disciplina, não tendo preparo para ministrar Física de uma maneira diferente da qual aprendeu e sem condições de propor aos alunos outros tipos de atividades didáticas (Weber 2005). Também não existe uma política sistemática e consistente de incentivo para que o professor seja estimulado a preparar aulas diferentes e estimulantes. Além disso, os baixos salários fazem que os professores comprometam todo o tempo disponível, com um número excessivo de aulas (com uma carga horária semanal l bem superior a 40 h), e acabem deixando de lado a sua, necessária, atualização.

Uma das maneiras de melhorar a situação em que se encontra o ensino de Física é tentar motivar o aluno, fazendo que participe mais ativamente das aulas. Relatos de experiênciaias bem sucedidas na motivação dos alunos freqüentemente envolvem demonstrações, realizadas às vezes pelo professor e às vezes pelo próprio aluno, de experimentos de física em sala de aula. Entretanto, a realização de experimentos demonstrativos, em sala de aula, é conduzida pelo professor e o aluno é apenas um assistente. Deste modo, para que o experimento em sala de aula seja mais efetivo é importante que o aluno participe do experimento, elaborando o arranjo experimental e realizando a medição de parâmetros físicos. Com isto, ele é estimulado a expor suas idéias e discutir a validade delas durante as aulas.

Outra maneira é a utilização de "ferramentas tecnológicas", ou seja, a Internet, recursos multimídia, etc. (Silva 2005 e Pantaleo JR 2005). Também, pode-se aproveitar a razoável disseminação de microcomputadores nos lares dos estudantes (e até mesmo em algumas escolas) fazendo com que os alunos utilizem jogos educativos fora do ambiente escolar. Entretanto, mesmo que se disponha destes recursos, os materiais didáticos disponíveis ainda não estão preparados para tirar proveito das tecnologias mais recentes.

Portanto, o objetivo deste projeto é iniciar a produção de um material didático atualizado, que combine os recursos disponíveis das novas tecnologias virtuais (microcomputadores, INTERNET, recursos multimídia, etc) com a experimentação concreta (envolvendo participação ativa do aluno), para melhorar o envolvimento e conseqüentemente o conhecimento dos alunos nas disciplinas de Física. Assim, este trabalhlho envolve: a seleção dos temas a serem desenvolvidos; a escolha de experimentos e das atividades extra-classe, passando pela construção e testes de protótipos do arranjo experimental; preparação do material didático; e a execução da atividade em sala de aula.

## METODOLOGIA

Para que a utilização desta estratégia tenha uma perspectiva promissora, para melhorar o interesse e o aprendizado dos alunos na disciplina de Física, é necessário dispor de material didático adequado, que pode ser obtido, preferencialmentnte, adaptando os recursos já existentes, pois a elaboração de um novo material, com a preparação de atividades experimentais e com recursos de novas tecnologias, demanda um tempo significativo.

Para que a utilização de experimentos didáticos em sala de aulula seja mais efetiva é importante que o aluno participe ativamente na realização do experimento. Assim, um fator a ser

levado em consideração na encolha da atividade experimental é "capacidade" do experimento gerar o interesse dos alunos pela disciplina ou, u, até mesmo, em uma outra área (seguindo as idéias de interdisciplinaridade do PCN).

Com isto, nesta primeira etapa do projeto estão sendo selecionados alguns poucos tópicos que possam ser desenvolvidos (um projeto amplo, envolvendo todo conteúdo de Física a no ensino Médio, é muito ambicioso para a quantidade de pessoas envolvidas), visando determinar os principais aspectos a serem abordados na preparação dos experimentos e estabelecendo critérios para as demais etapas do projeto, permitindo direcionar a escolha dos experimentos que devam/possam ser explorados no ensino médio. Também estão sendo relacionados os diversos tipos de materiais existentes: Experimentos didáticos em sala de aula; Softwares e applets; Recursos Multimídia; etc., observando os sucessos e os pontos críticos em cada um destes materiais e verificando a sua facilidade de uso e a eventual necessidade de alterações e implementações.

Trabalhos propondo a utilização de atividades experimentais no ensino médio são encontrados, com certa facilidade na literatura, sendo a grande limitação neste tipo de atividade a escolha de arranjo experimental. Para que todos os alunos participem da atividade experimental é necessário utilizar um número razoável de arranjos em sala de aula, portanto, para que estes possam ser disponibilizados pelas escolas, ou até mesmo construído pelos alunos, é importante que este material seja de baixo custo. É conveniente lembrar que a utilização de material de baixo custo não implica que o experimento terá uma qualidade inferior, nem resultados piores (Guimarães Filho 2001)a e 2001)b].

Para os Softwares e applets s a serem utilizados nas modelagens e simulações dos experimentos serão consultados sites da INTERNET associados a conceituadas instituições de ensino e pesquisa, que didisponibilizem este material gratuitamente. Para garantir a qualidade dos Softwares e applets s utilizado, também será verificada a existência de artigos científicos analisem este material. Como exemplo podemos citar o software Modellus (Teodoro 1999) que está tá disponível gratuitamente, em português, e possui um projeto de utilização e desenvolvimento associado a Universidades portuguesas e já foi analisado em vários trabalhos (Veit 2002 e Ribeiro 2005). Para os applets s podemos citar os trabalhos desenvolvidos pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts - - (MIT), que disponibiliza um Curso Aberto (M(MIT OpenCourseWare - MIT OCW) com várias animações e simulações.

Vale lembrar que, embora alguns trabalhos já tenham apontado algumas recomendações do PCN (PCN+ 2002), referentes a modelagem e simulação (Veit 2002) e de experimentos didáticos (Kawamura 2003), a utilização conjunta destes tópicos ainda não foi abordada de maneira sistemática.

A utilização de softwares e applets s que modelem e simulem os fenômenos físicos, com razoável precisão, tem especial importância, pois quando os fenômenos são representados com certa fidelidade e, existindo a possibilidade do aluno agir sobre o sistema, alterando os parâmetros físicos destes modelos, tomando decisões e prevendo as eveventuais conseqüências, o aluno pode compreender melhor o fenômeno. Com isto espera-se ainda ampliar a compreensão do aluno sobre o papel da modelagem em física e a importância no planejamento de atividades experimentais e do modo de avaliar os resultados obobtidos, seja comparando com as previsões teóricas e/ou resultados obtidos com outros arranjos mais sofisticados.

Assim, para cada experimento será preparado um material didático, tanto para o professor quanto para o aluno, com os principais aspectos que devem ser desenvolvidos em sala de aula e nas

atividades extra -classe. Nesta etapa também será necessário elaborar um protótipo do arranjo experimental e realizar algumas medições para verificar as eventuais limitações deste arranjo.

## Primeira Atividade Didática

Como primeiro material didático a ser desenvolvido optou-u-se por uma atividade relacionada à Óptica, sendo esta escolhida por ser uma matéria difícil de ser compreendida pelos alunos no Ensino Médio, mesmo que, alguns instrumentos ópticos (óculos, lupas, etc.) estejam presentes no dia a dia da maioria dos alunos.

Portanto, para desenvolver uma atividade experimental envolvendo lentes, foi escolhida como motivação a construção de uma luneta Astronômica (Canalle 1994), que pode ser confeccionada com matererial de baixo custo (disponíveis no comércio, tais como: tubos de PVC, lente de óculos, etc.), obtendo uma montagem simples e razoavelmente robusta.

A montagem da luneta envolve a utilização de duas lentes, cujas distâncias focais determinam o tamanho da L Luneta. Com isto, a construção da luneta justifica-a-se pela necessidade de entender o "funcionamento" das lentes, principalmente com a determinação da distância focal de cada uma delas. Para este tipo de medição, podemos usar um arranjo experimental composto to basicamente por: uma fonte de luz, a própria lente e um anteparo. Fazendo que feixes paralelos de luz incidam perpendicularmente na lente pode-se, movendo o anteparo, determinar a distância focal da lente em uma medição realizada com uma trena.

Para melhohor ilustrar o funcionamento da luneta, verificouuse (a partir de uma pesquisa na Internet), um applet de simulação de um telescópio astronômico refrator (Fendt 2003) , que faz a simulação da configuração das lentes do telescópio/luneta. Com isto o aluno, pode simular o que acontece com a imagem que está sendo observada quando se variam as distâncias focais das lentes, fornecendo subsídios para que ele determine uma configuração adequada para a luneta.

Atualmente está sendo preparado o material didático, tantnto para o professor quanto para o aluno, contendo uma breve introdução ao assunto (uma abordagem mais completa pode ser obtida em vários livros textos) e a descrição das várias etapas da atividade: a) o principio de funcionamento de um telescópio; b) como acessar e utilizar o site e com a simulação; e c) o procedimento de como confeccionar o telescópio/luneta. Além disso, o material conterá várias questões que o aluno deve procurar responder antes, durante e após a realização da atividade.

## Perspectivas

Conforme exposto acima, o objetivo deste trabalho é iniciar a produção de um material didático atualizado, que combine os recursos disponíveis das novas tecnologias virtuais (microcomputadores, INTERNET, recursos multimídia, etc) com a experimentação concreta (envolvendo participação ativa do aluno), fazendo com que os alunos tenham mais interesse e envolvimento nas disciplinas de Física, explorando os mesmos recursos que eles usufruem em horários de lazer. Espera-a-se que este trabalho possa ajudar aos alunos na melhor compreensão dos fenômenos físicos, tornando a disciplina de Física mais atraente no Ensino Médio.

Espera-a-se, também, que este estudo forneça subsídios para um desenvolvimento regular de material didático, envolvendo um número maior de experimentos e atividades em trabalhos futuros. Com algumas (poucas) modificações este material didático pode ser utilizado no ensino Superior, além de servir como base no desenvolvimento de ferramentas para o Ensino a Distância.

## Referências

- Canalle J. B G., A A Luneta a com lente de óculos, Caderno Catarinense de Ensino de Física, V 11, N 3. 1994.

Fendt W., Telescópio Astronômico Refrator, 2003. Disponível em http://www.walter-fendt.de/ ph11br/refractor\_r\_br.htm, m, Ultimo acesso em 30/08/2006.

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