LEVANTAMENTO DOS TRABALHOS QUE DESCREVEM A UTILIZAÇÃO DA EXPERIMENTAÇÃO COMO ESTRATÉGIA PARA O ENSINO DE ONDAS (2002-2007)

## LEVANTAMENTO DOS TRABALHOS QUE DESCREVEM A UTILIZAÇÃO DA EXPERIMENTAÇÃO COMO ESTRATÉGIA PARA O ENSINO DE O ONDAS (2002-2007)

## Hudson Azevedo Errobidart 1 , Shirley Takeco Gobara 3 2 , Nádia Cristina Guimarães Errobidart 3

- 1 Universidade Federal de Mato Grosso do Sulul/Programa de Mestrado em Ensino de Ciências , herobidart13@yahoo.com.br

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U 2
Universidade Federal de Mato Grosso do Sul/Departamento de Física, gobara@dfi.ufms.br

3 Universidade Federal de Mato Grosso do Sul / Doutorandnda do Programa de Pós-graduação em Educação – UFMS, nacriguer@gmail.com

## Resumo

EsEste artigo apresenta o resultado de um levantamento realizado com o objetivo de ididentificar o problema ou a questão de investigação, os objetivos, o referencial teórico e o metodológico que fundamentaram os trabalhos e p pesquisas s que abordam a experimentação como estratégia de ensino para o conteúdo de ondas, s, publicados no período de 2002 a 2007 . Utilizou -s -se como referência a investigação realizada por Araújo e Abib (2003) no período de 1992 a 2001 que buscava informações sobre os aspectos metodológicos utilizados na publicação de trabalhos que relatavam a utilização de algum tipo de atividade experimental . As s fontes utilizadas foram às revistas: Ensaio , Revista Brasileira de Ensino de Física, Ciência e Cognição, Ciência e Ensino, Ciência e Educação (UNESP)P), Ciência e Cultura, Investigações em Ensino de Ciências (U(UFRGS)S), Caderno Brasileiro de Ensino de Física, A física na Escola, Revista Brasileira de Educação, Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências (A(ABRAPEC) C) e na Revista Eletrônica de Ciência. Essas doze revistas podem ser consideradas relevantes na área de Educação em Ciências e foram selecionadas por apresentarem disponibilidade on-line. Constatou-se, uma grande carência de pesquisas que sugerem m atividades experimentais para o ensino de ondas. s. Observou -se que os t trabalhos e encontrados, s, n não são necessariamente artigos de pesquisas, portanto , não apresentam, de forma explicicita o referencial teórico nem o metodológico em que supostamente esses trabalhos foram fundamentados. s. Quanto aos aspectos metodológicos evidenciou -se que maioria dodos artigos analisados relatava atividades experimentais para verificação de modelos teóricos s com ênfase na abordagem qualitativa dos conceitos. s. Esse resusultado não é semelhante ao descritos por r Araújo e Abib (2003)3). que evidenciaram a utilização de atividades experimentais de caráter demonstrativo na maioria dos artigos analisados.

Palavras -c -chave: atividade experimental, e ensino de ondas, o ondas sonoras .

## Introdução

Este artigo apresenta uma parte do estado da arte sobre o ensino experimental em física, dando ênfase às propostas para o conteúdo de ondas. Tratase de uma das etapas de um projeto que vivisa investigar e propor formas alternativas para o ensino experimental de ondas sonoras.

Nesse artigo relatamos o processo investigativo realizado para levantar informações sobre os aspectos teóricos e metodológicos empregados nos trabalhos

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26 a 30 de Janeiro de 2009

que abordam a exexperimentação como estratégia de ensino, publicados no período que sucede o levantamento realizado por Araújo e Abib (2003) .

Visando facilitar a compreensão sobre diferentes possibilidades de se realizar atividades do tipo experimental e verificar as tendências destas, Araújo e Abib (2003) realizaram um levantamento significativo sobre o emprego da experimentação como estratégia para o ensino de Física. Neste trabalho, eles utilizaram como referência os artigos publicados na Revista Brasileira de Ensino de de Física e no Caderno Brasileiro de Ensino de Física (antigo Caderno Catarinense de Ensino de Física) do período de 1992 a 2001.

A análise dos trabalhos revelou, para esses autores, que a quantidade de publicações que versam sobre a experimentação é bastante expressiva assim como a diversidade dos enfoques abordados. . Consideram que a "[ . . . ] utilização adequada de diferentes metodologias experimentais", sejam as atividades de caráter demonstrativo, investigativo ou de simples verificação, podem contribuir "["[ . . . ] para o aprendizado de conceitos físicos"; e que essas atividades estimulam a participação e o envolvimento dos alunos além de propiciar um ambiente motivador r e estimulante para a aprendizagem de Física (ARAÚJO e ABIB, 2003, p. 190) .

Esses autores cons tataram que são poucos os trabalhos que dão ênfase à construção de aparatos com sugestões de aplicações destes em aulas práticas. A predominância foi de trabalhos que propõem atividades experimentais demonstrativas. Eles consideraram que a ocorrência desta metodologia está relacionada à facilidade de sua utilização em ambiente de sala de aula, visto que demanda menor tempo de preparo e de execução. Também constataram certa predominância na utilização de equipamentos e materiais de baixo custo e fácil aquisição. A maioria das publicações levantadas estava relacionada às atividades experimentais que abordavam conceitos de eletricidade, óptica e termologia.

## Procedimentos metodológicos

Considerando sua ua relevância na área de Educação em Ciências e nas temáticas ababordadas em suas publicações foram selecionadas doze (12) ) revistas nacionais com disponibilidade das publicações on-line: Revista Brasileira de Ensino de Física, Ensaio, Ciência e Cognição, Ciência e Ensino, Ciência e Educação - UNESP, Ciência e Cultura, Investigações em Ensino de Ciências - UFRGS, Caderno Brasileiro de Ensino de Física, A física na Escola, Revista Brasileira de Educação, Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências (ABRAPEC) e Revista Eletrônica de Ciências.

Tomando como referênc ia as constatações feitas por Araújo e Abib (2003), procuramos por publicações que trataram de investigações sobre as diferentes formas de se realizar atividades experimentais, desde relatos sobre construção de aparatos experimentais para utilização em aulas práticas até proposições metodológicas para o uso de experimentos (estruturados ou não) .

Identificada às publicações que tratavam desse tema, realizamos uma leitura na íntegra com o intuito de identificar o problema ou a questão de investigação, os objetivos , o referencial teórico e o metodológico que fundamentou cada uma das pesquisas as descritas.

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Nesse artigo, dada à extensão dos dados obtidos e a limitação de páginas vamos apresentar r os resultados e a análise apenas dos trabalhos relacionados com o estudo de ondas. Posteriormente pretendemos apresentar o levantamento sobre a utilização de atividades experimentais no ensino por completo.

## Resultados e análise

Das doze (12) revistas selecionadas para nossa investigação não foram evidenciadas publicações relacionadas com atividades experimentais em três delas: Ciência e Cultura , Revista Brasileira de Educação , Revista Eletrônica de Ciências . Para as demais, apresentamos no quadro 01 o total de publicações que descrevem algum tipo de atividade experimental l e a respectiva quantidade de trabalhos que abordavam o estudo de ondas.

Quadro 01: Quantidades de publicações evidenciadas por revista (2002-2007) .

Como podemos evidenciar no quadro acima que quarenta e cinco (45) publicações abordaram a construção de algum tipo de aparato para aula prática e/ou a utilização de atividade experimental como estratégia para o ensino. Dessas apenas doze (12) estavam relacionadas com o e estudo de ondas .

- O maior quantitativo foi encontrado na Revista Brasileira de Ensino de Física, direcionada a publicação de artigos sobre materiais e métodos instrucionais, pesquisa em ensino, história e filosofia da Física, desenvolvimento de currículo, política educacional e temas pertinentes que , de alguma forma , possibilitam a melhoria do ensino de Física . Dos sete (7) artigos dois 1 (2) foram publicados na seção especial 3: Informática no Ensino de Física, quatro 2 (4) ) na de Artigos Gerais e um ç 3 (1) na de Produtos e Materiais Didáticos .

A A publicação de Bleicher, Silva e Mesquita (2002) relata o desenvolvimento de uma atividade e experimental apoiada no uso de novas tecnologias. Nessa pesquisa a o computador foi utilizado como instrumento na investigação do fenômeno de batimento de ondas sonoras. . Eles utilizaram um software, que através de seus recursos de programação analítica e multimídia, verificavava relações de freqüências de uma escala musical e o efeito do batimento. Segundo estes autores esse tipo de

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atividade permite o contato concomitante com a conceituação física e musical de ondas e sua respectiva modelagem matemática simplificada.

Cavalcante et al . (2002) propõe a utilização de um equipamento simples e um software , de fácil acesso na internet, para análise do espectro sonoro. Sugere um procedimento para registrar, com placas de som de microcomputadores, o espectro sonoro emitido por impactos sucessivovos de uma esfera em uma superfícície plana .

- O trabalho desenvolvido por Silva et al (2003) descreve um exexperimento caseiro, utilizando um programa de computador para a geração de áudio em freqüências e , um balde d'água para a determinação da velocidade do som no ar. Os autores analisaram os resultados obtidos em procedimentos experimentais desenvolvidos por alguns alunos e , concluíram que os valores obtidos são semelhantes a outras montagens experimentais encontradas na literatura.

Em outra publicação, Magno et al . (2004) montaram um sistema experimental, utilizando um computador pessoal que funcionava, simultaneamente, como um gerador de função e um conversor A/D fazendo o papel de um osciloscópio digital de dois canais e um analisador de espectro. O experimento foi usado para estudar a resposta em freqüência de um circuito oscilador RLC a uma excitação produzida por um pulso de onda sonora com freqüência variável. Esse pulso era gerado com a utilização de um software por eles desenvolvidos e obtidos na saída de áudio do PC. Segundo esses autores, tal sistema poderia também ser utilizado para estudar a propagação do som em meios materiais.

Axt, Bonadiman e Silveira (2005) relatam procedimentos experimentais que podem ser realizados em sala de aula, utilizando-s-se espirais de encadernação como molas. Uma das atividades propostas sugere a utilização dos espirais para estudar a propagação e a reflexão de ondas transversais e longitudinais assim como os harmônicos de ondas estacionárias.

Chiquito e Ramos (2005) relatam o desenvolvimento de um sistema utilizado para ilustrar os fenômenos ondulatórios como, por exemplo, batimento e a ressonância. Essa proposta é baseada na utilização de diapasões para produção dos efeitos, os quais são visualizados num osciloscópio ou numa caixa de som. Os autores afirmam que a utilização deste experimento em sala de aula apresenta bons resultados, propiciando aos alunos uma visão simples e direta dos fenômenos envolvidos.

Kandus, Gutmann e Castilho (2006, p. 431) não relatam à construção de aparatos experimentais, mas sim a utilização de um instrumento musical, característico do estatado da Bahia: o berimbau. Estudam os "modos excitados no arame cujos comprimentos de onda sejam iguais aos comprimentos de onda possíveis para a cabaça", apresentando uma discussão sobre propagação de ondas mecânicas em meios elásticos, em particular ao longo de cordas e no ar.

Nessas publicações não foi possível evidenciar os referenciais teóricos e metodológicos adotados pelos autores.

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Para realizar a análise dos aspectos metodológicos, 4Araújo e Abib (2003, p. 177) utilizaram cinco 4 4 categorias nos artigos que selecionaram. Definiram como ênfase matemática a categoria que buscava v verificar "["[ . . ] o nível de matematização e de utilização do formalismo matemático, classificando-s-se os trabalhos [ .. ] em qualitativos e quantitativos". O grau de direcionamento enquadrava as atividades experimentais em " [ . . ] função de seu caráter de demonstração, verificação ou investigação". O uso de novas tecnologias classificou as atividades que empregavam "computadores e programas específicos" em sua metodologia. A categoria denominada cotidiano o estava relacionada a ao estudo de situações típicas ou ao de fenômenos ligados ao dia a dia e a de montagem de equipamentos era associada a artigos que explicitavam a montagem, o detalhamento da construção e possíveis aplicações de aparatos experimentais.

Empregamos, nessa investigação, , as categorias criadas por Araújo e Abib (2003) , para realizar r a análise dos artigos apresentados acima. Construímos com os dados obtidos o quadro 02 abaixo . Entretanto , para facilitar a apresentação, as atividades experimentais identificadas pelas categorias "Uso de Novas Tecnologias", "Cotidiano" e "Montagem de Equipamentos" foram agrupadas na coluna que denominamos de caracterização.

Quadro 02: Aspectos metodológicos dos artigos que abordam o estudo de onondas , publicados na Revista Brasileira de Ensino de Física a (2002-2007) .

Evidenciamos com os resultados apresentados acima , no quadro 02, que a maioria dos artigos publicados na Revista Brasileira de Ensino de Física que abordavam a experimentação como estratégia de ensino, relatava atividades experimentais de verificação, com ênfase quantitativa e baseada no uso de novas tecnologias .

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No Caderno Brasileiro de Ensino de Física que declara em sua política editorial ter sido criado para tornar possível a interação dos professores de ensino médio principalmente com temas de interesse através de publicações de artigos de divulgação científica, e sugestões de experimentos, foi onde encontramos o segundo maior quantitativo de publicações relacionadas ao uso da experimentação. Evidenciamos s nessa revista três publicações sobre ondas nas quais os autores relatam investigações com procedimentos d distintos.

Silva et al . (2004) propõem a utilização de um software, desenvolvido especificamente para o estudo do fenômeno de interferência de ondas: o batimento. Segundo estes autores, o experimento possibilita estudar, de forma ampla, os aspectos qualitativos do batimento de ondas sonoras e obter medidas de freqüência que podem ser comparados com valores previstos teoricamente.

Saab, Cássaro e Brinatti (2005) propõem um experimento em que um tubo de ensaio é adaptado como tubo de Kundt o qual l pode ser utilizado para medir a velocidade do som . Esse aparato também possibilita a visualização e consolidação da idéia da formação de uma onda mecânica do tipo estacionária, em um tubo fechado. Os autores ressaltam que o roteiro experimental, possibilitaria uma revisão ampla sobre a propagação de ondas em meios mecânicos. Eles utilizaram como fonte, para a produção de uma onda estacionária, um apito adaptado com pedaço de mangueira posicionado na extremidade aberta do tubo, que produz a emissão de um som com freqüência e intensidade constante.

Silveira e Varriale (2005) realizaram um estudo sobre ondas que se propagam na interface líquido - gás, devido à influência do campo gravitacional , abordando a propagação de ondas marítimas e dos tsunami.

Nestes trabalhos, publicados no Caderno Brasileiro de Ensino de Física , também não foi possível evidenciar o referencial teórico e o referencial metodológico utilizados pelos autores. Quanto aos aspectos metodológicos, ressaltamos que as as experiências relatadas foram do tipo verificação sendo que Silveira e Varriale (2005) enfatizam aspectos qualitativos, Saab, Cássaro e Brinatti (2005) os quantitativos e Silva et al . (2004) ) afirmam que os resultados obtidos na atividade podem ser tanto quantitativos quanto qualitativos.

Quadro 03: Aspectos metodológicos dos artigos que abordam o estudo de ondas , publicados no Caderno Brasileiro de Ensino de Física (2002-2007).

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- O quadro 03 acima a apresenta os dados obtidos a partir da análise desses três artigos baseada nas categorias criadas por Araújo e Abib (2003) ) anteriormente explicitada. Não evidenciamos nesses artigos uma prerrogativa a favor de determinado aspecto metodológico.
- A revista Física na Escola, que apresentou o menor quantitativo de publicações sobre experimentação, está vinculada a Revista Brasileira de Ensino de Física é dedicada à formação e informação de professores do ensino médio interessados na melhoria do ensino de Física. Os dois trabalhos identificados descrevem a utilização de atividades experimentais de verificação para determinar , entre outras grandezas , a velocidade de propagação do som.

Cavalcante te e Tavolaro (2003) propõem a utilização de tubos transparentes de comprimentos variados e um diapasão para determinar a vevelocidade do som. Os autores afirmam que, como as variações do comprimento de onda não produzem variações de intensidade sonora perceptíveis pelo ouvido humano, é necessário a utilização de um computador para medir as freqüências.

Mello (2007) descreve a montagem de um aparato experimental com o emprego de um alto falante e um fio de nylon. Propõe procedimentos para estudar a propagação de ondas mecânicas transversais, o conceito de densidade e também para verificar, através da relação de Taylor, a velocidade de propagação de uma onda.

Dada à característica e o perfil desta revista, os trabalhos são sugestões de atividades para serem realizados na escola e não se caracterizam como artigos de pesquisa, portanto, não há a explicitação do referencial teórico nem do metodológico utilizados pelos autores.

- O quadro 04 abaixo apresenta os dados obtidos a partir da análise desses artigos baseada nas categorias criadas por Araújo e Abib (2003) ) para avaliarem os aspectos metodológicos empregados pelos autores .

Quadro 04: Aspectos metodológicos dos artigos que abordam o estudo de ondas publicados na R Revista Física na Escola (2002-2-2007).

Evidenciamos com os dados apresentados acima o predomínio de atividades propostas para a verificação e que procuravam explicitar a montagem de equipamenentos.

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## Considerações finais

Evidenciamos um número relativamente pequeno de trabalhos publicados (12) que apresentararam como questão ou problema de investigação o estudo de ondas . Esse resultado é semelhante ao obtido no levantamento realizado por Araújo e Abib (2003), em que constataram a existência de apenas três (3) publicações abordando o tema de ondulatória. Tal inexpressividade e é surpreendente se admitirmos que a a utilização da atividade experimental como facilitador do processo de ensino e aprendizagem e se considerarmos a existência de grandes dificuldades de compreensão tanto do ponto de vista conceitual como do ponto de vista da sua formalização matemática Certamente existem outras causas, entretanto, o levantamento destas não foi objeto deste artigo .

Nos doze (12) ) artigos analisados não há evidências, de forma explicita, do referencial teórico nem do metodológico que supostamente esses trabalhos foram fundamentados , em alguns casos isso pode ser justificado pelas características da revista onde foram publicados.

Quanto a análise dos artigos evidenciou-se que maioria deles apresentou atividades experimentais para verificação de modelos teóricos. Esse resultado é diferente do obtido por Araújo e Abib (2003) que destacam a utilização de atividades experimentais de e caráter demonstrativo na maioria dos artigos analisados. Salientamos, entretanto , que como os autores não realizaram a análise dos seus artigos separados por áreas de conhecimentos (mecânica, ótica, ondulatória, etc.), não existem indícios de que esse resultado pode indicar o aspecto metodológico o das investigações que abordavam a ondulatória .

Dentre os doze (12) artigos repertoriados, seis (6) artigos propõem a realização do experimento com obtenção de dados exclusivamente quantitativos, cinco (5) tratam de discussões totalmente qualitativavas e um (1) foi considerado pelos autores como um experimento do tipo q qualitativo - - quantitativo.

Esses resultados, apesar de não oferecerem orientações sobre os referencias teóricos e metodológicos mais adequados para a pesquisa sobre a utilização de atividades experimentais para o ensino de ondas nos revelam a importância e justifica a necessidade de se propor trabalhos que abordem esse tema.

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