RECURSOS DIDÁTICOS E METODOLÓGICOS PARA O ENSINO DE FÍSICA

## RECURSOS DIDÁTICOS E METODOLÓGICOS PARA O ENSINO DE F FÍSICA

Fabrício Carvalho Cunha a [fabriciocarvalho@fisica.ufc.br] José Evangelista de Carvalho Moreirab ab [angel888@terra.com.br]r]

a Universidade Federal do Ceará

b Universidade Federal do Ceará

## RESESUMO

É DE CONHECIMENTO GERAL QUE NAS ESCOLAS, PRINCIPALMENTE DA REDE PÚBLICA, OS ESTUDANTES CURSAM A DISCIPLINA DE FÍSICA DE UMA FORMA PURAMENTE TEÓRICA E NÃO CONECTADA AO AMBIENTE E À CULTURA LOCAL. ESSA REALIDADE TERMINA POR GERAR UMA DIFICULDADE NO APRENDIZADO. ATUALMENTE, VIVENCIAMOS RÁPIDOS E PROFUNDOS AVANÇOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS OS QUAIS VÊM DESAFIANDO A SOCIEDADE E A COLOCANDO EM CONTATO COM EQUIPAMENTOS CADA VEZ MAIS SOFISTICADOS. ESTE PROJETO TEM Q COMO OBJETIVO PRINCIPAL MOSTRAR A FÍSICA COMO UMA CIÊNCIA APLICADA AO COTIDIANO DA VIDA MODERNA. É CONCRETIZADO POR MEIO DA PRODUÇÃO E REALIZAÇÃO DE EXPERIMENTOS SIMPLES QUE EXPLICAM FENÔMENOS DO NOSSO DIA -A -DIA E MOSTRAM A IMPORTÂNCIA DESTA CIÊNCIA NAS DIVERSAS ÁREAS NA QUAL ELA ESTÁ INSERIDA. CONSEQÜENTEMENTNTE INTRODUZIMOS ESSES EXPERIMENTOS EM UMA APRESENTAÇÃO TEATRAL, ONDE É APRESENTADA UMA FÍSICA DE FORMA LÚDICA. FINALMENTE, APRESENTAMOS TAMBÉM UMA MA NOVA FORMA DE ENSINO, ONDE A INFORMÁTICA É APLICADA AO ENSINO DESSA CIÊNCIA. PROCURA -SE EVITAR A UTILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTOS SOFISTICADOS OS QUAIS SÃO SUBSTITUÍDOS POR MATERIAIS ALTERNATIVOS, COMO LATAS DE REFRIGERANTE, GARRAFAS DESCARTÁVEIS, ISOPOR, ETC. O PÚBLICO QUE PROCURAMOS ATINGIR É CONSTITUÍDO DE ALUNOS DO ENSINO FUNDAMENTAL E MÉDIO E PROFESSORES DE CIÊNCIAIAS DA REDE PÚBLICA. AO LADO DE DESPERTAR OS ESTUDANTES PARA O ESTUDO DESTA CIÊNCIA, PRETENDEMOS TAMBÉM INCENTIVAR OS DOCENTES -ALVOS PARA O DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO DE ENSINO DE FÍSICA QUE CONTEMPLE A AULA EXPERIMENTAL E INFORMATIZADA EM SUAS RESPECTIVAS ESCOLAS. RESULTADOS POSITIVOS JÁ VÊM SENDO OBSERVADOS. DOCENTES QUE FORAM POSTOS EM CONTATO COM ESSES MÉTODOS DE ENSINO VÊM DESENVOLVENDO MAIS AULAS EXPERIMENTAIS E UTILIZANDO MAIS FREQÜENTEMENTE OS LABORATÓRIOS EXISTENTES NAS DIVERSAS ESCOLAS ONDE LECIONONAM, OU MESMO, MONTANDO LABORATÓRIOS DE BAIXO CUSTO. ESSE PROJETO TAMBÉM SE TORNA UM MARCO PARA OS ESTUDANTES UNIVERSITÁRIOS NELE ENVOLVIDOS, POIS OS DEIXA MAIS HABILITADOS COMO FUTUROS DOCENTES DE FÍSICA.

## ININTRODUÇÃO

Tradicionalmente a fífísica é considerada da pelos professores uma disciplina difícil de ser ensinada e conseqüentemente os alunos relatam dificuldades de aprendizagem dos conteúdos. Por isso, procedimentos alternativos de ensino certamente são necessários para instigar a participação dos alunos e aumentar o interesse pelos conteúdos ministrados nas aulas de fífísica. Esses procedimentos devem ser dinâmicos e permitirem a participação interativa dos alunos. A sociedade hoje, com toda a tecnologia que dispõe não aceita mais um procedimento de ensino exclusivamente expositivo. Isso se reflete na falta de interesse dos alunos em aulas convencionais. Além disso, boa parte dos alunos do ensino médio não são mais estudantes em tempo integral, o que exige ainda mais do professor em termos do planejamento de auaulas que atendam às necessidades dos alunos. Observamos que os professores se encontram carentes de alternativas para escapar do ensino tradicional. Há que se considerar também que o professor em geral não recebe treinamento, nem durante e nem após a sua grgraduação, que lhe permita desenvolver técnicas para um ensino mais dinâmico. Sabedores do consenso entre os professores de fífísica que a utilização de experimentos , "s "shows " " de física e informática educativa são o técnicas que atrai os alunos, resolvemos prove r algo neste sentido. O uso de metodologias s pode ser uma possibilidade de transição dos modelos tradicionais de ensino para a construção de formas alternativas de ensinar fífísica. De acordo com nossa experiência, quando o professor introduz os experimentos , teatro ou informática em uma sala de aula comum, ele se vê frente a um novo comportamento dos alunos: mais interessados e participativos. Neste momento ele poderá fazer a opção por uma determinada didática que inclua o uso desses recursos .

## Experimentos d de Baixo Custo para o Ensino de Física

No aprendizado das ciências básicas, como a física, é fundamental o uso de experimentos. De forma geral, as escolas são carentes no que diz respeito a aulas práticas. O presente trabalho tem como objetivo propor alguns ns experimentos de baixo custo que podem ser realizados com facilidade para melhorar o aprendizado dos alunos . Atualmente, na imensa maioria dos casos, professores e escolas não têm recursos para reunir materiais e equipamentos necessários para aulas experimentais. Para contornar esse problema, a seleção dos materiais deve ter um custo menor possível. Tudo deve ser simplificado: a coleta de materiais, a montagem e o transporte dos experimentos. Observamos que alguns critérios são importantes para execução desse projeto: 1) as dimensões dos experimentos devem ser tais que todos os alunos possam ter uma boa visibilidade; 2) é bom quque a reprodução possa ser feita por qualquer pessoa; 3) e que não se necessite de laboratório ou sala ambiente; 4) também que o matererial utilizado seja de fácil transporte. Nesse projeto iremos primeiramente apresentar experimentos de baixo custo construídos com garrafa PET, seringa, lata de refrigerante onde serão apenas para explicar os fenômenos físicos. Eis alguns exemplos: Fervendo água a menos de 100 ºC (no caso da seringa, quando o êmbolo é puxado, a pressão da água diminui e, dependendo da temperatura em que a água se encontra, ela ferverá.); Balão que não queima a (a água, por apresentar maior coeficiente de condutibilidade térmicica que a borracha rapidamente, retira calor do local onde ocorre o contato com a chama da vela. Assim, o calor recebido da chama não é retido pela borracha, mas transferido para a água e conseqüentemente, a temperatura da borracha não se eleva o suficiente para atingir o seu ponto de ignição); Ludião o (ao se apertar a garrafa plástica, produz-se um acréscimo de pressão, que se transmite integralmente para todos os os pontos da água Lei de Stevin. n. Este acréscimo de pressão se transmite, então, para a "boca" da a ampola e como ela é aberta, a água penetra no interior, comprimindo a massa de ar existente. Assim, a massa da ampola aumenta e, como conseqüência, a densidade da ampola torna-se maior que a da água, e afunda); Banco de prpregos (um banco contendo vários pregos grandes s não furará quando alguém sentar, pois

a pressão exercida será pequena); Cascata de fumaça (E(Efetuam-se dois orifícios numa garrafa de refrigerante de 2l. Num dos orifícios insere-e-se um canudo feito com papel enrolado. Coloca-se fogo na extremidade do papel. Do lado de fora da garrafa a fumaça sobe, mas no interior da garrafa, ela desce. Inicialmente, quando a extremidade externa do canudo se queima, observa -se a ascensão da fumaça. Após instantes, na parte interior da garrafa fumaça começa a cair ir como "água na cascata". No exterior da garrafa, a fumaça sobe por que possui densidade menor do que o ar. Os gases - CO2 e vapor d'água - que formam a fumaça se aquecem e aumentam de volume e conseqüentemente, ficam menos densos. A fumaça, ao penetrar no interior da garrafa, já se encontra resfriada, pois ela perde calor ao percorrer o canudo. Conseqüentemente com densidade maior que o ar, ela cai da mesma forma como uma pedra cai dentro d'água. Nota -se que o gás carbônico e o vapor d'água são mais densas que o ar quando nas mesmas condições de pressão e temperatura)a); Esmagando uma garrafa de plástico (C(Coloca -se dentro de uma garrafa PET aproximadamente 100ml de água quente a aproximadamente 80°C. Logo em seguida, joga-a-se água a para fora e imediatamente, fecha-se a garrafa vedando-o-a muito bem, evitando a transferência de ar pela boca da garrafa. Despeja-se sobre ela um copo de água fria da torneira. Ela é esmagada por "forças" que parecem agir, de fora para dentro, em todos os pontos da garrafa. Ao se fechar à garrafa, aprisiona -se dentro dela, ar/vapor d'água a uma temperatura bem maior que aquela do ar atmosférico. A massa gasosa aprisionada é rarefeita, mas devido à sua temperatura, a agitação molecular é grande e a sua pressão, no momento do aprisionamento, era igual à atmosférica. Em contato com água fria, devido à troca de calor, a temperatura da massa gasosa resfria rapidamente, a sua pressão diminui tornando-o-se bem menor que a da atmosfera. Surge, então uma diferença de pressão: a pressão atmosférica - de fora para dentro é maior que a pressão da massa gasosa, que já está tá fria , atua ndo o de dentro para fora, sobre as superfície de plástico. São as forças associadas à diferença de pressão - - de fora para dentro - - que esmagam a garrafa); ; Inflando um balão de borracha sem assoprar (fafaz passar por uma rolha de borracha um tubo de vidro e, nele, prende -se, firmemente, um m balão de borracha, que são o usados em festas. Insere -se a rolha num frasco de vidro e observa -se que o balão não infla. Coloca-a-se um pouco de de água quente no frasco. Uma vez aquecido o frasco, joga-se fora à água utilizada. Imediatamente, insere -se a rolha com o balão e aperta -se firmemente para que não haja transferência de massa gasosa. E observa -se o balão inflar sem que se assopre pelo tudo. o. A rolha aprisiona uma massa gasosa com temperatura bem superior ao do ar ambiente e por isso as suas moléculalas estão em grande agitação. No momento o do aprisionamento, a pressão da massa gasosa é praticamente igual ao da atmosfera, com a qual estava em contato. O sistema - - frasco e massa gasosa -vão cedendo calor para o meio ambiente e a sua temperatura vai diminuindo. A pressão da massa gasosa aprisionada, também diminui, tornando-se menor que a atmosférica. Como o ar da atmosfera está em contato com o ininterior do balão de borracha, a pressão do ar dentro do balão é igual à atmosférica e no exterior do balão é igual à pressão da massa gasosa , que é menor que a atmosférica, criando -se então, uma diferença de pressão que faz com que o balão se infle ); ; dentre vários s outros. Em seguida serão feitos experimentos simples na quais esses terão práticas experimentais e relatórios completos (Capa, Objetivos, Material, Introdução Teórica, Procedimento Experimental e Questionário). Podemos citar alguns: MoMovimento Retilíneo Uniforme; Movimento Retilíneo Uniformemente Variado; Atrito Estático o e Dinâmico; Pêndulo Simples; Lei de Hooke; Princípio de Arquimedes e etc. Logo, como conseqüência destetes últimos experimentos, pode -se implantar Laboratórios Didáticos de Física de Baixo Custo em escolas públicas s ou privadas. Através de avaliações feitas com alunos participantes de um curso básico experimental , realizado no semestre 2008.2 no turno da manha com os experimentos mencionados, constatamos que: 15 estudantes acharam que o o curso atingiu seu objetivo e 4 desses acharam que foi atingido parcialmente; 100% da turma achou o curso muito importante para o vestibular, pois demonstrava muitos conceitos visto em sala de aula. Quanto o às auaulas experimentais (15 marcaram ÓTIMO e 4 assinalaram BOM). Foram inscritos 25 alunos no curso, sendo 20 os que concluíram e 19 os que responderam o questionário.

## " Show" w" : A Magia da Física

Esta é uma pequena conversa sobre como estruturar um "show" de física, buscando incentivar a criação de grupos de teatro nas escolas e comunidades, para estimular a divulgação de conhecimentos básicos trabalhados com os estudantes ao longo do ano letivo. Um " show " " de física não pode ser considerado mais um recurso didático-m-metodológico para o aprendizado nas escolas, mas deve ser encarado como um grande projeto interdisciplinar de treinamento e aprendizado tanto para o professor como para o aluno. Este projeto foi i desenvolvido por um grupo de estudantes cujo objetivo é a desmistificação da fífísica a pela exploração de fenômenos de visual curioso. Através deste método de ensino, buscamos formar uma sociedade afinada com os conhecimentos desta ciência na busca de eliminar idéias de conhecimento "decorativo" substituindo -os por uma verdadeira apreensão da disciplina supracitada . O projeto foi desenvolvido por m monitores da Seara da Ciência e estudantes da UnUniversidade Federal do Ceará interessados em obter um aprendizado extra, onde desempenham as funções de: Roteirista (responsável pela elaboração do roteiro de apresentação)o); Sonoplasta (responsável pelas músicas que acompanharão as experiências); Pesquisador (desenvolve atividades de busca, teste e montagem de experimentos) e Apresentador (responsável pela demonstração dos experimentos). A característica do grupo é o uso da linguagem coloquial e popular, acessível ao público em geral. Os objetivos são atingidos através de apresentações no formato de "show", onde são utilizados personagens de apelo popular, extraídos da mídia que, de forma lúdica e divertida, mostram fenômenos científicos envolvidos em situações do nosso cotidiano. Nas apresentações, são utilizados máquinas simples e material alternativo, de forma a tornar a apreensão dos princípios, pelo público, um processo o agradável e divertido. Existe uma facilidade grande em relação aos experimentos, pois muitos deles são os mesmos desenvolvidos no projeto anterior. Física é o assunto básico das apresentações. Através de avaliações feitas entre os participantes do grupo, notamos que a aceitação é quase de 100% em relação ao ao público alvo. Podemos observar r isso, o, pois os mesmos promotores dos eventos que participamos nos convidam mais de uma vez por ano . Também notamos o grande entusiasmo da platéia, que ao final dos "show's" sempre nos fazem perguntas e questionamentos sobre os experimentos realizados.

## Informática A Aplicada ao Ensino de Física

Para o o aprendizado de física a ser mais fácil para os alunos, é importante o uso de simulações computacionais dos fenômenos mencionados em sala de aula. O presente trabalho tem como objetivivos: [1] apresentar a informática como um recurso que pode e deve ser incorporado na prática educativa; [2] propor alguns programas de informática voltados para o ensino que podem ser realizados com facilidade para melhorar o aprendizado de conceitos da físísica; [3] capacitar os professores quanto ao uso dos recursos de acessibilidade e outros programas que o computador oferece para auxílio de alunos. Professores e alunos do ensino fundamental, médio e superior fazem parte da clientela desejada. O desenvolvimimento desse trabalho foi e deve ser feito em escolas privadas, municipais e estaduais, universidades e locais onde o projeto tem possibilidade de ser desenvolvido. Este se torna importante, pois existe uma interdisciplinaridade, já que a informática esta a diretamente ligada à física. Observamos também, que ele tem que ser desenvolvido paralelamente ao ensino regular de sala de aula, logo, durante todo o ano e também em oficinas de informática aplica a física realizada em encontros científicos e congressos. São utilizados programas computacionais fornecidos gratuitamente na rede de informação mundial (INTERNET) que simulam experimentalmente o conteúdo visto durante o ano letivo e também animações em GIF utilizadas em aulas teóricas. Estes são auxiliados pelo MiMicrosoft PowerPoint ou OpenOffice.org Impress em apresentações com a utilização do DATASHOW. Como disse o David A. Dockterman (Great Teaching in the One Computer Classroom (Cambridge, Massachusetts: Tom Snyder

Productions, 1991), "A Escola Ideal é uma escolola onde a aprendizagem ocorre com e não a partir dos computadores". Atualmente o professor do Século XXI já pode contar com um importantnte aliado que seria a informática ligada à física. Por meio deste trabalho, utilizando-se de programas pedagógicos, pode-se ver que são o vários os resultados positivos.

## Resultados e C Conclusões

Os experimentos de baixo custo propostos e descritos na memetodologia funcionam com muita eficiência e clareza para demonstrar os princípios desejados. Assim, o uso de materiais alternativos é possível e desejável por possibilitar a realização de aulas práticas em escolas onde o laboratório não existe ou é precário. É incontestável que a utilização de experimentos em aulas de física , com ampla participação coletiva, é uma importante ferraramenta, não só para despertar o interesse dos estudantes, mas principalmente complementar conceitos obtidos em aulas expositivas, pelos fenômenos exibidos e pelos desafios em conhecer os respectivos "porquês". As demonstrações práticas no ensino desta ciêncncia são meios/ferramentas que merecem novas reflexões acerca de seu papel dentro do atual contexto educacional, em particular no ensino de fífísica, em suas múltiplas dimensões: professor - aluno - - material instrucional demonstrativo - cenário de ensino. As observações iniciais têm indicado que os estudantes participantes deste cenário de ensino apresentam maior interesse na busca de explicações e dos significados subjacentes aos fenômenos demonstrados. Por meio deste trabalho, pode -se conclului que: [1] É possível ensinar fífísica por meio de materiais alternativos e de baixo custo. [2] A simples utilização de demonstrações práticas aumenta o interesse do aluno para o aprendizado. [3] É necessário se incentivar o uso de materiais alternativos no ensino de fífísica.

Através das apresentações dos personagens s nos "shows" " com seus respectivos experimentos, observamos um grande interesse, por parte dos alunos, em estudar e ou aprofundar seus conhecimentos na disciplina a apresentada. Por meio deste, pode-se concluir que é é possível ensinar física a de maneira lúdica e divertida. As demonstrações práticas no "show" despertam mais s interesse n o aluno para oensino .

Por meio deste trabalho, utilizandoose de programas s computacionais pedagógicos, pode -se ver que são vários os resultados positivos. Portanto, demonstra que, com a utilização da metodologia aplicada, torna-se mais eficaz à compreensão dos alunos proporcionada diretamente pelo maior embasamento, ou aprofundamento da parte experimental da física, vivisto que são feitos a maioria das simulações físicas proposta em sala de aula. A utilização desses tem-m-se mostrado constituir em importante ferramenta para despertar o interesse dos estudantes pelos fenômenos exibidos. As observações iniciais têm indicado que os estudantes partic ipantes deste cenário de ensino apresentam maiores interesses na busca de explicações e dos significados subjacentes aos fenômenos demonstrados. Investigações indicam que as realizações de atividades experimentais se tornam mais motivadoras, quando os próprios estudantes participam e exploram os fenômenos estudados. Podemos constatar que este método de ensino funciona a com muita eficiência e clareza para demonstrar os princípios desejados. Assim, o uso desses é possível e desejável por possibilitar a realização de aulas com simulações em escolas . Logo, pode-se conclui que é possível complementar o ensino de física por meio da informática, onde as simples utilizações de demonstrações práticas aumentam o interesse do aluno para o aprendizado.

## Referências

MEIS, L; RAGEL, D. A respiração e a 1ª Lei da Termodinâmica. São Paulo, 1998.

PERELMAN, Y. Física Recreativa. a. 5ª Edição. Editora MIR. Moscou, 1983.

SAAD, F. D. Catálogo Experimental. Edição CIC USP. São Paulo, 1995.

BLACKWOOD, O. H. Física na Escola Secundária. a. MEC, 1962.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ. Seara da Ciência. Sugestões para feira de ciência . Fortaleza, 2008. www.seara.ufc.br .

WEISS, A A. M. L; CRUZ, M. L. R. M. A informática e os problemas escolares de aprendizagem. m. 2. ed. Rio de Janeiro: DP&A, 1999.

OLIVEIRA, R . Informática educativa: dos planos e discursos a sala de aula. a. Campinas, SP: Papirus, 1997.

ALMEIDA, M. E;Proinfo - - Informática e Formação de Professores. s. Brasília, DF: MEC, 2000.

CHAGAS, M. A. A; MARQUES, E. D. A A magia da química . 1ª Edição. J. J. Fortaleza, 2005.