OFICINAS DE ELETROSTÁTICA - UMA EXPERIÊNCIA DE TRABALHO COM ALUNOS DA GRADUAÇÃO EM FÍSICA DA UFPE UTILIZANDO MATERIAIS DE BAIXO CUSTO

## OFICINAS AS DE ELETROSTÁTICA -- UMA EXPERIÊNCIA DE TRABALHO COM ALUNOS DA GRADUAÇÃO EM FÍFÍSICA DA UFPE UTILIZANDO MATERIAIS DE BAIXO CUSTO

João Eduardo Fernandes Ramos a (j(joaoramos@df.ufpe.br) Eugenio Maria de França Ramos b (eugenior@rc.unesp.br)

a UFPE Universidade Federal de Pernambuco - Licenciatura em Física b UNESP e CECEMCA UNESP

## R ESESUMO

Relatamos neste trabalho uma ação didática exploratória que teve como foco a formação e a familiarização dos alunos do curso de de graduação em licenciatura em física da UFPE com materiais didáticos de baixo custo. Foram organizadas três oficinas que trataram do tema Eletrostática, e, além incentivar a discussão dos fenômenos propiciou reflexões sobre questões educacionais. As oficininas contaram com a presença espontânea de oito alunos, dentre os quais, três alunos do bacharelado e cinco de licenciatura. Embora a atividade descrita tenha dado grande ênfase aos materiais didáticos experimentais, consideramos que o Ensino de Física não se reduz à construção ou a visualização dos fenômenos, devendo considerar a leitura, o debate, a explanação, a discussão, o trabalho em grupo, a problematização, a reflexão, a reprodução etc. Como tal, a experimentação deve ser um instrumento didático a ma is a ser considerado pelo professor. O que a torna significativa, além da tomada de consciência das características físicas dos materiais que interagem, é seu potencial cognitivo perturbador, desde que o ensino proposto possa dar vazão a esta perspectiva, considerando uma interação dialógica entre os envolvidos. Neste sentido, ao colocar o aprendiz frente a materiais experimentais, de um lado podemos proporcionar situações desafiadoras e, de outro -- como uma conseqüência do primeiro -, podemos até mesmo desvelar aspectos importantes de sua Física Circunstancial que sejam obstáculos ao aprendizado. O resultado do trabalho se mostrou bastante animador, uma vez que os participantes se mostraram interessados e envolvidos, independente de serem oriundos do bacharerelado ou da licenciatura.

## INTRODUÇÃO

Arruda (1955: 12) destacava há décadas que o Ensino de Ciências era informativo, que "o o cérebro é usado como repositório de informação, como uma memória que tecnicamente poder-se-ia fazer magnética, eletrostática, ou por outro qualquer sistema, como os da máquina de calcular " . Ou seja, , desde a década de 1950, já se discutia que o excesso de informação "depositada" no aluno, embota a imaginação do aluno e, no nosso entendimento, contribui para o aumento do desinteresse e do alunado pelos assuntos ensinados.

No entanto, o professor pode promover mudanças substanciais na relação entre aluno e o conhecimento, alterando essa relação mencionada. Tal mudança passa pela forma de interação entre aluno e professor que em linhas gerais is pode apontar r três tipos:

- · a expositiva, na qual o professor simplesmente passa o conhecimento para o aluno,

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

26 a 30 de Janeiro de 2009

- · o trabalho em grupo, onde o professor ao expor o conhecimento, incentiva a comunicação dos alunos entre si e por fim,
- · a interação dialógica, onde o conhecimento é trocado entre aluno e professor, ou seja, ocorre a existência de uma "mãoodupla" na na relação entre os dois.

No sentido de organizar um trabalho com materiais didáticos experimentais que tivessem características de interação dialógica, realilizamos um trabalho exploratório , organizando algumas aulas , no formato de oficina , , que foram realizadas com os alunos de bacharelado e licenciatura do curso de graduação em física da UFPE.

Nestas aulas foram realizados experimentos de baixo custo que visavam à discussão sobre os fenômenos da eletrostática, como os tipos de eletrização e o poder das pontas. Além do mais, também foram realizadas discussões sobre ensino e aplicação destes experimentos para o ensino médio e fundamental.

Tais aulas foram montadadas com os alunos de graduação, com o intuito de despertar a curiosidade e a criatividade dos estudantes , a partir da preparação dos experimentos de baixo custo e fácil acesso. Já para os alunos de licenciatura em particular, estas aulas serviram de incentivivo para a utilização dos experimentos nas atividades educacionais.

- O conteúdo dessas oficinas se baseou nos trabalhos de instrumentação para o Ensino de Física do Prof. Norberto Cardoso Ferreira, com materiais de baixo custo e fácil acesso, tendo como inspipiração as atividades do curso de extensão universitária Brincando com a Física - Eletricidade Estática, ocorrido no ano de 2008.

## As oficinas

Iniciamos as aulas com uma discussão sobre o ensino de ciências. Na mesma aula discutimos a necessidade de uma reforormulação na abordagem entre professor e aluno. Terminada esta breve conversa, partimos para a preparação dos experimentos.

Inicialmente , questionamos os alunos, se eles saberiam como grudar um canudo na parede sem o uso de cola ou algum tipo de adesivo. ApApós as tentativas, os alunos foram apresentados ao esquema do segundo experimento, o do pêndulo simples. Neste momento, os alunos se juntaram em duplas para a montagem do experimento. Com os materiais prontos, todos os pêndulos foram testados e os resultadodos comentados e comparados entre os grupos. Por fim, realizamos a montagem do experimento da "igrejinha", no qual trabalhamos o principio do poder das pontas.

Ao fim das atividades experimentais, os alunos foram apresentados a uma evolução do modelo atômicico a fim de discutirmos com os alunos uma explicação física dos processos envolvidos nos experimentos realizados.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Figura 1

<!-- image -->

Participantes da Oficina realizam montagens de materiais experimentais.

Para o primeiro experimento, foi utilizado canudos de plástico e papel higiênico. O experimento consistia em, atritando o canudo com o papel tentar fazê-lo grudar na parede. Os alunos também foram encorajados a utilizar diferentes materiais para atritar o canudo, a fim de observar se os mesmo resultados eram obse rvados.

Já o segundo experimento, o pêndulo simples, foi montado com dois copinhos de plástico como base, dois canudos como haste, fio de nylon retirado de meias velhas, papel alumínio e durex. O pêndulo é preparado, pendurando com o fio de nylon um circulo lo feito com o papel alumínio a fim de deixá-lo suspenso. Com o pêndulo pronto, os alunos utilizavam outro o canudo previamente atritado para observar os efeitos que ele causava ao pedaço de papel alumínio pendurado do pêndulo.

O terceiro experimento realizado, da igrejinha, foi preparado utilizando a mesma base do segundo experimento, um pedaço de papel cartão, alfinete, papel de seda e durex. Para montagem, cortamos a cartolina num formato de uma igreja e fixamos uma de suas faces no canudo da base, na mesma face, no lugar da "torre da igreja", colamos com cola uma tira de papel seda. Do outro lado da cartolina, colamos na altura da tira de papel de seda o alfinete utilizando um durex. O procedimento experimental consistiu em atritar um canudo e aproximá -lo vavagarosamente a ponta do alfinete e observar o que acontecia com o papel de seda.

## A EXPERIMENTAÇÃO E AS ATIVIDADES DE ENSINO DE FÍSÍSICA

A experimentação dentro da atividade didática deve ser entendida como um momento de um processo maior de aprendizagem e conhecimento.

A experimentação didática também não deve, a nosso ver, ser encarada como uma redescoberta. Seria muito pretensioso, para não dizer dificílimo, reproduzir em sala de aula a evolução de determinados conceitos, apenas pela atividade do aluno frentnte à experiência. Esse caminho procuraria falsamente estimular a reinvenção da roda, do número etc., sem

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

considerar os contextos históricos, em que essas invenções apareceram e desde então evoluíram. Como destaca Chateau:

- "… a criança deve desfrutar das refeflexões feitas pelas gerações precedentes. Pode -s -se dizer que essas são partes de experiências: o botânico tem sempre a lupa no bolso. Sim, mas uma coisa é inventar, e outra conhecer invenções já feitas. O método empírico é demorado, demanda gerações sucessivas. O objetivo da escola é, em boa parte, compendiar essa experiência direta; e para isso, é preciso proceder de maneira diferente da dos inventores… Se a criança não desfrutasse facilmente dos trabalhos dos antepassados, a escola não teria razão de ser. O trabalho escolar deve ser apenas uma tomada de contato indireta e rápida, não uma descoberta ." (CHATEAU, 1987: 136)
- É importante destacar que ensino e pesquisa não são instâncias desconectadas. Ao ensinar, ou melhor, sistematizar as idéias e estratégias de ensino para apresentar aos alunos, o professor revê seu conhecimento. Consideramos, inclusive, como significativa a imagem do professor enquanto pesquisador, tanto no que se refere ao conteúdo, quanto da própria relação didática. Mesmo que sua pesquisa não tenha o caráter sistemático da pesquisa acadêmica, ela é a fonte de várias decisões do professor, como, por exemplo, conteúdos e estratégias didáticas.

Ensinar não é apenas uma forma mecânica de reprodução de informações. Se assim o fosse, bastaria sububstituir o professor por uma máquina qualquer. Mas não há ainda uma máquina que consiga tomar decisões, com base em informações que não estejam inicialmente programadas e previstas.

Kapitsa oferece algumas considerações que nos parecem muito interessantes s sobre isso, discutindo o papel da atividade didática, inclusive nas suas possíveis contribuições para a evolução do conhecimento.

Para ele, a atividade de ensino pressupõe competência quanto ao conhecimento que se pretende ensinar, mas uma competência que se desenvolve dinamicamente, de forma que, ao ensinar, o professor também aprende.

Kapitsa salienta que, quando o cientista procura sistematizar um determinado conhecimento para explicá-lo, obriga-se a estruturar melhor o conjunto de idéias que pretende expor. Isso implica numa necessária síntese e na reflexão circunstancial do conhecimento. De certa forma, esta situação proporciona implicitamente a afirmação anterior - quem ensina ao mesmo tempo aprende. e.

## Experimento como recurso didático

- O experimento, como outras vivências, carrega uma certa força implícita de convencimento. Utilizado de uma forma didática, ele pode focalizar a observação, sem, contudo ignorar as diferentes perspectivas pessoais.

A experimentação é uma forma de apropriação do conhecimento por parte do sujeito que não decorre apenas da observação, como aponta Chateau:

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

- "… Para conhecer bem as plantas, não basta tê-las à mão e olhá -las; isso qualquer um pode fazer, e sem grande proveito. Não se compreende o mundo real por contemplação diretata. A experiência ensina menos do que a reflexão sobre ela. Um diagrama de uma flor ensina mais sobre ela do que sua visão direta; a visão direta só dá resultado se o aluno já sabe o que é preciso olhar se para ele, a flor é a cópia do diagrama, do contrárioio, ele verá muito pouca coisa." (CHATEAU, 1987: 136)

Ao proporcionar esta situação de ensino, deve-se ter em conta que o conhecimento estabelecido -a Cultura e a Ciência -baseia -se em interpretações da realidade, sistematizadas e organizadas através de momodelos científicos. Nesse sentido, em algum momento, o aprendiz precisa entender que esse conhecimento é passível de alterações, reinterpretações e aperfeiçoamentos. E, para que essas alterações possam ocorrer, existe a incorporação de inovações advindas justamente de novas interpretações pessoais, que partem de observações e procuram superar lacunas nos modelos que inicialmente possuíam.

Isso não quer dizer que é mais fácil ensinar com o experimento, mas que, a nosso ver, é muito mais significativo para o sujeito. Normalmente, o experimento didático é mais trabalhoso do que uma explanação teórica na lousa e, portanto, se considerarmos apenas a facilidade para o professor o quadro -negro, com certeza, seria o melhor caminho.

Desejamos ressaltar, também, que a experimentação didática não é um recurso definitivo e nem exclusivo. A nosso, ver o Ensino deve considerar a leitura, o debate, a explanação, a discussão, o trabalho em grupo, a problematização, a reflexão, a reprodução etc. Como tal, ela é um instrumento o didático a mais a ser considerado pelo professor. O que a torna significativa, além da tomada de consciência das características físicas dos materiais que interagem, é seu potencial cognitivo perturbador, desde que o ensino proposto possa dar vazão a esta perspectiva.

Neste sentido, ao colocar o aprendiz frente a materiais experimentais, de um lado podemos proporcionar situações desafiadoras e, de outro - - como uma conseqüência do primeiro -, podemos até mesmo desvelar aspectos importantes de sua Física Cirircunstancial que sejam obstáculos ao aprendizado.

## A experimentação didática na perspectiva conceitual (MEC) e lúdica

Giraldo 1 discute, em seu trabalho de pesquisa, que o uso de materiais, principalmente nas aulas experimentais, desloca o foco de atenção do o aluno que, normalmente, se concentra no professor e no livro-o-texto, para o material. Assim sendo, ao colocar o aprendiz diretamente em contato com o acontecimento físico, se reduz, em parte, a influência imediata do professor, na intermediação direta do conhecimento.

Todavia, considera que isso o laboratório didático tradicional já faz, mas não é o bastante, pois não é suficiente o aluno entender que o conhecimento físico pode estar

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

26 a 30 de Janeiro de 2009

' embutido ' no material que se encontra à sua frente. Deve-se, no seu entendnder, fugir do modelo habitual de laboratório, de forma a proporcionar ao aluno uma evolução conceitual. l. Não se trata, portanto, de substituir as idéias erradas e incompletas dos alunos por idéias que sejam corretas dentro do modelo científico hegemônico. Para Giraldo, a evolução conceitual associa a superação de conceitos, com a ampliação da visão do aprendiz, quanto ao processo de conhecimento.

Nesta perspectiva, o material educativo - equipamentos experimentais, livros, apostilas, audiovisuais etc. - utililizado é encarado como um instrumento de ensino com o qual professor e alunos podem explorar o conhecimento, perceber conceitos físicos e compartilhar significados:

"Concretamente, o Material Experimental Conceitual (MEC) é um material educativo concebido para que, o professor e os alunos possam explorar esquadrinhar, e perceber os conceitos físicos nele contidos; e/ou para gerar, ajudar, facilitar a aprendizagem destes conceitos. É um material cuja finalidade principal é possibilitar a (re)construção de coconhecimentos por meio do compartilhamento de significados entre o professor e os alunos, de tal maneira que os alunos aprendam significativamente e, percebam a natureza e prática da ciência ." (G(GIRALDO, 1996: 141)

Destacamos, sobretudo, as características adicionais que Giraldo indica, como a desinibição do alunos frente ao equipamento e, conseqüentemente, a facilitação da interação do aluno com o conhecimento:

"O "O fato dos alunos participarem da construção do Equipamento Experimental Conceitual os estimula e os desinibe criando um clima de confiança durante o trabalho experimental pois, não estão mais preocupados com a quebra do equipamento e, se isso acontecer, estão sabendo que eles podem empreender a tarefa de consertá -los." (GIRALDO, 1996: 149)

Com isso mostra ser possível, dentro de sua proposta, integrar os alunos através dos equipamentos experimentais conceituais com a (re)construção de conhecimentos .

## ALGUNS R ESESULTADOS OBTIDOS COM AS OFICINAS

As oficinas contaram com a presença espontânea de oito alunos, dentre os quais, três alunos do bacharelado e cinco de licenciatura. Destacaase que as mesmas não tinham compreenderam atividades extra-a-curriculares, sem vínculo com disciplina, nota ou presença nas atividades normais dos presentes em seu curso de Graduauação.

No primeiro experimento, os alunos tiveram inicialmente um pouco de dificuldade em pregar os canudos na parede (alguns argumentaram que poderia ser devido ao arcondicionado, ou o tipo de canudo) . Entretanto , logo após, os canudos começaram a grudar. A superfície do quadro negro foi a que apresentou uma maior facilidade de se grudar os canudos, conforme ilustrado na figura 2. 2.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Figura 2

<!-- image -->

Participante da Oficina realizando experimento de grudar o canudo. o.

Já no segundo experimento, o pêndulo simples, os alunos estavam divididos em dois grupos. Com isso, foram montados dois pêndulos ligeiramente diferentes, o que possibilitou aos alunos observarem que existia uma relação entre o diâmetro da folha de alumínio e sua repulsão o (permitindo que notassem m que a fofolha de diâmetro maior apresentou uma melhor resposta a presença do canudo carregado, conforme mostrado na figura 3). Diferenças também foram observadas na construção do modelo igrejinha eletrostática, simulando um pára-r-raios (figura 4) , permitindo outra vevez o diálogo didático em torno do fenômeno e do material. l.

Figura 3

<!-- image -->

Detalhe de um paparticipante mostrando a repulsão entre o canudo e a folha de alumínio.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Após a realização das oficinas pudemos observar que, mesmo alunos do curso de Física , não apresentam muita familiaridade com os experimentos estudados . O que nos mostra que, mesmo com a eventual disponibilidade de materiais, são poucos os graduandos que realizam algum tipo de experimento o e, com isso, não refletem m sobre suas potencialidades didáticas desses materiais .

No tocante a criatividade e a discussão de aspectos físicos dos protótipos montados e estudados , os experimentos se mostraram muito úteis e desafiadores. Uma vez que os alunos não reproduzem exatamente o que está sendo propoposto , abrem margem para o surgimento de diferentes s situações experimentais que suscitam observações e discussões interessantes, como foi o caso do diâmetro da folha de alumínio.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

As s aulas experimentais serviram para mostrar que trabalhando com o lúdico, o, de maneira simples , é possível criar um ambiente descontraído de aprendizagem, no qual tanto professor quanto aluno interagem de uma maneira dialógica bastante significativa .

Figura 4 Igrejinha a eletrostática a montada na terceira parte das Oficinas.

<!-- image -->

## R EFERÊNCIAS

ARRUDA, P. R. Alguns aspectos do ensino secundárário responsáveis pelo embotamento da curiosidade científífica dos estudantes. São Paulo, IBECC, 1955.

CHATEAU, J. O O jogo e a criança. Trad. G. de Almeida, São Paulo: Summus, 1987.

FERREIRA, N. C.; RAMOS, E. M. de F. Cadernos de Instrumentação para o Ensino de Física - ELETROSTÁTICA. Coleção Ludoteca, Volume 1. Diagramação: Fabiana Marques Costa. Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista (UNESP): Rio Claro, 2008

GIRALDO, V. A. Aulas de laboratótório usando material experimental conceitual. l. São Paulo, 1996. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências: modalidade Física) - Instituto de Física e Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo.

KAPITSA, P. Experimento teoría práctica: artículos y conferencias. Moscou: Mir, 1985.

KAPTISA, P. Science teaching and scientific method. The Physics Teacher. p. 429- 9- 434, nov. 1971.

Palavras -c -chave : E Eletrostática, Instrumentação para o Ensino, Experimentação Didática

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_