USO DE OFICINAS NA FORMAÇÃO INICIAL E CONTINUADA DE PROFESSORES

## USO DE OFICINAS NA FORMAÇÃO INICIAL E CONTINUADA DE PROFESSORES

Haroldo de Lima P. Cravo 1 , Aline A. Jango 1 , Renata F. M. Batista 1 , Raphael A. Caface 1 , Mayara C. J. Nascimento 1 , Folashade A. O. Oluwatuyi 1 ,Flávio L. M. Barboza1a1,2, Elso Drigo Filho 1

1 UNESP -Universidade Estadual Paulista/Departamento de Física/Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas, elso@ibilce.unesp.br

2E 2Escola Estadual “Prof. José Carlos da Silva”, Barbosa, SP.

## Resumo

Esse trabalho relata as atividades desenvolvidas e aplicadas na forma de oficinas didáticas. O público alvo é composto por professores que atuam em escolas públicas de educação básica e alunos de cursos de Pedagogia. O objetivo principal consiste em apresentar e discutir conceitos físicos relevantes para a formamação de alunos e instrumentalizar professores para a realização de atividades dessa natureza em sala de aula. A estratégia adotada consiste em identificar tópicos importantes para a compreensão de sistemas físicos e estudá -los de uma perspectiva concreta por meio de práticas experimentais. O conceito abordado é discutido em termos basicamente qualitativos e, quando pertinente, também em termos quantitativos. As práticas experimentais são introduzidas como suporte à compreensão e fixação dos temas tratados. Nesse trabalho é relatada uma oficina desenvolvida e aplicada junto a estudantes de cursos de Pedagogia (alunos da UNESP, campus de São José do Rio Preto, e da Faculdade "Dom Bosco" situada na cidade de Monte Aprazível, SP) e a professores que atuam no Ensino Médio, em uma escola da rede pública de ensino da cidade de Birigui, SP. O tema específico abordado na oficina relatada aqui envolve tópicos ligados à hidrostática e gases ideais, enquanto a prática experimental associada consiste na construção de um ludião (dispositivo físico usado para estudar corpos mergulhados na água). A oficina foi bem acolhida junto aos participantes fornecendo subsídios para a prática pedagógica ligada ao ensino de física. Desdobramentos dos resultados obtidos consistem na elaboração de novas atividades de natureza similar, abordando conceitos físicos diferentes, de forma a ampliar esse tipo de atuação. Essas atividades estão sendo desenvolvidas e aplicadas em diferentes ambientes educacionais.

Palavras -c -chave: oficina didática, formação de professores, formação continuada.

## Introdução

O trabalho desenvolvido junto a professores de Física das escolas públicas da região noroeste paulista permitiu diagnosticar uma dificuldade bastante acentuada no uso de laboratório e manipulação de práticas experimentais. Segundo informações obtidas junto à Diretoria de Ensino de São José do Rio Preto (SP), a maioria dos professores de Física que atua no Ensino Médio da região é formada em Matemática. Por outro lado, segundo a Secretaria de Educação desse Município, os professores de Ciências que atuam no Ensino Fundamental são, em sua maioria, formados em Biologia. Nesta realidade é compreensível a dificuldade encontrada

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26 a 30 de Janeiro de 2009

pelos professores em trabalhar os conceitos ligados à Física, sobretudo em aulas práticas. O problema identificado parece não ser apenas regional, uma vez que artigo publicado recentemente na revista "ciênciahoje", da SBPC [1], mostra uma carência muito grande de professores de Física no país perdendo, em número, apenas para profissionais de Matemática. Problemas conceituais também foram identificados junto aos professores que estão atuando no ensino de física, a exemplo daqueles apontados na referência [2].

A atuação da equipe em formação continuada de professores, em projetos estaduais e federais (programas "Teia do Saber", da Secretaria Estadual de Educação do Estado de São Paulo, e "Pró-ciência", da Coordenação de Aperfeiçoamento do Pessoal do Ensino Superior, CAPES, Ministério da Educação) permitiu confirmar a realidade descrita ac ima no ensino da cidade de São José do Rio Preto e região. Uma maneira encontrada para atuar nessa realidade foi desenvolver oficinas temáticas de fácil execução associada a treinamento específico junto aos professores da rede pública e alunos de cursos de Pedagogia. A estratégia, usando oficinas como complementação e/ou apoio à formação de professores, embora tenha apresentado dificuldades na sua realização, tem mostrado no seu aspecto geral resultados bastante satisfatórios como indicado nas referências [3-5].

Várias oficinas foram desenvolvidas pelo grupo e aplicadas em escolas, envolvendo diversos temas e assuntos próprios ligados ao ensino de física. Grande parte dessas oficinas foi desenvolvida pelo Prof. Dr. José Roberto Ruggiero, em colaboração com um dos autores do presente trabalho (EDF), e estão disponíveis na ref. [6] para consulta. Uma oficina desenvolvida mais recentemente pelo grupo envolve conceitos de hidrostática e de gases ideais e foi chamada de "Oficina sobre Densidade". Essa comunicação busca explorar o desenvolvimento e utilização dessa última oficina. O produto final da oficina é a obtenção de um ludião, cuja construção é bem conhecida e já foi relatada em outros artigos (vide, por exemplo, ref. [5]).

A concepção da "Oficina sobre Densidade" difere das oficinas desenvolvidas anteriormente pelo grupo na medida em que busca instrumentalizar os participantes para desenvolverem suas próprias oficinas. O material usado é de baixo custo e fácil acesso, sendo retirado das atividades cotidianas dos participantes. A atividade desenvolvida também cumpre um papel lúdico, uma vez que o resultado final pode ser visto como um "brinquedo" que se pode levar para casa e ser reproduzido com os amigos.

Um aspecto bastante relevante nessa atividade é que ela permite vivenciar o Método Científico [7] através da observação, formulação de hipóteses e teste experimental dessas hipóteses. Os principais conceitos físicos discutidos durante a oficina envolvem: força peso, empuxo, densidade e a lei dos gases ideais .

## Construção do ludião

O ludião é construído usando uma garrafa PET (o tamanho é irrelevante para a observação do fenômeno) cheia de água, uma tampa de caneta com um orifício apenas e um lastro. Esse último pode ser uma porca comum de rosca ou arruela que se prende a parte inferior saliente da tampa ou um tipo de massa de modelar não solúvel em água.

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O procedimento de montagem também é bastante simples e consiste em colocar a tampa de caneta, acoplada ao lastro, com o orifício voltado para baixo dentro da garrafa cheia de água e fechá-la. Essa construção pode exigir um pequeno ajuste na massa do lastro de maneira que a tampa inicialmente fique flutuando. Caso a tampa não flutue, o ajuste pode ser conseguido retirando um pouco de sua massa (trocando a porca a por uma outra ligeiramente mais leve, por exemplo). É importante não deixar entrar água no interior da tampa de caneta. Caso isso ocorra é necessário retirar a tampa da água e recolocá-la. A figura 1 mostra uma foto do ludião construído seguindo as instruções dadas acima.

Após a construção do aparato descrito acima, um "aperto" na garrafa, que pode ser feito com as próprias mãos, deve fazer a tampa de caneta descer até a sua base. A diminuição do aperto fará com que a tampa novamente suba para o topo da garrafa.

Figura 1: Foto ilustrativa do ludião.

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Duas questões fundamentais são colocadas durante a realização da oficina, quais sejam, a de como explicar o fenômeno e a de como fazer para testar a plausibilidade da explicação dada.

## Conceitos físicos envolvidos

O entendimento do fenômeno evidenciado pelo ludião passa primeiramente pela compreensão das causas do movimento. Inicialmente as forças que atuam na tampa de caneta são peso e empuxo. É importante lembrar que caso a tampa esteja apoiada na parte superior da garrafa uma força adicional de contato deve ser considerada. Entretanto, a inclusão dessa força não muda o raciocínio básico acerca do movimento estudado e não será considerada na análise feita aqui. Uma vez que a tampa está parada, a somatória das forças deve ser nula (lembrar das duas primeiras leis de Newton), ou seja, o peso é igual ao empuxo. O movimento descendente da tampa indica que a força peso passa a ser maior que o empuxo, existindo uma força resultante na direção da força peso.

Esperara-s-se que a força peso não varie, uma vez que a massa da tampa de caneta não varia. Assim, o empuxo deve ser diminuído para que o movimento ocorra. O empuxo é uma força que quantitativamente é dada pelo peso do fluido deslocado pelo corpo [8]. No nosso caso, o fluido usado é a água. Esse peso é calculado fazendo o produto da massa da água pelo valor da aceleração da

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gravidade. Por sua vez, a massa da água deslocada pode ser determinada pelo produto de sua densidade pelo seu volume deslocado quando a tampa da caneta é inserida. Esse volume, por sua vez, é igual ao volume imerso da tampa. De todas as quantidades envolvidas, o volume de água deslocada é a único que pode variar no processo de comprimir (apertar) a garrafa e deve ser o responsável pelo movimento do sistema.

A questão agora passa a ser: como o volume de água deslocada varia? Para uma resposta, é necessário o uso de teoria dos gases ideais [9]. A maneira mais direta de discutir esse assunto é lembrar que, para um sistema fechado, em que o número de partículas do gás não varia, a relação do produto da pressão pela temperatura dividida pelo volume permanece constante. Consideremos o interior da tampa de caneta, onde há ar. Quando a garrafa é apertada, aumenta-se a pressão sob esse gás. Como a temperatura não se altera, o resultado será uma diminuição do volume do ar dentro da tampa e, conseqüentemente, o volume de água deslocada diminui fazendo com que o empuxo diminua e uma força resultante apareça na direção da força peso provocando o movimento descendente. Para a subida da tampa, quando cessa o aperto externo, o raciocínio é análogo.

Toda a seqüência de raciocino descrito acima pode ser seguido usando as expressões matemáticas correspondentes. Por exemplo, a lei dos gases ideais é escrita: PV = nRT, sendo que P corresponde a pressão, V é o volume, n, o número de mols de partículas do gás, R é a constante dos gases ideais (R = 8,314 J/mol K) e T representa a temperatura do sistema. Uma pequena manipulação matemática, mantendo o número de mols e a temperatura constante, mostra que PV é constante, ou seja, aumentando P, diminui-s-se V. Essa dedução é uma maneira alternativa àquela feita acima, de forma literal. Entretanto, sugere-s-se que seja feita uma discussão conceitual antes da introdução de expressões matemáticas para evidenciar a diferença entre o estudo do fenômeno físico e a sua formulação matemática. Esse ponto é muito importante, principalmente quando uma grande parte dos participantes tem sua formação básica em Matemática, o que é o caso dos professores de Física da região de São José do Rio Preto. É também importante quando a oficina é aplicada a alunos do curso de Pedagogia, que não possuem formação específica em ciências exatas.

## Dinâmica da oficina

A realização da oficina segue uma dinâmica própria, procurando promover o pensamento analítico dos participantes e levá-los a seguir o método científico. Inicialmente são dadas as instruções para a construção do ludião. Na seqüência, cada participante, ou grupo de participantes, constrói o seu experimento. Dessa forma, o fenômeno pode ser observado e manipulado à vontade pelos participantes. Nessa etapa de experimentação livre, tem sido comum a exploração do fenômeno com procedimentos distintos pelos grupos participantes. Exemplos desses procedimentos são rodar a garrafa colocando-a de "ponta cabeça", destampar a garrafa e apertá-la, entre outros.

Após um tempo de experimentação livre, que varia dependendo da maturidade do grupo, é possível iniciar a formulação de hipóteses sobre o fenômeno observado. Surgem, nessa fase dos trabalhos, várias idéias, dentre as quais destacamos duas, que exemplificam o tipo de hipótese produzida pelos participantes: 1) que o aperto na garrafa simplesmente gera uma pressão de cima

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para baixo fazendo a tampa de caneta descer; e 2) que o nível da água dentro da garrafa PET é o responsável pelo movimento, pois a pressão seria exercida de forma diferente no ar e na água dentro da garrafa. Essas hipóteses, embora equivocadas, não foram descartadas de imediato. A estratégia é induzir os participantes a testá-las.

- O grupo nessa fase dos trabalhos é convidado a sugerir experiências que confirmem ou refutem as explicações dadas. Uma das experiências sugeridas para testar a primeira hipótese foi substituir a tampa de caneta por um pedaço de plástico maciço que flutuava na água. O que se observou é que o plástico não fez o mesmo movimento da tampa, ficando sempre flutuando. Esse teste foi suficiente para mostrar que a primeira hipótese estava errada.

Para testar a segunda hipótese, um grupo encheu cuidadosamente a garrafa, de forma que, quando tampada, não havia sequer uma bolha de ar em seu interior, exceto, obviamente, dentro da tampa de caneta. O teste mostrou que o efeito continuava a ocorrer, o que fez com que essa hipótese também fosse refutada.

Eventualmente a explicação baseada no empuxo e na lei dos gases ideais surge, porém muitas vezes é necessário que essa hipótese seja induzida pelo ministrante da oficina. Um fator limitante nesses casos é o tempo de duração das atividades, o que leva à necessidade de se acelerar o processo, mas percebeu-s-se que é sempre desejável deixar o grupo chegar a essa hipótese com o mínimo de intervenção possível. O teste sugerido para verificar essa hipótese se baseia na dedução de que, se ela for verdadeira, o nível da água dentro da tampa de caneta deve variar com a diferença de pressão externa. A observação desse efeito é possível substituindo as tampas usuais (normalmente opacas) por uma tampa de caneta transparente.

## Resultados das aplicações das oficinas

A oficina, estruturada como descrito acima, foi aplicada junto a três grupos distintos, dois deles formados por estudantes do curso de Pedagogia (da UNESP, campus de São José do Rio Preto, e da Faculdade "Dom Bosco", de Monte Aprazível) e um formado por professores que atuam no Ensino Médio Público, na cidade de Birigui (SP), convocados pela Diretoria de Ensino daquela cidade a participar da oficina. Espera-se que a construção do experimento e da explicação do fenômeno estudado torne os participantes aptos a pensar e elaborar outras oficinas que podem ser desenvolvidas com seus alunos nos seus respectivos ambientes escolares.

Os resultados colhidos junto aos participantes nos incentivaram a continuar nessa linha de atuação, desenvolvendo oficinas que possam servir para formação básica de professores, tanto para estudantes de Pedagogia como para professores que já atuam no Ensino Básico. Em outras palavras, a estratégia parece ser apropriada tanto para formação continuada de professores quanto para a formação inicial de pedagogos.

- O grupo tem sido chamado a atuar junto a entidades de caráter educacional realizando atividades conjuntas envolvendo alunos e professores ou profissionais responsáveis. Procurando atender essa demanda, já foram desenvolvidas e aplicadas outras oficinas, tais como: "Conceito de Velocidade", aplicada na EE

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"Capitão Horácio Antônio do Nascimento", na cidade de Tabapuã (SP), "Óptica de Newton", aplicada junto ao Sesc de Riberão Preto (SP), além de oficina sobre "Dilatação Térmica", aplicada junto a professores na cidade de Birigui (SP).

## Conclusão

A realização da oficina descrita nesse trabalho se mostra frutífera sob diversos aspectos que podem ser considerados complementares. Em primeiro lugar, é possível apresentar ou revisar os conceitos físicos específicos envolvidos na prática experimental. Tópicos como peso, empuxo, densidade, pressão e volume são abordados naturalmente no decorrer das atividades. A profundidade com que esses conceitos são introduzidos na discussão depende do grau de formalização pretendido. Pode-se, por exemplo, introduzir todo o formalismo matemático associado aos conceitos tratados. Nas oficinas realizadas, esse formalismo foi introduzido ao final, como suporte à discussão conceitual realizada.

Outro aspecto importante é a vivência do método científico, envolvendo a observação, experimentação, construção de hipóteses e teste destas. Procura-se, dessa forma, motivar e instrumentalizar o participante para que ele possa buscar e desenvolver outras atividades junto a seus alunos.

A oficina foi pensada para ser realizada em qualquer ambiente, dada a sua simplicidade, facilidade de obtenção do material e o baixo custo deste. Além de estimular a reciclagem, a oficina deve permitir um olhar mais atento do participante sobre a realidade a sua volta, uma vez que lhe foi mostrada uma atividade concreta na qual se utiliza material cujo uso comum é bastante distinto da aplicação dada a ele dentro da oficina.

Ao longo das discussões realizadas, é desejável a introdução de aplicações práticas nas quais os conceitos abordados podem ser utilizados. No caso particular da oficina sobre densidade, uma aplicação direta é o principio de funcionamento de submarinos. Esses emergem ou submergem mudando sua densidade, enchendo compartimentos, ora de ar, ora de água. Outro exemplo de aplicação que pode ser feita relaciona -se ao vôo de balões de ar quente.

Por fim, dada a demanda recente que tem surgido, outras oficinas estão sendo estruturadas e aplicadas diretamente em ambientes educacionais. Esse novo modelo implica em atividades conjuntas envolvendo professores e alunos, o que permite um contato direto do grupo idealizador da oficina com a realidade escolar e espera -s -se que possa contribuir para uma formação continuada sem necessidade de afastar o professor de seu ambiente de trabalho.

## Referências

[1] FERRAZ, M. Procuram-se Mestres. C Ciência Hoje, v.42, n.250, p. 48-51, jul. 2008.

[2] COELHO, S.M. et al. Educar pela pesquisa: uma experiencia de formação continuada em ciências físicas. R Revista Areté , v. 1, n.1, p. 160-173, jan. 2008.

[3] ZIMMERMANN, E.; EVANGELISTA, P.C.Q. Pedagogos e o Ensino de Física nas Séries Iniciais do Ensino Fundamental. C Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 24, n.2, p. 261-2-280, ago. 2007.

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- [4] TERRAZZAN, E.A.; HAMBURGER, E.W. Oficinas de física: uma experiência em educação continuada. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 14, n. 4, p.234-238, 1992.

[5] PIMENTEL, J.R.; YAMAMURA, P. Bic: um ludião que funciona. A A Física na Escola, v. 7, n.1, p. 3 34, mai. 2007.

[6] DRIGO FILHO, E.; RUGGIERO, J. R. Centro Didático de Física. Disponível em: &lt;http://webfis.df.ibilce.unesp.br/cdf/&gt;. Acesso em: 10 out. 2008.

[7] WEATHERALL, M. Método Científico. Tradução por: HEGENBERG, L. São Paulo: Ed. Polígono,1970.

[8] GREF - - GRUPO DE REESTRUTURAÇÃO DO ENSINO DE FÍSICA. Física 1 - - Mecânica. São Paulo: EDUSP, 5ª. Edição, 2000.

- [9] AMALDI, U. Imagens da Física. São Paulo: Ed. Scipione, 1992.

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