A CONSTRUÇÃO DE IMAGENS 3D COMO TEMA MOTIVADOR NO ENSINO DE ÓPTICA PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO.

## A CONSTRUÇÃO DE IMAGENS 3D COMO TEMA MOTIVADOR NO ENSINO DE ÓPTICA PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO.

*Carlos Eduardo Gadelha Kelly , Sérgio Eduardo Silva Duarte 1 2

1 Centro Federal Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca CEFET-RJ/Unidade Maracanã, Colégio São Vicente de Paulo e Colégio Anglo-Americano,

carlosedu15@globo.com

2 Centro Federal Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca CEFET-RJ/Unidade Maracanã,

seduart@uol.com.br

## Resumo

Este trabalho relata uma série de atividades, propostas a um grupo de 15 alunos, cursando a 2ª ou a 3ª séries do Ensino Médio, com o objetivo de apresentar conteúdos de Óptica Geométrica e Óptica Física a partir da discussão de problemas e experiências relacionados à construção de imagens em três dimensões. As atividades foram organizadas na forma de uma oficina, que reuniu os estudantes em quatro encontros, planejados para culminarem com a produção de vídeos 3D pelos participantes. Durante os encontros, no processo de preparação para realização dos vídeos, foram introduzidos vários conceitos normalmente presentes em um curso regular de Óptica Geométrica e que, no caso de nossa oficina, foram tratados como elementos necessários para a compreensão e estruturação do projeto de realização do vídeo 3D. Nesse caminho, tratamos temas como a propagação da luz, a visão e o olho humano, visão binocular, representação do raio de luz, teoria das cores, luz como onda eletromagnética e polarização. Pelo próprio perfil da proposta, tivemos que contar com o suporte de equipamentos como webcams , computadores e softwares de edição de imagem. Esse contato com a tecnologia já bastante comum no universo dos jovens, nem sempre faz parte do cotidiano da sala de aula, e foi, no nosso entendimento, um dos fatores preponderantes para o sucesso do projeto. A produção dos vídeos, ao final, trouxe ainda para a pauta a importância do conhecimento científico, mesmo para ações que têm lugar em um cenário situado fora do contexto acadêmico.

Palavras-chave : Aprendizagem significativa, concepção espontânea, formação de imagens e visão.

## 1. Introdução

A constante busca para que o aprendizado do aluno se estabeleça de forma significativa, faz com que os professores busquem novas formas de interação com o aluno visando a sua motivação para o processo de aprendizagem. Na aprendizagem significativa fica evidenciada a característica da interação cognitiva do conhecimento já adquirido pelo aluno e pelo novo conhecimento (MOREIRA, 2010). Nesse processo importante, há uma constante busca de enriquecer o conhecimento e construir significados para o novo. Em muitos momentos na sala de aula, apenas com algumas discussões e resoluções de problemas não conseguimos de fato ter sucesso no aprendizado de um conceito científico. Gircoreano e Pacca (2001) afirmam que na aprendizagem significativa, a estrutura teórica como um todo tem que se modificar, e é pouco provável que isto ocorra com um único exemplo mal

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20 a 25 de janeiro de 2013

sucedido no meio de muitos outros que até o momento mais contribuíram para confirmar e construir a teoria espontânea/alternativa. Nessa mesma linha, Peduzzi et.al (1992) afirma que a mente do aluno não é um quadro em branco que o professor pode preencher como quer. As interações do indivíduo com o mundo habilita-o fazer previsões e explicar diversos fenômenos físicos do dia a dia.

Atentos a essas questões, percebemos, durante nossas atividades em um curso de física para alunos do segundo ano do Ensino Médio (EM), que ao apresentarem os conceitos básicos de Óptica Geométrica, diversos livros didáticos do EM (aparentemente) partem do princípio de que a ideia de raio de luz é suficientemente intuitiva e que esse modelo será facilmente utilizado pelos estudantes para a compreensão de fenômenos de formação de imagem, em experiências de reflexão e refração, ao abordarem espelhos e lentes. Em nossa experiência como educadores, notamos que grande parte dos alunos pode terminar todo o curso de Óptica do Ensino Médio (mostrando competência para apresentar formalmente como se formam as imagens de objetos colocados diante de espelhos e lentes) sem, entretanto, ter jamais testemunhado um experimento onde se vê uma imagem real.

no processo de aprendizagem, só aprende verdadeiramente aquele que se apropria do aprendido, transformando-o em apreendido, com o que pode, por isto mesmo, reinventá-lo; aquele que é capaz de aplicar o aprendidoapreendido a situações existenciais concretas.Pelo contrário, aquele que é enchido por outro de conteúdos cuja inteligência não percebe; de conteúdos que contradizem a forma própria de estar em seu mundo, sem que seja desafiado,não aprende (FREIRE, 1979, p. 27-28, apud ANJOS,2008,p.573).

Tentando evitar essa lacuna, temos, já há alguns anos, o hábito de mostrar aos alunos experimentos simples em que, por exemplo, usamos uma lente para projetar, em um anteparo, a imagem de uma lâmpada acesa. Uma outra demonstração que causa grande impacto aos estudantes consiste em simplesmente apresentar um 'brinquedo' construído com um espelho côncavo que produz uma imagem real de um pequeno objeto oculto. A surpresa de ver uma imagem tridimensional 'que parece estar ali na nossa frente, de verdade' tem um efeito significativo para os alunos. Durante uma dessas demonstrações, um dos estudantes perguntou como funcionam a TV e o cinema em 3D. Ao refazermos a pergunta para o restante da turma, fomos percebendo, pelas respostas, que havia muitos pontos ainda obscuros no entendimento da visão. O presente trabalho foi concebido como uma tentativa de esclarecer esses pontos. É ainda uma pequena incursão nessa 'arena' com tantas possibilidades que é o uso de projetos e temas motivadores para o ensino de Física. Tivemos a oportunidade de discutir a construção de estereogramas (que foram produzidos pelos próprios estudantes) e hologramas, além dos vídeos e filmes 3D. Diversos temas como a visão das cores, polarização da luz e redes de difração puderam ser abordados a partir das perguntas e necessidades dos próprios alunos. O projeto termina com a confecção (também pelos alunos) de um vídeo 3D em que se tenta explicar tudo que foi aprendido durante o processo. Como bônus, entramos em contato com novas tecnologias a partir da utilização de computador, câmeras e softwares de manipulação de imagens.

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a tecnologia na educação contemporânea do jovem deverá ser contemplada também como processo. Em outras palavras, não se trata apenas de apreciar ou dar significado ao uso da tecnologia, mas de conectar os inúmeros conhecimentos com suas aplicações tecnológicas, recurso que só pode ser bem explorado em cada nucleação de conteúdos... (PCN, 2000, p.94)

Não podemos deixar de citar o forte caráter interdisciplinar do projeto, que enriqueceu o trabalho e trouxe aos estudantes todo um universo de experiências relacionadas à realização de um produto multimídia.

## 2. A OFICINA DE PRODUÇÃO DE VÍDEOS 3D

Reunimos um grupo de quinze alunos da segunda e da terceira série de uma escola do EM da região metropolitana do Rio de Janeiro interessados em participar do projeto. Realizamos quatro encontros semanais que se organizaram da seguinte forma:

## 1º Encontro

Neste encontro, nossa intenção foi promover o contato, mesmo que superficial, com os conceitos presentes em todas as etapas do processo. Mostramos várias imagens formadas em espelhos esféricos e imagens 3D anáglifas ou em estereogramas. Aplicamos, ainda, um questionário avaliativo acerca das concepções prévias dos alunos em relação à visão e ao processo de formação de imagens. Seguem alguns exemplos das respostas obtidas:

## Pergunta

Ao olharmos para um espelho plano, observamos as imagens de objetos e até a nossa própria imagem com o mesmo tamanho, elabore uma explicação que relacione a imagem vista no espelho, a luz e a visão. Faça um esquema mostrando a trajetória do raio de luz.

## Aluno 1

Quando a luz bate no espelho ela reflete, e assim é possível vermos a imagem no espelho e volta para os olhos da pessoa.

Figura 01: esquema do aluno 1

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Aluno 2

A luz bate no espelho e é refletida. A luz refletida bate na caixa e é refletida novamente para o espelho formando a imagem.

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Figura 02: esquema do aluno 2

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Percebemos, pelas respostas, que os estudantes utilizavam o conceito de raio de luz de forma confusa e que o processo de visão não estava bem definido. Após a aplicação dos questionários, deixamos com os integrantes do grupo um texto preparado por nós, contendo algum aprofundamento das ideias que tinham sido discutidas e conteúdos que seriam úteis durante os próximos encontros.

## 2º Encontro

As atividades, nesta etapa, tinham o objetivo de ajudar o aluno a relacionar a visão com o processo de formação de imagens. Primeiramente, pedimos para que os alunos colocassem o seu dedo indicador próximo à ponta do nariz e que ficassem abrindo e fechando um olho de cada vez. Uma atividade bem simples que tem como objetivo que o aluno perceba que cada olho vê uma imagem diferente. Ao abrir e fechar um olho, o aluno tem a impressão que o dedo está saltando e vê imagens diferentes do dedo. Apesar da simplicidade da experiência os alunos conseguiram ter a clareza de que cada olho vê uma imagem diferente, mas isso não implica que já consiga fazer a relação dessa constatação com o processo de formação de imagens.

Ainda neste encontro, colocamos imagens 3D anáglifas pesquisadas a partir de sites da Internet e pedimos para que os alunos as observassem primeiramente sem os óculos com lentes azul e vermelho e as descrevessem. Então, indicamos que colocassem os óculos e as obervassem novamente. Realizaram, também, o procedimento de olhar a imagem com um dos olhos de cada vez. Ao descreverem as imagens sem os óculos, os alunos percebem a presença de duas imagens ligeiramente distanciadas e com tonalidades azuis e vermelhas. Ao colocarem os óculos a sensação de profundidade da imagem 3D é nítida e neste momento a discussão torna-se mais rica e aprofundada. Discutimos então sobre a teoria das cores e a formação de imagens no olho humano. Esta experiência teve uma grande importância, pois fez com que os alunos atentassem para relação da visão e a formação das imagens. Propusemos então, no laboratório de Informática, a pesquisa de alguns filmes e imagens 3D anáglifas. Neste momento alguns alunos questionam sobre os óculos utilizados nas salas de cinema 3D. Entregamos, então, a eles os óculos com lentes polarizadas, e fizemos uma experiência muito simples, semelhante ao que é mostrado na figura abaixo.

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Figura 03: óculos polaróides, figura retirada do HEWITT, Paul G. Física Conceitual. 9ª edição, Bookman, 2008'

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Neste momento, falamos da luz como uma onda eletromagnética, e apresentamos o fenômeno da polarização luz. A motivação ao tratar do assunto aflora principalmente porque os alunos vivenciam em seu cotidiano a utilização desse tipo de óculos ao frequentarem salas de cinema 3D.

## 3º Encontro

Neste encontro desenvolvemos a produção de estereogramas. Os alunos demonstraram bastante interesse e a atividade promoveu integração e colaboração entre os mesmos. Alguns dos participantes tiveram bastante dificuldade para 'enxergar' os estereogramas. A própria compreensão desse processo serviu de reforço para os temas que vinham sendo apresentados nos encontros, como a importância da visão binocular no processo de percepção das imagens. A ideia de que cada olho vê uma imagem diferente e que estas imagens são levadas ao cérebro para que este traduza a sensação de profundidade, já fica evidenciado a partir das discussões sobre a estratégia empregada nos estereogramas para produzir a ilusão de visão tridimensional. Para construção dos estereogramas, utilizamos o software gratuito Stereogram Explorer 2.4 build 248, acessível na internet.

## 4º Encontro

O último encontro foi quase que inteiramente dedicado à construção de filmes 3D anáglifos. Um momento em que os alunos demonstraram bastante interesse e motivação para produzi-los. Os filmes foram produzidos com duas webcams e dois softwares gratuitos o stereomovie player que captava as imagens e o stereomovie maker que as reproduzia no formato anáglifo. As webcams foram colocados distanciadas de aproximadamente 6 cm, reproduzindo a disposição dos olhos humanos e, portanto, captando as imagens em uma perspectiva semelhante.

Usando os óculos de duas cores produzidos por eles mesmos, os alunos puderam assistir aos filmes e avaliar o resultado de todo o trabalho.

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Figura 04: webcams distanciadas de 6cm

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## 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

As atividades propostas tiveram como finalidade motivar o aluno para o aprendizado de diversos conteúdos de Óptica a partir dos conceitos que ele deveria dominar para a construção de um filme 3D anáglifo. Propiciaram o espírito de equipe, interação social e a participação do aluno no processo. A utilização da tecnologia 3D teve como ponto de partida os interesses dos alunos e a busca de conectar com seu mundo cotidiano o que se aprende em sala de aula. A dinâmica das atividades mostrou-se diferencial em relação às aulas tradicionais, o que fez com houvesse sempre uma possibilidade de participação reflexiva/ crítica do aluno no processo.

Ao iniciarmos a discussão os alunos apresentavam uma grande dificuldade de relacionar o processo de formação de imagens com a visão. Contudo as atividades propiciaram ao aluno vivenciar na prática e de maneira detalhada diversos problemas cujas soluções iam, aos poucos, esclarecendo estas relações. Houve, ainda, espaço para tratar teoria das cores, do caráter ondulatório da luz e da polarização.

Todo o procedimento utilizado foi pensado para que o aluno pudesse participar ativamente, ou seja, fosse motivado a pensar e a interagir com o professor e com os demais colegas. Sem dúvida, uma importante consideração para o sucesso do aluno no processo de ensino aprendizagem.

## 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANJOS, Antonio Jorge Sena. As novas tecnologias e o uso dos recursos telemáticos na educação científica: a simulação computacional na educação em Física. Cad. Bras. Ens. Fís., v. 25, n. 3: p. 569-600, dez. 2008.

GIRCOREANO, Jose Paulo; PACCA, Jesuína Lopes de Almeida. O ensino de óptica na perspectiva de compreender a luz e a visão. Cad.Cat.Ens.Fís., v. 18, n.1: p. 26-40, abr. 2001.

PCN, Parâmetros Curriculares Nacionais; Ministério da Educação (MEC) ,

2000.

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PEDUZZI, L.Q.; ZYLBERSZTAJN, A.; MOREIRA, M.A. As concepções espontâneas, a resolução de problemas e a história da ciência numa sequência de conteúdos em mecânica: o referencial teórico e a receptividade de estudantes universitários à abordagem histórica da relação força e movimento. In: V Reunião Latino Americana sobre Educação em Física, Porto Alegre ( Gramado), 24 a 28 de Agosto de 1992.

MOREIRA, Marco Antonio. Aprendizagem Significativa Crítica.In: III Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa, Lisboa (Peniche), setembro de 2000. Publicada nas Atas desse Encontro, pp. 33-45, com o título original de Aprendizagem significativa subversiva.

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