EXPERIMENTOS E SIMULAÇÕES NUMA FEIRA DE CIÊNCIAS

## EXPERIMENTOS E SIMULAÇÕES NUMA FEIRA DE CIÊNCIAS

## Eduardo Folco Capossoli 1 , Eduardo André Rego. M. da Gama 2

- 1 Departamento de Física/Colégio Pedro II, eduardo\_capossoli@cp2.g12.br
- 2 Departamento de Física/Colégio Pedro II, eduardo\_gama@cp2.g12.br

## Resumo

Este presente trabalho, homônimo ao projeto submetido ao CNPQ, em resposta ao edital MCTI/CNPq/MEC/CAPES/SEB Nº 51/2010 - Seleção pública de propostas para apoio à realização de Feiras de Ciências e Mostras Científica, tem por finalidade apresentar e compartilhar com a comunidade externa ao Colégio Pedro II, no Rio de Janeiro, local onde foi realizado o citado projeto, as etapas significativas, bem como os resultados alcançados, e através disso encorajar que outras instituições de ensino, através de suas direções escolares bem como seus professores de física, química e biologia, ou mesmo outras áreas do conhecimento e que desejam participar de um projeto na escola, que submetam seus projetos aos órgãos de fomento, para que não só consigam a verba necessária para execução, mas também que vejam a viabilização de bolsas de fomento para os alunos da instituição. Outra característica importante para este projeto é que ele foi desenvolvido em parceria com o Instituto de Física, da Universidade Federal do Rio de janeiro, possibilitando uma troca e fortalecendo os laços entre o ensino básico e o ensino superior.

Palavras-chave : Ensino de Física, Experimentos de Física, Simulações, Feira de ciências.

## Introdução

Desde o início da década de 1960 as chamadas feiras de ciência têm sido implementadas por todo o território brasileiro. Seja como um instrumento de divulgação científica, seja como uma atividade de formação complementar para os alunos dos mais diferentes segmentos, mostras científicas nos mais diversos formatos e denominações vêm sendo apresentadas por todo o território nacional ao longo das últimas décadas.

As formas de organização e participação nestes eventos vêm se modificando desde as primeiras feiras patrocinadas pelo Instituto Brasileiro de Educação e Cultura (IBECC), criada em 1946, por recomendação da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO), durante a década de 1960 em São Paulo. Inicialmente apenas as áreas do conhecimento tradicionalmente associadas ao método científico - as das ciências naturais expunham seus projetos e montagens desenvolvidos com os alunos participantes. Posteriormente, conforme as outras áreas do conhecimento também se apropriaram do método científico em seus processos investigativos e a ideia de ciência como um conjunto de conhecimentos mais amplo que apenas aqueles das ciências naturais foi sendo mais naturalmente absorvida pela comunidade escolar, é que as feiras ou mostras de ciências passaram a se organizar com a participação de praticamente todas as chamadas disciplinas presentes nas grades curriculares dessa comunidade.

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20 a 25 de janeiro de 2013

Numa feira ou mostra de ciências encontramos alguns formatos de apresentação de trabalhos considerados os mais comuns: montagens de kits experimentais, exposições orais complementadas por instrumentos visuais como cartazes ou banners e explicação de diversos fenômenos através de sua reprodução controlada. Tais apresentações são de grande interesse e permitem grande envolvimento da comunidade escolar ao longo de sua preparação. Mas é importante destacar que, embora tais formatos permitam a integração da comunidade escolar e a valorização do trabalho coletivo com a inevitável troca de saberes, outras apresentações de caráter mais investigativo e ligados diretamente às demandas da comunidade escolar ou da região em que se insere têm se tornado cada vez mais comuns e estimulado nos alunos, além do prazer com a ciência, o gosto pela investigação e pesquisa, que são elementos indispensáveis na formação de futuros pesquisadores. Assim, podemos dividir os trabalhos apresentados nas feiras de ciência em 3 grandes categorias [2]:

- -Trabalhos de montagem - consistem na produção ou descrição de montagens normalmente copiadas ou adaptadas de um formato padrão obtido em livros didáticos, publicações, internet etc.
- - Trabalhos informativos - normalmente a serviço de divulgar conhecimentos julgados de importância para a comunidade escolar.
- - Trabalhos investigatórios - associados a projetos de investigação dentro das mais diferentes áreas do conhecimento e que podem gerar como produto uma correlação de elementos associados a um determinado problema, uma solução para alguma demanda investigada ou um novo questionamento ligado à investigação promovida.

As ênfases que podem ser dadas em cada um dos trabalhos incluídos em uma das 3 categorias são as mais diversas possíveis - saúde pública, interesses comunitários, interesse econômico, investigação descritiva etc. E é essa diversidade ligada às diferentes ciências que enriquece as apresentações presentes nas feiras de ciências.

As oportunidades de diálogo com a comunidade escolar e seu entorno promovidas pelas feiras de ciência são ímpares e ressignificam para os alunos de uma forma extremamente significativa os conceitos, conteúdos e saberes muitas vezes desprovidos de sentido e trabalhados apenas no ambiente das salas de aula.

Podemos afirmar, depois de mais de quatro décadas da existência das feiras de ciência nas práticas escolares nacionais que:

Feiras de Ciências são eventos sociais, científicos e culturais, realizados nas escolas ou na comunidade com a intenção de, durante a apresentação dos estudantes, oportunizar um diálogo com os visitantes, constituindo-se na oportunidade de discussão sobre os conhecimentos, metodologias de pesquisa e criatividade dos alunos em todos os aspectos referentes à exibição dos trabalhos. [1]

## O Edital Nº 51/2010

No final do ano de 2010 foi lançado o edital MCT/CNPq/MEC/SEB/CAPES Nº 51/2010 - Seleção pública de propostas para realização de Feiras de Ciências e Mostras Científicas. Em parceria com o Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro um grupo de professores do Colégio Pedro II concorreu ao edital

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com o projeto Experimentos e Simulações numa Feira de Ciências. O projeto foi contemplado com uma verba total de trinta e três mil reais para realização ao final do ano de 2011 de uma feira de ciências de abrangência municipal no Estado do Rio de Janeiro. Além disso o projeto previa a premiação de 3 alunos cujos trabalhos se destacassem na feira com bolsas de iniciação científica júnior (ICJ) ao longo de 2012 para desenvolvimento de um projeto posteriormente entregue e aceito.

Este trabalho pretende relatar as etapas realizadas durante o ano de 2011 que culminaram numa feira de ciências considerada pela comunidade escolar como de altíssima qualidade, que a envolveu de uma forma ricamente participativa e que serviu não apenas como instrumento de divulgação da ciência, mas também como elemento altamente estimulante ao interesse dos alunos pela ciência e seus processos de investigação.

## O Colégio Pedro II

- O Colégio Pedro II (CPII) é uma tradicional escola da cidade do Rio de Janeiro, fundado em 2 de Dezembro de 1837. Ao longo desses anos sempre esteve na vanguarda da educação dentre todas as escolas de nível médio do Brasil. Passaram pelo colégio, como alunos ou professores, inúmeros expoentes de várias áreas, tais como literatura, música, política etc.

O CPII é também uma escola federal pertencente à rede de educação básica e tecnológica do Ministério da Educação. Atualmente estão regularmente matriculados em nosso colégio cerca de 13000 alunos, distribuídos em 14 unidades, localizadas em 6 bairros da cidade do Rio de Janeiro (São Cristóvão, Tijuca, Humaitá, Engenho Novo, Centro e Realengo), e há ainda unidades em outros 2 municípios (Duque de Caxias e Niterói), cobrindo todos os segmentos da educação básica. Somente na Unidade Escolar São Cristóvão III (UESCIII) há cerca de 1300 alunos regularmente matriculados no ensino médio, organizados em dois turnos.

Dentro desse espírito de vanguarda da educação, o atual corpo docente está sempre à procura de novas metodologias de aprimoramento do processo de ensino-aprendizagem. Dentre essas, destaca-se a parceria entre a equipe de física e o Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (IF/UFRJ), que atualmente conta com um mestrado profissional em ensino de física.

Como dito antes, o trabalho aqui relatado é fruto desta parceria entre o CPII e o IF/UFRJ, que tem como objetivos maiores, além de divulgar e compartilhar seus resultados, encorajar a outros colégios e escolas a buscar parcerias que possam enriquecer o cotidiano escolar.

A feira de ciências, que envolveu a toda a comunidade escolar da Unidade Escolar São Cristóvão III e ligada ao edital 51/2010 anteriormente mencionado, ocorreu no dia 10 de dezembro de 2011. Embora apresentada apenas no final do ano, seu início se deu efetivamente um ano antes, a partir de reuniões com os professores doutores Marta Barroso e Carlos Eduardo Aguiar, do IF/UFRJ e, a partir dessas conversas, da elaboração de um projeto com professores de Física do CPII. O projeto elaborado começou a ser implementado imediatamente após sua aprovação pelo CNPq e recebimento das verbas iniciais.

A Unidade Escolar São Cristóvão III contava na ocasião do início do projeto com uma equipe de 10 professores de Física, que se reúne semanalmente num encontro de 1 hora e 30 minutos para discussões de caráter pedagógico e

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instrumental. Essas reuniões têm sido ao longo dos anos uma importante oportunidade para trocas de ideias, análise de currículo, discussões de conceitos e elaboração de projetos. Foi na primeira reunião pedagógica da equipe que o processo de implementação do projeto 'Experimentos e Simulações numa Feira de Ciências' teve início. O projeto aprovado pelo CNPq previa a apresentação mínima de 50 experimentos e simulações.

## Implementação e execução do projeto

Embora o projeto deixasse livre a oportunidade de montagens e conteúdos ligados a qualquer área da ciência, a ênfase, desde o primeiro momento, foi na área de ciências exatas, principalmente a Física, área de formação e pesquisa da totalidade da equipe envolvida no projeto.

Numa tentativa de permitir que os alunos se apropriassem da realização da feira, os mesmos foram convidados a pensar em experimentos de qualquer natureza e que gostariam de montar ou apresentar. Esta prática não é a usual, pois normalmente os professores responsáveis por eventos deste tipo apresentam aos alunos um conjunto de experimentos, solicitando aos mesmos que escolham aqueles que desejam desenvolver. Para facilitar a procura dos alunos por temas e montagens que fossem de seus interesses foram fornecidos diversos subsídios, como sítios de internet e bibliografia específica relacionada a experimentos razoavelmente simples.

Foi feita uma apresentação aos alunos do todas as turmas da proposta do evento e dois meses após o anúncio do mesmo e o convite à apresentação de propostas, os alunos apresentaram sugestões para cerca de 30 montagens dentro das mais diversas áreas da física. Algumas foram selecionadas e os alunos iniciaram imediatamente a montagem das mesmas, pois algumas apresentavam algum grau de complexidade e exigiam mais tempo.

Numa segunda etapa todas as turmas de primeira e segunda series foram divididas em subgrupos e, a partir da mesma bibliografia usada na etapa inicial, foi proposto aos subgrupos que apresentassem dentro de 2 meses uma montagem experimental que os mesmos achassem interessante. Desta forma, as turmas (cerca de 32 e mais algumas turmas de terceira série entusiasmadas com o projeto) apresentaram em torno de 160 experimentos.

As apresentações das montagens dos subgrupos de cada turma eram feitas aos professores das mesmas, que deveriam escolher uma ou no máximo duas que seriam montadas no dia do evento, somando-se às outras que já estavam em montagem oriundas da primeira etapa. Os critérios de escolha dos trabalhos que seriam apresentados foi discutido com as turmas e basicamente estavam ligados à originalidade do projeto, clareza na apresentação e funcionalidade e reprodutibilidade em caso de um experimento ou demonstração.

Uma vez definidos os trabalhos que seriam apresentados foi iniciado o processo de montagem dos experimentos. Parte das verbas relacionadas ao projeto estava destinada à compra de materiais de consumo, ferramentas, suprimentos e pequenos itens que auxiliariam os grupos nas montagens experimentais. A etapa de compra dos itens solicitados pelos diversos grupos foi das mais intensas. A lista de materiais solicitados incluía um grande número de pedidos, que iam desde 'pedacinhos de madeira', 'canudinhos', canos de PVC, aquários, baldes, imãs de

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neodímio, caixa de descarga, sopradores de ar, espelhos, cartolina, buzina automotiva, produtos químicos, mudas de plantas, para serem dadas com brinde aos visitantes, componentes elétricos e eletrônicos até pastilhas supercondutoras feitas de liga de ítrio-bário e nitrogênio líquido. Contamos para o sucesso da etapa de compra de materiais com a ajuda inestimável dos nossos estagiários, alunos de licenciatura, da Universidade Federal Fluminense (UFF/RJ), que procuraram em lojas, travaram contatos telefônicos e viabilizaram a compra de vários dos itens pedidos.

Foram adquiridos também, conforme previsto no orçamento do projeto, equipamentos de uso permanente, como computadores e um 'datashow' que passaram a fazer parte do patrimônio do colégio.

Após realizada a compra e distribuição dos itens para os diversos grupos que iriam expor no dia da feira, iniciou-se o contato com empresas de montagem de 'stands' e gráficas para a impressão de 'banners' para serem expostos junto com os trabalhos, auxiliando sua identificação e compreensão. Procurou-se no processo de contratação otimizar-se ao máximo a qualidade visual do espaço em que os trabalhos seriam expostos, bem como permitir a movimentação dos visitantes pela feira e dos 'expositores' nos seus respectivos espaços de uma forma tranquila e organizada. Apesar das limitações orçamentárias o resultado, conforme relatos de toda a comunidade escolar, foi positivamente ímpar para este tipo de apresentação em nosso colégio.

Para que a feira pudesse se organizar respeitando a existência de dois turnos letivos na escola, com turmas diferentes em cada turno, o evento foi dividido em 2 horários, manhã e tarde, com os alunos dos turnos correspondentes participando nos seus respectivos horários. Dessa forma alunos expositores de um turno podiam visitar os trabalhos do turno alternado, participando do evento também como visitantes e podendo prestigiar e usufruir das apresentações dos colegas de forma mais tranquila.

Foram apresentados um total de 58 experimentos e simulações préselecionados. Os quase 60 experimentos cobriram praticamente todas as áreas da física, havendo desde a montagem de experimentos simples, como a pilha de limões, até montagens mais complexas como o tubo de Kundt, para a medição da velocidade do som e diversos circuitos eletroeletrônicos com diversas finalidades. Basicamente, devido ao conteúdo programático, a primeira série do ensino médio participou com experimentos envolvendo a mecânica, a segunda série participou com experimentos envolvendo a termologia e por fim a terceira série participou com experimentos envolvendo eletricidade. Embora simples, os experimentos com fluidos não Newtonianos, o Levitron, ilusão de óptica, que mostrava a formação de imagens reais em espelhos côncavos, 'a retirada do atrito', que consistia em um disco de madeira furado, onde se encaixava um soprador de ar, além de um piso encerado, possibilitava que os alunos deslizassem por um longo trecho, fizeram grande sucesso entre os espectadores. Foram organizadas também duas oficinas produzidas por alunos do curso médio integrado - técnico em meio ambiente. Uma delas expunha a importância da reciclagem de óleo comestível, ensinando aos visitantes como utilizá-lo para confecção de sabão. A outra consistia num 'tour' pelas dependências do colégio, incluindo a sua área verde, onde diversos projetos ligados à preservação do meio ambiente são desenvolvidos.

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- A feira contou também com três palestras: 'O mundo das baixas temperaturas', apresentada pelo professor doutor Luis Ghivelder do IF/UFRJ, durante a qual uma demonstração de levitação magnética com resfriamento a nitrogênio líquido causou grande alvoroço entre os participantes; 'Os blocos que constituem o universo', com o professor doutor Takeshi Kodama, também do IF/UFRJ e 'O perigo cai do céu', com a professora doutora Daniella Lazaro, do Observatório Nacional do Rio de Janeiro. Todas as palestras, realizadas num anfiteatro da unidade com capacidade para cerca de 150 lugares, contaram com uma audiência lotada e bastante participativa dos nossos alunos. Também foi exibido durante o evento o vídeo 'Jornada no sistema solar', produzido pela professora doutora Marta Barroso, do IF/UFRJ e Ígor Santos, da UFRJ.
- O evento foi prestigiado com a presença de diversas chefias de departamento do colégio, incluindo a do chefe do departamento de Física, professor Alfredo Sotto, de representantes das direções das unidades escolares I, II e III de São Cristóvão e da diretora geral do CPII, professora Vera Maria Ferreira Rodrigues.
- O fluxo estimado de pessoas durante todo o evento foi de cerca de 2500 pessoas.

## Conclusões

Não há grande novidade em se organizar uma feira de ciências em uma escola. Seja sob que forma de apresentação de trabalhos, conforme descritos na introdução deste texto, a mesma irá se organizar, seja no tema ou na área em que se deseja da ênfase, na preparação e apresentação das mesmas, as feiras de ciências tem se popularizado e chegam a fazer parte do calendário escolar de muitas instituições. Ainda que sob diferentes nomes (feira de ciências, mostra científica, semana da ciência e cultura etc) estas iniciativas estão entranhadas da mesma ideia: permitir a construção de um espaço de troca de conhecimentos entre a comunidade escolar e seus visitantes, em que todos questionam, aprendem, reconstroem significados e aproximam a ciência do cotidiano do qual ela apenas aparentemente parece possuir um discurso distante. Apesar disso, há diferenças significativas na feira descrita neste trabalho, principalmente no que diz respeito ao seu caráter de implementação. Vale listar e pontuar estas diferenças.

- 1 - Os trabalhos apresentados foram resultado da pesquisa bibliográfica e em outras formas de mídia desenvolvidas pelos alunos. Os professores auxiliaram na orientação das montagens e apresentações, mas a escolha de temas e formas era de livre escolha dos grupos. Esse formato auxilia na construção da autonomia intelectual dos alunos em contraponto a outros em que diversas propostas são apresentadas pelo professor e escolhidas pelos alunos. Ainda que algumas montagens não fossem exatamente inéditas sua escolha era resultado de alguma pesquisa em fontes diversas, incentivando os alunos a procurarem o conhecimento e reforçarem sua autonomia.
- 2 - Embora por questões de logística não houvesse a possibilidade de apresentação dos cerca de 160 trabalhos produzidos pelos alunos, a escolha dos trabalhos a serem expostos não foi marcada primordialmente por exagerada competitividade. Ainda que nem todos pudessem se apresentar, as escolhas dos trabalhos a serem expostos foram feitas pelo professor, mas com a concordância do restante da turma, tornando o processo de avaliação inerente a este tipo de atividade mais transparente e participativo.

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- 3 - A estética de arrumação da feira e dos stands utilizado favoreceu a circulação e fugiu a certo padrão de improviso que marca algumas feiras ou eventos em escolas públicas. A organização e montagem de stands de bambu, com grande beleza visual e um formato que transformou a rotina da paisagem do espaço escolar, auxiliaram a marcar a importância do evento e valorizaram a seriedade com que este tipo de atividade deve ser encarada pelos alunos, que procuraram 'caprichar' de forma mais intensa no visual de suas apresentações. A escolha dos stands e formato de arrumação colocou a estética a serviço da divulgação do conhecimento e entrosamento da comunidade.
- 4 - A existência de atividades paralelas como as palestras e exposição de vídeo, com a participação de professores pesquisadores da UFRJ, além de capturar o interesse dos nossos alunos, revestiu o evento de ainda mais seriedade. O estabelecimento de um vínculo explícito com a academia (a Universidade Federal do Rio de Janeiro, no caso) enriqueceu a feira e auxiliou na divulgação da ciência tão desejada em eventos dessa natureza.
- 5 - Nosso colégio recebe alunos com deficiência visual oriundos do Instituto Benjamin Constant, que cursam o ensino médio regular de forma inclusiva, junto aos alunos com visão normal em salas de aula comuns. O colégio conta com um setor de educação especial que cuida das questões pedagógicas particulares ligadas a esses alunos. Talvez fosse de se esperar que numa feira expositiva e de caráter mais experimental esses alunos pudessem não ter espaço de participação mais ativa. Ao contrário, eles fizeram questão de expor seus trabalhos em um stand montado com o auxílio do setor de educação especial e a assistência dos estagiários de licenciatura em Física da Universidade Federal Fluminense (UFF/RJ). Lá eles apresentaram experimentos e demonstrações, forneceram explicações e interagiram com os participantes de uma forma que não poderia ser mais inclusiva. Esta superação de limitações é, por si só, um elemento de confirmação de que a ciência possui uma linguagem da qual todos podem se apropriar.
- Queremos por fim destacar a importância da parceria entre nosso colégio e o Instituto de Física da UFRJ. Há alguns anos esta parceria tem trazido ao nosso espaço escolar uma dinâmica que tem enriquecido não apenas a formação de nossos professores como o próprio espaço em si. Através da mesma já foram feitas melhorias em laboratórios, capacitação de professores, participação em congressos, formação continuada e produção de trabalhos conjuntos que ilustram a importância do diálogo entre o ensino médio e a academia. A experiência acadêmica de elaboração de projetos de grande significado unida à disposição do colégio, na figura de seu corpo docente, em desenvolver atividades para além das aulas regulares, ressignificando e revigorando suas práticas pode produzir novas formas de lidar com os conteúdos que arejam o ambiente escolar e auxiliam na sistematização de tais atividades. Afirmamos que essas parcerias não deveriam ser esporádicas, mas permanentes, de forma que, tão importante quanto a construção dos currículos ou grades curriculares nas discussões de planejamento das instituições de ensino médio, deveriam ser também aquelas ligadas a parcerias ou convênios. Os saberes desenvolvidos na academia fazem muito mais sentido quando transformados em práticas escolares que reforçam a importância da ciência e cativam nossos jovens para o prazer da pesquisa e construção do conhecimento.

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## Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer a direção geral do colégio Pedro II,a direção escolar da unidade São Cristóvão III, aos professores Marta Feijó Barroso e Carlos Eduardo M. de Aguiar, do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro pelo apoio ao projeto e ao MCTI/CNPq/MEC/CAPES/SEB pelo suporte financeiro.

## Referências bibliográficas.

- [1] Mancuso, R. A evolução do programa de feiras de ciências do Rio grande do Sul:: :Avaliação tradicional x Avaliação participativa. Florianópolis: UFSC, 1993. Dissertação (mestrado em educação). Universidade de Santa Catarina, 1993.
- [2] .PROGRAMA Nacional de Apoio às Feiras de Ciências da Educação Básica Fenaceb / Ministério da Educação, Secretaria de Educação Básica - Brasília: Ministério da Educação, Secretaria de Educação Básica, 2006, 84 p.

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