UTILIZANDO O VERSORIUM NO ENSINO DE FÍSICA

## UTILIZANDO O VERSORIUM NO ENSINO DE FÍSICA

Nilian Divina de Freitas 1 , Isabella da Cássia Martins Ferreira 2 , Ícaro Lorran Lopes Costa 3 , Marta João Francisco Silva Souza 4

- 1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás - Câmpus Jataí,niliandff@hotmail.com 2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás - Câmpus Jataí,

isabellacaricato@gmail.com

## Resumo

Este trabalho descreve uma atividade experimental desenvolvida por bolsistas do subprojeto de Física do PIBID/IFG do Câmpus Jataí e realizada pelos alunos de duas turmas de 3° ano do ensino médio no primeiro semestre de 2012 da escola parceira. A aula consistiu na realização de experimentos utilizando um instrumento conhecido como Versorium. Para a construção desse instrumento os alunos, divididos em grupos, utilizaram material de baixo custo e seguiram e um roteiro contendo orientações para montagem e desenvolvimento da atividade proposta. A observação do comportamento dos alunos e a análise dos relatórios mostrou que atividades práticas não são frequentes nas aulas de Física desses alunos. Os alunos tiveram muita dificuldade em responder as questões propostas de maneira satisfatória, a maioria não conseguiu estabelecer as relações necessárias entre os fenômenos observados e os conceitos físicos já estudados em sala de aula. Acreditamos que essas dificuldades possam ser minimizadas com a inserção frequente de aulas práticas, de caráter investigativo, na qual os alunos sejam mais atuantes em seu processo de aprendizagem.

Palavras-chave : Aula experimental. Ensino de Física. Versorium

## Introdução

No ano de 2010, iniciou-se o primeiro projeto do PIBID do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás (IFG) intitulado 'Formação Inicial e Continuada para o Exercício do Magistério em Escolas Públicas de Educação Básica Regular', envolvendo cinco subprojetos diferentes, de acordo com as especificidades de cada curso de licenciatura envolvido (INSTITUTO, 2010).

- O subprojeto de licenciatura em Física, proposto pelo IFG-Câmpus Jataí começou a ser executado no mês de abril de 2010 em parceria com uma escola da Rede Pública Estadual de Ensino do Estado de Goiás, e conta com a participação de: dez bolsistas do curso de Licenciatura em Física do referido campus, um professor de Física (supervisor) da escola e uma coordenadora de área (professora de Física do IFG-Campus Jataí).

Após conhecer a realidade da escola, elaboramos um questionário e o aplicamos aos alunos do Ensino Médio, a fim de traçar seu perfil sócio-econômico e conhecer suas necessidades e expectativas quanto à disciplina de Física. A análise dos resultados obtidos subsidiou todas as propostas de intervenção na escola, no sentido de atender às necessidades detectadas e às solicitações dos alunos.

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20 a 25 de janeiro de 2013

Uma das perguntas do questionário solicitava aos alunos que apontassem sugestões que, na sua opinião, poderiam melhorar sua aprendizagem na disciplina de Física. Dentre as sugestões, a maioria solicitou aulas práticas, justificando que seria uma forma mais interessante, motivadora e dinâmica de se aprender a disciplina de Física.

Este resultado comprova o que já foi constatado por vários autores, entre eles Araújo e Abib (2003), quando relatam que o uso de atividades experimentais como estratégia de ensino é apontado por professores e alunos como uma das maneiras mais frutíferas de se minimizar as dificuldades de se aprender e de se ensinar de modo significativo.

Rocha Filho, Salami e Lima (2007) afirmam que:

A experimentação é um dos bons caminhos para a concretização da aprendizagem, especialmente nas ciências, porque o experimento, entendido como atividade mediadora entre o estudante e o objeto de conhecimento, constitui um substrato sobre o qual vão ser construídos novos argumentos a respeito do conceito trabalhado. (ROCHA FILHO, SALAMI E LIMA, 2007, p. 225).

Para Suart e Marcondes (2008): 'a experimentação deve despertar o aluno para a descoberta e investigação, assim, as aulas práticas [...] devem ser elaboradas de forma a valorizar o desenvolvimento lógico dos alunos'.

Carvalho et all (1999, p.42) afirma que a atividade experimental deve envolver situações problematizadoras que levem à introdução de conceitos. Para estes autores, a utilização da prática de resolução de um problema pela experimentação deve envolver também reflexões, relatos, discussões, ponderações e explicações características de uma investigação científica .

Outro aspecto que não pode deixar de ser mencionado é apontado por Bonadiman e Nonenmacher (2007, p.211) quando dizem que o uso de atividades experimentais nas aulas de Física: '[...] possibilita a vivência de uma Física mais prazerosa, mais intrigante, mais desafiadora e imbuída de significados'. Segundo esses autores, isso contribui para se criar uma visão mais positiva da Física pelos alunos.

Diante dos argumentos expostos acima, várias atividades envolvendo experimentos foram desenvolvidas na escola parceira, como: oficinas, mostra de experimentos de Física, além da preparação de materiais didáticos (experimentos e roteiros) para as aulas de Física.

Este trabalho relata uma aula formal com a utilização de um experimento utilizando materiais de baixo custo e que foi realizada pelos alunos de duas turmas de 3° ano do Ensino Médio da escola parceira, no primeiro semestre de 2012. A proposta, embasada em Vasconcelos, Assis e Lunazzi (2005) foi desenvolvida por bolsistas do subprojeto de Física do PIBID/IFG Câmpus Jataí, sob a orientação da coordenadora de área e ministrada pelo professor supervisor.

A atividade fez uso de um instrumento conhecido como Versorium. Conforme Vasconcelos, Assis e Lunazzi (2005), o nome Versorium é de origem latina e significa girar. William Gilbert, físico e médico inglês que viveu entre os séculos XVI e XVII, criou o instrumento para investigar a natureza das forças elétricas, pois ele girava na direção de corpos eletrizados. Isto possibilitou a Gilbert

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pesquisar sobre a atração dos corpos carregados eletricamente, o que resultou na publicação de seu livro 'De Magnete' em 1600.

A aula consistiu em uma atividade experimental na qual os alunos deveriam ser capazes de identificar a força elétrica e a interação entre as cargas elétricas de diferentes objetos por meio do Versorium. Para isso os alunos deveriam interagir com os materiais disponíveis, testar hipóteses, realizar observações e, por fim, organizar os resultados obtidos e fazer associações, a fim de responder aos questionamentos propostos. O roteiro da prática experimental tratou de fazer com que os alunos seguissem em um primeiro momento, um conjunto de instruções que os orientavam na montagem do experimento, isto é, a construção do Versorium e, a seguir, na realização de testes a fim de identificar a ocorrência ou não de forças elétricas de atração ou repulsão.

Os principais objetivos deste trabalho são tornar as aulas de Física na escola parceira mais motivadoras e participativas e proporcionar aos alunos a oportunidade de serem agentes no seu processo de aprendizagem, experimentando, testando suas hipóteses e fazendo associações quando possível.

## Metodologia

A atividade proposta foi realizada nas duas turmas de 3° ano do turno matutino da escola campo em maio de 2012. Na turma de 3° ano A participaram da aula dezenove alunos, enquanto no 3° ano B, houve a participação de dezoito alunos.

A aula em que ocorreu a atividade teve duração de 1,5 horas em cada uma das turmas, e foi ministrada pelo professor supervisor, tendo a participação de uma bolsista, que auxiliou os alunos na construção e realização dos experimentos. Os grupos foram formados por quatro e cinco alunos.

Inicialmente foi disponibilizado aos alunos o material para a construção do Versorium (canudinho de refrigerante, massa de modelar e palito de churrasco), além de um roteiro para ajudá-los na montagem e utilização do Versorium.

- O Versorium proposto consiste em um aparato bastante simples, na qual um pedaço de massa de modelar funciona como suporte para um palito de churrasco, em cuja ponta equilibra-se um canudinho de refrigerante levemente dobrado ao meio, conforme pode-se observar na figura 1.

Figura 01: Versorium construído pelos alunos do 3º ano A

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Com o Versorium montado, foi solicitado aos alunos que escolhessem um dentre os diversos materiais disponíveis sobre as mesas (régua, papel, papel alumínio, canudos, clipes, lápis, entre outros). A seguir, eles deveriam atritar o objeto escolhido com um pedaço de lã, flanela, papel higiênico, ou outro de sua livre escolha, aproximá-lo do canudinho do Versorium e observar o que acontecia. Este procedimento deveria ser repetido para diferentes materiais. O professor deixou claro que eles também poderiam testar diferentes processos de eletrização, pois esse assunto já havia sido abordado em aulas anteriores.

A fim de auxiliar os alunos a organizar os dados coletados, o roteiro do experimento sugeria a construção de uma tabela, na qual deveria constar nome do objeto testado, o procedimento realizado e o fenômeno observado (se houve ou não movimento do Versorium e como era esse movimento). Com o objetivo de sistematizar as reflexões e conclusões sobre as diferentes situações observadas e favorecer a oportunidade para a construção do conhecimento, relacionando o fenômeno com o conceito físico envolvido, os alunos deveriam responder algumas questões propostas no roteiro, como: 'Ao aproximar um canudinho (após atritá-lo) sem encostá-lo no Versorium, o que você observou? Dê uma explicação que justifique sua observação'; 'Podemos dizer que os objetos que você utilizou no seu experimento estavam eletrizados? Por quê?'; Afirmar que um corpo está eletrizado é o mesmo que afirmar que o corpo tem excesso de elétrons? Explique.'; 'Você já estudou diferentes processos de eletrização. Qual ou quais dele(s) você utilizou nesta aula?'

Após a realização da parte experimental, o professor solicitou que os alunos elaborassem um relatório sobre a aula e explicou detalhadamente cada um dos itens que deveriam constar no mesmo: Introdução, objetivo, procedimentos, resultados e conclusão . As respostas das questões apresentadas no roteiro deveriam estar contidas nesse relatório.

A avaliação da atividade seguiu uma abordagem qualitativa e se deu por meio da observação do comportamento dos alunos durante a aula e da análise dos relatórios produzidos por eles.

## Resultados e discussão

Observando os alunos, percebeu-se que no início das aulas nenhuma das duas turmas se mostrou muito interessada em participar da prática. Houve a necessidade de intervenções por parte do professor supervisor e da bolsista no sentido de incentivá-los a iniciar a atividade. Um dos motivos, segundo a fala dos próprios alunos é que as aulas aconteceram na manhã de um dia de muito frio. No entanto, à medida em que executavam a atividade, os alunos foram se surpreendendo com o giro apresentado pelo Versorium diante da aproximação de alguns materiais eletrizados e alguns se empolgaram em testar materiais diferentes dos disponibilizados, como suas borrachas, tampas de canetas, roupas e até a própria pele. Houve alunos que resolveram também eletrizar o Versorium de diferentes maneiras, obtendo outros resultados, não observados pelos demais. Entretanto, a grande maioria ficou presa às sugestões apresentadas no roteiro. A figura 2 mostra um grupo de alunas durante a realização do experimento.

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Figura 02: Grupo de alunas do 3º B testando o Versorium

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Analisando-se os relatórios dos alunos, constatou-se que poucos foram os grupos que os elaboraram conforme solicitado pelo professor supervisor. Apenas três grupos, dos dez que realizaram o experimento incluíram o item 'fundamentação teórica' em seus relatórios, e, dentre estes, todos copiaram trechos do texto introdutório contido no roteiro da aula, que situava historicamente a invenção do Versorium e explicava o que é e para que é utilizado este instrumento. A maioria dos grupos limitou-se a descrever sinteticamente os procedimentos realizados e a responder as questões propostas. Apenas dois grupos construíram a tabela sugerida no roteiro a fim de comparar os efeitos dos diferentes materiais sobre o Versorium. Acreditamos que isso aconteceu porque aulas experimentais não fazem parte da rotina desses alunos que, embora estejam concluindo o Ensino Médio, tiveram raras oportunidades deste tipo. Além disso, conforme soubemos mais tarde, foi a primeira vez que o professor de Física lhes solicitou um relatório.

Foi possível observar que os alunos tiveram muita dificuldade em responder as questões propostas de maneira satisfatória. A maioria não conseguiu estabelecer as relações necessárias entre os fenômenos observados e os conceitos físicos já estudados em sala de aula. Um exemplo é o que ocorreu na primeira questão proposta ( Ao aproximar um canudinho (após atritá-lo) sem encostá-lo no canudinho do Versorium, o que você observou? Dê uma explicação que justifique sua observação ). Apenas dois grupos justificaram explicitamente que ocorria uma força de atração entre o canudo e o Versorium porque este estava neutro, enquanto o canudo, após ser atritado, ficava eletrizado. Um grupo disse que o atrito do papel com o canudo provocou uma troca de cargas entre ambos, um ganhou e o outro perdeu elétrons, mas não estabeleceu uma relação entre este fato e o movimento do Versorium. Outro grupo mostrou uma concepção de que cada material possui um tipo de carga específica (positiva ou negativa) pois apresentou a seguinte justificativa para esta questão: 'Pelo simples fato de o canudo negativo e flanela positiva, e sendo atritados o canudo passa a ser positivo e o outro canudo fica negativo e cargas opostas se atraem'. Entretanto, a maioria dos grupos do 3º A atribuiu o movimento do Versorium ao fato do canudinho estar 'eletrizado negativamente'. Esses alunos têm consciência de que o movimento do Versorium ocorre porque o canudo está eletrizado devido ao atrito com o papel, mas associaram esse processo ao acúmulo de cargas negativas no canudo, o que não pode ser identificado por meio do experimento realizado.

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A concepção de que a eletrização do canudo implica no aumento de elétrons causado pelo atrito foi confirmada nas respostas à segunda questão ( Podemos dizer que o canudinho 'perdeu elétrons? Explique. ), onde apenas um dos grupos respondeu que sim, pois o canudo poderia ter ganhado ou perdido elétrons. Todos os outros grupos responderam que não, pois o canudinho 'ganhou elétrons' ao ser atritado. Vemos, portanto, que para a grande maioria dos alunos, eletrizar o canudo implicou em transferir elétrons, ou 'aumentar o número de cargas negativas' do mesmo. Entretanto, vemos uma mudança em relação a essa ideia quando analisamos as respostas à questão: ' Afirmar que um corpo está eletrizado é o mesmo que afirmar que o corpo tem excesso de elétrons? Explique. Metade dos grupos afirmou que para que um corpo esteja eletrizado ele precisa estar com excesso ou falta de elétrons, ou seja, houve um aumento na quantidade de alunos que parece compreender o conceito de eletrização.

Pintó et al (1996) afirmam que o domínio de um conceito científico do ponto de vista teórico não implica na sua utilização correta em uma situação prática. Segundo esses autores, a linguagem utilizada na questão ou aspectos do contexto em que o problema está inserido podem influenciar na utilização, pelo aluno, de uma concepção científica ou de senso comum. Assim, uma possível explicação para a contradição observada é que eles utilizaram o senso comum para responder as questões referentes à situação particular observada na prática (atrito do canudinho) e quando se depararam com uma questão de natureza teórica que envolve o conceito de eletrização, utilizaram um conceito científico já estudado em sala de aula. Ou seja, metade dos alunos sabe o conceito de eletrização, mas poucos interpretaram-no de forma correta ao observarem esse fenômeno em uma situação real.

Quando questionados sobres quais foram os processos de eletrização utilizados por eles durante a atividade, a maioria não conseguiu citar nenhum corretamente, utilizando palavras como ' eletrização ', 'atração', 'repulsão', 'condução' . Apenas quatro grupos utilizaram a palavra atrito, dentre os quais, dois disseram ter utilizado também os processos de eletrização por indução e por contato. Vê-se, portanto, que os alunos tiveram dificuldades em associar o conteúdo estudado com os fenômenos observados com o uso do Versorium.

A observação das aulas subsequentes mostrou que o Versorium foi utilizado pelo professor supervisor em várias outras situações a fim de facilitar a compreensão de outros conceitos físicos, como por exemplo a variação da força elétrica com a distância e para auxiliar os alunos na resolução de exercícios em sala, recordando -os sobre os fenômenos observados durante os experimentos realizados.

## Considerações finais

O comportamento apresentado pelos alunos dos terceiros anos do Ensino Médio da escola parceira do PIBID/IFG do Câmpus Jataí durante a atividade proposta neste trabalho comprova que esse tipo de metodologia não é utilizada com frequência nas aulas de Física. Esses alunos estão acostumados com aulas expositivas, nas quais permanecem como sujeitos passivos, meros 'receptores de conhecimento'. Assim, ao se depararem com uma situação na qual necessitam ser ativos, no sentido de manipular materiais, propor situações e testar hipóteses, demonstraram, inicialmente, resistência e apatia.

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A análise dos relatórios produzidos pelos alunos mostrou que eles não conseguiram sistematizar as informações necessárias conforme orientação do professor. Essa dificuldade pode ser explicada se considerarmos que foi a primeira vez que esses alunos elaboraram um relatório científico na disciplina de Física.

Algumas das questões propostas aos alunos no roteiro tinham como objetivo fazer com eles identificassem e utilizassem, durante a realização do experimento, alguns assuntos já trabalhados em sala de aula, como por exemplo, os processos de eletrização. Foi possível verificar que, embora alguns alunos saibam o conceito científico de eletrização, não conseguiram associá-lo corretamente à situação experimental apresentada.

Acreditamos que a postura de acomodação demonstrada pelos alunos e as dificuldades apresentadas por eles possam ser minimizadas com a inserção frequente de aulas práticas, de caráter investigativo, na qual eles tenham que ser mais participativos no seu processo de aprendizagem. Defendemos que a utilização sistemática, nas aulas de Física, de atividades como a proposta neste trabalho, pode contribuir para a construção de conhecimentos e habilidades necessários para a formação de indivíduos com atitude e mais críticos, conforme exige a sociedade atual. Neste sentido, os bolsistas do PIBID do IFG Câmpus Jataí estão desenvolvendo várias atividades experimentais envolvendo diferentes conteúdos para serem utilizadas pelo professor supervisor em todas as séries do Ensino Médio da escola parceira.

## Referências

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BONADIMAN, H., NONENMACHER, S.E.B. O gostar e o aprender no ensino de física: uma proposta metodológica. Caderno Brasileiro de Ensino de Física . v. 24, n. 2: p. 194-223, ago. 2007.

CARVALHO, A.M.P. As práticas experimentais no ensino de Física. In: CARVALHO, A.M.P. (coord) Ensino de Física . São Paulo: Cengage Learning . 2010. P. 53-77.

MORAES, J. U. P. A visão dos alunos sobre o ensino de física: um estudo de caso. Scientia Plena .vol. 5, n. 11, 2009.

PINTÓ, R.; ALIBERAS, J.; GÓMEZ, R. Tres enfoques de la investigación sobre concepciones alternativas. Enseñanza de Las Ciencias , v.14, n.2, p.221-230, 1996.

ROCHA FILHO, J. B. da; SALAMI, M. A.; LIMA, V. M. do R.. Observando a Física da não-linearidade em um experimento simples. Caderno Brasileiro de Ensino de Física . v. 24, n. 2: p. 224-232, ago. 2007.

VASCONCELOS, G. M. S.;ASSIS, A. K.; LUNAZZI, J.J. Experimentos de Eletrostática de Baixo Custo para o Ensino Médio. Universidade Estadual de Campinas Instituto de Física 'Gleb Wataghin '. Disponível em: &lt; http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530\_F590\_F690\_F809\_F895/F809/F809\_sem2\_ 2005/GeraldoM\_Assis\_RF1.pdf&gt;. Acesso em: 30, abril, 2012.

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