Ligando os Fios: Ensinando Física Através de Colaboração Investigativa

## LIGANDO OS FIOS: ENSINANDO FÍSICA ATRAVÉS DE COLABORAÇÃO INVESTIGATIVA

José Carlos Tenório da Silva , Antonio Paulo Duarte dos Santos 1 2

## Resumo

A utilização de aparato experimental como recurso para o ensino de Física, embora amplamente recomendada na literatura disponível, requer cautela. A simples inserção do kit em sala de aula não garante interação por parte dos alunos, tampouco representa aprendizagem. O presente trabalho relata os resultados de aulas ministradas no Liceu Nilo Peçanha, em Niterói-RJ, utilizando-se uma Mesa de Circuitos, aparato montado pelos autores e que dispõe de múltiplos recursos para complementar o ensino de Física, voltado para a área de Eletricidade e Magnetismo. As aulas foram ministradas em dupla, com plena cooperação entre os bolsistas, que atuaram de maneira não-tradicional ao destacarem as interações professor-aluno e aluno-aluno em sala de aula, trabalhando de maneira mais motivadora, orientando e centralizando a aula na ação dos alunos, que puderam interagir com o aparato livremente. Houve a preocupação, por parte dos autores, de relacionar cada atividade com questões pertinentes ao dia a dia dos alunos, sempre buscando uma problematização inserida no contexto social adequado. A resposta dos alunos às atividades mostrou-se positiva, com retorno significativo e posterior desenvolvimento de oficina onde os mesmos, divididos em grupos e monitorados pelos bolsistas, montaram uma mesa de circuitos funcional. Todas as atividades foram feitas sob a supervisão do professor regente da turma, que presenciou e orientou a atuação dos bolsistas, servindo como referência para o desenvolvimento deste trabalho.

Palavras-chave : PIBID, Material Didático, Eletricidade e Magnetismo, Relato de Experiência, Atividade Investigativa.

## Introdução

Para discutirmos ensino e aprendizagem das ciências é preciso levar em consideração a natureza da ciência. Existem algumas premissas associadas às práticas científicas e ao conhecimento que influenciam o ensino de ciências. É importante levar em consideração que 'o conhecimento científico é, ao mesmo tempo, simbólico por natureza e socialmente negociado. Os objetos da ciência não são os fenômenos da natureza, mas construções desenvolvidas pela comunidade científica para interpretar a natureza.' (Driver, R. 1994). Levando em consideração o caráter social do conhecimento científico, assim como as construções que o aluno traz para a sala de aula, formas próprias de interpretar fatos presentes em seu cotidiano, elaboramos uma atividade investigativa com o propósito de facilitar a troca de experiências entre os alunos, trabalhando também competências diferentes das necessárias para o entendimento do conceito chave da aula, tais como habilidades sociais.

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Borges (2002, p.305-306) divide as atividades investigativas em quatro níveis, de acordo com a liberdade dada ao aluno, visto como protagonista de seu aprendizado:

No nível 0 são dados ao aluno o problema, os procedimentos e os objetivos, aquilo que se deseja observar/verificar, ficando a cargo dos estudantes a coleta de dados e a confirmação ou não das conclusões. No nível 1 o professor define o problema e os procedimentos, normalmente através de um roteiro, enquanto os estudantes são responsáveis pela obtenção das conclusões. No nível 2 apenas a situação-problema é dada, ficando a cargo do estudante a decisão de como e o que coletar, fazendo as medições requeridas e obtendo conclusões a partir destes. O último nível, 3, caracteriza-se como o mais aberto possível, e fica a cargo do estudante todo o processo de investigação, desde a formulação do problema, até a obtenção de conclusões.

Tendo como base o critério de organização de Borges, propusemos uma atividade investigativa nível 2, onde coube aos alunos a decisão de como operar o aparato experimental, complementada então por uma atividade de nível 3, onde os alunos construíram, utilizando os conceitos construídos em sala de aula, um aparato experimental que representava algum sistema elétrico cotidiano, cuja escolha ficou a cargo deles mesmos.

## Trabalho Desenvolvido

O desenvolvimento do trabalho se deu em três etapas, pensadas de maneira linear, a saber: a construção da mesa de circuito, sua posterior utilização em sala de aula e uma oficina ministrada aos alunos. O trabalho foi implementado no Liceu Nilo Peçanha, em Niterói, escola da rede estadual de ensino do Estado do Rio de Janeiro, sob a supervisão da professora Leila Silami, regente de turma, e supervisora do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência da Universidade Federal Fluminense nesta instituição de ensino.

## A Construção da Mesa de Circuitos

A mesa foi construída, inicialmente, como parte do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência, para uso do projeto, e foi, anteriormente a esse trabalho, exposta ao público durante a Semana Nacional de Ciência e Tecnologia (SNCT) do ano de 2010. Foi projetada para ser multifuncional e a atividade que desenvolvemos e aplicamos no Liceu tirou proveito de apenas uma das muitas possibilidades que podem ser exploradas com o aparato. A mesa consiste, basicamente, de um interruptor que está ligado, por um lado, a uma tomada e por outro em dois fios que possuem em seu prolongamento conectores fêmea, estes conectores serão ligados a cabos que permitirão a passagem de corrente para os outros componentes da mesa, dependendo da atividade planejada. A mesa utiliza uma fonte de energia alternada, e um fio de longa extensão, podendo portanto ser ligada nos conectores da parede. Quem a utiliza deve tomar cuidado para não associar erroneamente os elementos da mesa, fazendo um curto e colocando em perigo a vida de todos ao redor do experimento.

Possui uma seção com materiais diferentes, que pode ser utilizada para teste de condução, verificando quais materiais são bons condutores e quais são bons isolantes. A mesa possui quatro bocais para conexão com lâmpadas, e seus muitos

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conectores podem ser ligados através de cabos simples. Possui um alto falante que vibra na mesma frequência da corrente alternada que alimenta a mesa, e todos os elementos estão dispostos sobre uma tábua de madeira grande o bastante para facilitar a visualização. Existe ainda, acoplado à mesa, um ímã pequeno, sobre o qual foi montado uma pequena espira de cobre, que pode ilustrar o funcionamento de motores elétricos.

Figura1: A mesa de circuito em funcionamento.

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## Atuação em sala de aula

Uma vez pronta, a Mesa de Circuitos foi levada para a sala de aula, onde foi utilizada como parte de uma atividade investigativa nivel 2. Para que não houvesse prejuízo do ponto de vista do planejamento curricular, e pensando a atividade de maneira que fosse integradora, tentando minimizar os riscos de confusão por parte dos alunos, a aula foi ministrada em turmas de terceiro ano, de acordo com o planejamento da professora regente, em data previamente marcada.

A atuação em sala valeu-se do dinamismo de uma interação entre os autores, que revezavam-se nas intervenções, e posicionavam-se entre os alunos sempre que possível. Por se tratar de um aparato grande, a Mesa de Circuitos foi montada e em seguida os alunos reuniram-se ao redor, para trabalharem. Uma breve explicação foi dada sobre o que era cada elemento da mesa, e como representá-los graficamente em seguida os alunos foram apresentados a algumas situações-problema, e desafiados a apresentar solução

A primeira situação-problema era simples: Estamos fazendo uma instalação elétrica em uma casa. A garagem não possui iluminação ainda, e decidimos

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improvisar. Temos uma lâmpada, e desejamos acendê-la. Perguntamos então aos alunos o que poderíamos fazer, e pedimos que fizessem as ligações. Eles deveriam interagir, opinando sempre que quisessem, e fazer ligações entre os diversos bocais disponíveis na mesa de circuitos de modo a acender a lâmpada. Após cada proposta de ligação, verificamos o arranjo e questionamos o motivo de terem escolhido fazer de tal forma. Se tudo estivesse corretamente, a chave da mesa era então ligada e os alunos poderiam verificar se estava ou não tudo correndo bem.

A segunda situação problema era a seguinte: 'Agora queremos acender três lâmpadas, para iluminarmos melhor a garagem, e podermos trabalhar de maneira mais apropriada. Como podemos fazer isso? ' Novamente os alunos eram desafiados a trabalhar e nesse momento havia uma questão diferente. Agora não havia apenas um tipo de associação de lâmpadas disponível. A partir desse instante os alunos poderiam associar as três lâmpadas em paralelo, as três em série, ou realizar uma associação mista. Novamente, todos os esquemas de montagem propostos e arranjados por eles eram minuciosamente verificados antes de ligarmos a chave, para evitar danos à rede elétrica, ou ao aparato.

Figura 2: Alunos interagindo para elaborar um esquema de associação de lâmpadas.

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De acordo com as montagens que os alunos propuseram, conduzimos questionamentos acerca da eficiência de cada arranjo, solicitando que fizessem de forma diferente, e perguntando os motivos de cada efeito. Para que os conceitos construídos por eles durante a atividade tivessem algum tipo de ligação com as provas formais que teriam eventualmente que fazer, nomeamos os elementos e suas representações gráficas ( linha para fios, barras paralelas assimétricas para baterias, etc) e solicitamos que representassem no quadro branco os esquemas montados.

Em seguida, desenvolvendo alguma dinâmica, escolhemos aleatoriamente um aluno, e pedimos que ele desenhe um esquema de circuito no quadro branco, composto de no máximo quatro lâmpadas. A outro aluno, escolhido de maneira igualmente aleatória, solicitávamos que montasse o esquema representado no quadro por seu colega. Durante a atividade, sempre que algum colega tinha dúvida, os outros sempre tentavam ajudar, dando orientações, e ensinando, mas sempre permitindo que o primeiro fizesse, e aprendesse. Observamos que mesmo os alunos que tipicamente são mais desatentos e/ou desinteressados fizeram perguntas enquanto desenvolvíamos a atividade.

Figura 3: Alunos representando graficamente associações de resistores

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Em dado momento foi pedido aos alunos que explicassem, com suas próprias palavras, o que era uma associação em série, e uma associação em paralelo, e que investigassem como se comporta a corrente elétrica em cada uma das mesmas. Uma vez que eles chegassem a uma conclusão, perguntávamos então que tipo de associação era feita na casa deles quando tinham uma lâmpada, a geladeira, o computador e uma televisão ligados nos conectores da parede e justificassem.

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A atividade em sala de aula, que contou com a participação de quase todos os alunos da turma, durou duas horas, e foi complementada, posteriormente, por um trabalho desenvolvido em uma oficina de montagem.

- A professora regente de turma solicitou aos alunos que levassem, em dia marcado, materiais para a construção de um circuito representando um aparelho qualquer que escolhessem. O circuito ficaria montado em um pedaço de madeira, e seria apresentado posteriormente. Após divisão em grupos, a turma foi levada, no dia marcado, para o laboratório, onde os bolsistas supervisionaram a montagem dos aparelhos. Um exemplo de circuito montado foi sugerido por um grupo, onde a proposta era representar a instalação elétrica de um cômodo da casa, em que, ao acionar um interruptor, acendesse a luz e colocasse para funcionar um ventilador ao mesmo tempo, por se tratar de um cômodo muito abafado, sem janelas, com pouca iluminação.
- O circuito foi montado pelos alunos usando uma campainha para representar o ventilador, e uma lâmpada, e montaram, corretamente, em paralelo os dois aparelhos, em série com a chave. A atividade em laboratório foi desenvolvida ao longo de duas horas, e os grupos montaram todo o aparato sob a supervisão dos bolsistas, novamente para evitar danos à rede elétrica, ou aos próprios alunos.

## Resultados Obtidos

- O desenvolvimento da oficina foi uma atividade investigativa nível 3, que dava total autonomia aos alunos para definirem qual problema iriam abordar, quais materiais, quais métodos utilizariam, e tiveram também a liberdade para testar, sob condições seguras, suas próprias suposições. Tal desenvolvimento autônomo só foi possível graças a uma atividade corretamente desenvolvida previamente, para desenvolvimento de conceitos necessários ao entendimento do tema. Consideramos portanto que as atividades foram bem sucedidas, já que o objetivo original foi atingido e os alunos puderam demonstrar o que aprenderam montando aparato experimental. Alguns alunos discutiram possibilidades que exigiriam aparato e conhecimento ainda não trabalhado em sala de aula, e mostraram-se bastante motivados a pesquisarem por conta própria.

## Conclusões

Levando em consideração a disponibilidade de material para construção de kits, considera-se altamente recomendada a construção de aparato que possa ser reutilizado, de preferência que seja durável e que tenha várias funcionalidades, tal como a mesa de circuito. Pudemos desenvolver atividades investigativas de alto nível com baixo custo, e a desenvoltura dos alunos durante as oficinas provou ser um indicativo satisfatório de que os mesmos conseguiram operar com o conhecimento previamente construído.

A iniciativa demonstrada por alguns alunos, empolgados com a construção de material prático, ilustra o caráter possivelmente motivador de tais atividades, colaborando para que o aprendizado de ciências seja prazeroso e útil. As atividades foram incluídas no planejamento regular do professor, e complementaram aulas de exercícios cujo propósito foi, aprofundar a compreensão de conceitos fundamentais abordados. Considera-se apropriada a inserção de outras atividades como essa, e espera-se que outros projetos surjam a partir dessa experiência.

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Do ponto de vista da formação docente os bolsistas tiveram amplo contato com os alunos, sempre trabalhando de forma dinâmica, (e) uma boa interação entre os bolsistas foi fundamental para evitar aulas tediosas, que poderiam não ser atraentes para os alunos.

Finalmente acrescenta-se que a atividade de construção de kits caracterizase como um hábito fortemente recomendado aos professores de ciências, não só por seu aspecto concreto, mas também por permitir ao professor maior flexibilidade de atuação em realidades sociais diferentes.

## Referências

DRIVER, Rosalind et al. Construindo conhecimento científico na sala de aula.

Tradução por MORTIMER, Eduardo. Química Nova Na Escola , Sociedade Brasileira de Química, n° 9, p. 31-40, maio 1999. Disponível em: &lt;http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc09/aluno.pdf&gt;. Acesso em: 10 ago. 2012.

BORGES , Antônio Tarciso. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , Universidade Federal de Santa Catarina, v. 19, nº 3: p. 291-313, dez. 2002. Disponível em: &lt;http://www.fsc.ufsc.br/cbef/port/19-3/artpdf/a1.pdf&gt;. Acesso em: 10 ago. 2012.

GIORDAN , Marcelo. O papel da experimentação no ensino de ciências. Química Nova Na Escola , Sociedade Brasileira de Química, n° 10 , p. 43-49, nov. 1999. Disponível em: &lt;http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc10/pesquisa.pdf&gt;. Acesso em: 10 ago. 2012.

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