CONCEPÇÕES DE ESTUDANTES A RESPEITO DE ONDAS SONORAS E INSTRUMENTOS MUSICAIS: SUBSÍDIOS PARA A ELABROAÇÃO DE UMA OFICINA PEDAGÓGICA

## CONCEPÇÕES DE ESTUDANTES A RESPEITO DE ONDAS SONORAS E INSTRUMENTOS MUSICAIS: SUBSÍDIOS PARA A ELABORAÇÃO DE UMA OFICINA PEDAGÓGICA

Armstrong Godoy Junior 1 , Berenaldo Antônio do Nascimento Junior , Simone 1 Fernandes 1 , Gilmar Alberto Abreu Junior 2

1 Universidade Federal do Espírito Santo (CCA-UFES) / Departamento de Química e Física armstronggodoyjunior@gmail.com

2 Escola Estadual Sirena Rezende Fonseca/alberto\_jhunior@hotmail.com

## Resumo

O estudo dos fenômenos de som e acústica é parte da maioria dos currículos de Física nas escolas de Ensino Médio, no entanto, a compreensão de conceitos como altura, intensidade e timbre, implica em problemas didáticos. Diante disso, este trabalho teve como objetivo investigar o conhecimento inicial de alunos do Ensino Médio a respeito de som e ondas sonoras como subsídio para a elaboração de uma oficina temática abordando som e instrumentos musicais. O trabalho foi realizado em uma escola pública da zona rural do município de Alegre- ES com alunos os quais a música e instrumentos musicais estão presentes no seu cotidiano. Para dar início ao trabalho foi elaborado e aplicado um questionário levantando informações tanto sobre o perfil dos alunos quanto a respeito do seu conhecimento inicial sobre ondas e instrumentos musicais. Os resultados mostraram que vários alunos que tocam algum instrumento musical ou têm conhecimento destes através de pessoas da família, desconhecem seu princípio de funcionamento. Quanto aos conceitos básicos sobre som e propagação de ondas sonoras, os alunos demonstraram confusão e até desconhecimento desses. Estes e outros resultados evidenciam que será necessária uma introdução teórica a respeito dos conceitos básicos e suas diferenciações e a elaboração de atividades que contribuam para que os alunos superem tais dificuldades.

Palavras-chave : conhecimento inicial, acústica

## 1. Introdução

Investigações a respeito das concepções alternativas apresentadas por alunos de várias idades e diferentes níveis de escolaridade têm sido comuns desde a década de 1980. Concepções alternativas e dificuldades de alunos no estudo das ondas sonoras já foram investigadas por vários autores (Linder, 1992; Leite e Afonso, 1998; Manso, 1995), e neste trabalho será subsídio para a elaboração de uma oficina pedagógica abordando ondas sonoras e instrumentos musicais.

Segundo Witman et al. (2003), em se tratando do conteúdo de ondas mecânicas, em todos os contextos, alunos focam a propagação de ondas em um meio como sendo o movimento de objetos materiais através dele, ao invés de observarem propriedades relacionadas com a propagação. Isso dificulta a compreensão e a descrição de fenômenos ondulatórios e, segundo os autores, é uma forma de pensamento comum também no tratamento de ondas sonoras.

- O estudo dos fenômenos de som e acústica é parte da maioria dos currículos de Física nas escolas de Ensino Médio. Portanto, está presente em todos os livros didáticos e permite o estudo de fenômenos ligados ao cotidiano e às nossas percepções sensoriais. No entanto, de acordo com Mariano-Merino (1998), a compreensão da natureza do som envolve o estudo das propriedades intrínsecas

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20 a 25 de janeiro de 2013

como altura, intensidade e timbre, e implica em problemas didáticos, uma vez que as propriedades do som, percebidas pelo aluno, não correspondem ao que é ensinado pelo professor. Com o intuito de contribuir para a aprendizagem desse tópico, está sendo elaborada uma oficina pedagógica abordando o conteúdo de ondas sonoras e instrumentos musicais. Aqui são apresentados resultados da aplicação de um questionário aos alunos para identificar suas concepções iniciais a respeito do tema.

## 2. Contexto

A escola escolhida para a realização da oficina situa-se na zona rural do município de Alegre- ES, onde está localizado o CCA-UFES. A escolha por esta escola se deveu primeiramente ao fato de os alunos estarem envolvidos com música. A escola possui uma banda marcial e muitos outros alunos fazem parte de bandas de diferentes gêneros, destacando-se o gospel. Em segundo lugar, por se tratar de uma escola que, por situar-se na zona rural, não está inserida em nenhum projeto da área de física da Universidade. O questionário foi aplicado a setenta e oito alunos do Ensino Médio, sendo trinta e sete alunos do 1º ano, vinte e quatro do 2º ano e dezessete do 3º ano.

## 3. Referencial teórico

Segundo Witman et al. (2003), é comum alunos relacionarem a propagação de ondas em um meio ao movimento de objetos materiais através desse meio, ao invés de observarem propriedades relacionadas com a propagação. Concepções inadequadas a esse respeito também são comuns no tratamento de ondas sonoras (Witman et al ., 2003).

- O estudo das ondas sonoras introduz uma dificuldade a mais por não serem visíveis, sendo difícil formular imagens adequadas de sua natureza e comportamento. Além disso, de acordo com Mariano-Merino (1998), a compreensão da natureza do som envolve o estudo das propriedades intrínsecas como altura, intensidade e timbre. Isso implica em problemas didáticos, pois, as propriedades do som, como são percebidas pelo aluno, não correspondem ao que é ensinado pelo professor.

Dentre as concepções iniciais de alunos a respeito do som, vale destacar (Leite e Afonso, 1998; Linder, 1992; Hapkiewicz, 1992): (i) o som é uma vibração, sendo necessário um meio para se propagar; (ii) o som é uma entidade com capacidade para se movimentar, desde que não existam obstáculos físicos à sua propagação; (iii) o som é constituído por partículas, por ondas ou por algo indefinido; (iv) os alunos atribuem, ao som, características próprias dos seres vivos; (v) o som é uma entidade que é transportada por moléculas individuais através de um meio; (vi) intensidade e volume são a mesma coisa; (vii) em instrumentos de sopro, o próprio instrumento vibra (não a coluna de ar interna); (viii) desconhecimento do fato de que altura, intensidade e timbre são propriedades interdependentes. O conhecimento dessas ideias iniciais comuns entre os alunos irão guiar as análises dos dados obtidos.

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## 4. Metodologia

Primeiramente, foi realizado um contato com a escola e com o seu professor de Física, que também é aluno do curso de Licenciatura em Física do CCA/UFES.

A partir de conversas com o professor e de algumas leituras e discussões a respeito do ensino/aprendizagem do conteúdo de ondas sonoras, foi elaborado um questionário a ser utilizado como instrumento de coleta de dados. O questionário era composto de duas partes, sendo que a primeira objetivou levantar informações quanto ao perfil dos alunos ( idade, gênero, série, interesse por música, conhecimento sobre música e sobre instrumentos musicais ). Na segunda parte, foram apresentadas seis questões abertas relacionadas a conceitos próprios do estudo de ondas sonoras. As questões elaboradas eram discursivas para não limitar as respostas dos alunos. Além disso, para cada questão, havia um espaço disponível para desenho, enriquecendo os dados coletados.

Para a aplicação do questionário foi realizada uma reunião com o professor e a direção da escola. Os alunos foram informados sobre a pesquisa, sendo assegurado o seu anonimato e a liberdade da não participação.

Após a aplicação do questionário foi realizada a análise de conteúdo. As respostas foram lidas individualmente por três dos autores deste trabalho e em seguida categorizadas. Posteriormente, os resultados foram comparados e discutidos. Uma vez que os resultados obtidos servirão de subsídios para a elaboração de uma oficina pedagógica, optou-se por realizar uma análise qualitativa, focada na identificação das concepções iniciais demonstradas pelos alunos.

## 5. Resultados e discussões

## 5. 1 Perfil dos Alunos

A primeira parte do questionário serviu como fonte de informação a respeito o perfil dos alunos e seus resultados são apresentados no quadro 1.

Quadro 01: Perfil dos alunos

Para respostas positivas dadas às questões 5, 6 e 7 foi solicitado que os alunos informassem o(s) instrumento(s) musical(is). Os resultados são apresentados no quadro 2.

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Quadro 02: Instrumentos musicais presentes no cotidiano dos alunos

Como mostram os quadros 01 e 02, os alunos apresentavam o envolvimento com a música e com diversos instrumentos musicais. Este resultado mostra que, embora convivam e toquem vários instrumentos, muitos não conhecem seu princípio de funcionamento. Esse resultado será importante para o planejamento da oficina.

## 5.2 Análises do Questionário

Para as análises, as questões do questionário foram divididas em cinco categorias que investigavam o conhecimento dos alunos a respeito: (i) do conceito de som; (ii) do conceito de propagação das ondas sonoras; (iii) dos conceitos de intensidade, altura e timbre; (iv) da diferenciação dos conceitos de intensidade altura e timbre e (v) do funcionamento dos instrumentos de corda, de sopro e de percussão.

## 5.2.1 Categoria 1: Conceito de som

Para investigar os conhecimentos iniciais dos alunos a respeito do conceito de som foi feita a seguinte pergunta: 'No seu dia-a-dia os ambientes são cheios de som: sons de carro, de pessoas falando, de música e vários outros. Para você o que é o som?'.

As categorias de respostas encontradas são apresentadas no quadro 3.

Quadro 03: Compreensão do conceito de som

Pode-se observar no quadro 03 que os alunos das três séries apresentam, em sua maioria, uma concepção relacionada à audição. No terceiro ano, embora seja esperado que tenham estudado o conteúdo no segundo ano, poucos relacionam o som a ondas. Outras formas de resposta incluem, por exemplo, que as

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ondas se espalham pelo ar, que é um tipo de radiação e que é algo que incomoda a audição.

## 5.2.2 Categoria 2: Conceito de propagação da onda sonora

Para investigar os conhecimentos iniciais dos alunos a respeito do conceito de propagação das ondas sonoras foi feita a seguinte pergunta: 'Você já deve ter percebido que, por exemplo, o som que sai da televisão, do rádio, alguém conversando com você, chega até seus ouvidos. Como você acha que o som consegue chegar até você? Tente explicar escrevendo e, se você quiser, utilize algum desenho' . Os resultados são apresentados no quadro 4.

Quadro 04: Conceito de propagação das ondas sonoras

O quadro 4 mostra que a maioria dos alunos apresenta uma concepção inicial de que o som se propaga pelo ar, mas apenas no primeiro ano é feita a relação com ondas sonoras. Outra concepção relaciona-se aos aparelhos fonador e auditivo. Entre as outras respostas pode-se destacar, por exemplo, ondas eletromagnéticas, micro-ondas que chegam até o tímpano ou através de um tipo de radiação.

Vale destacar alguns desenhos feitos pelos alunos. No primeiro, o aluno afirmou que o som chega aos nossos ouvidos através de ondas sonoras e as representou como algo saindo da caixa de som. No segundo, o aluno, embora não tenha dado uma resposta escrita, desenhou o som como frentes de onda se propagando e chegando até o ouvido de uma pessoa.

Figura 1 : Desenhos dos alunos representando o som como ondas sonoras

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## 5.2.3 Categoria 3: Reconhecimento dos conceitos de intensidade, altura e

## timbre

Para investigar os conhecimentos iniciais dos alunos a respeito do conceito de frequência e timbre foram feitas as seguintes perguntas: (i) 'Geralmente a voz das mulheres é mais 'fina' do que a dos homens. Tente explicar por que existe essa diferença.' (ii) 'Muitos músicos ficam famosos por serem grandes guitarristas e fazem sucesso em seus shows. O som produzido pela guitarra é inconfundível, mesmo quando emitido na mesma nota musical de um violão ou de outro instrumento de corda. Como você explicaria o fato de conseguirmos diferenciar o

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som desses dois instrumentos quando os ouvimos tocando.' As respostas mais frequentes são apresentadas nos quadros 5 e 6.

Quadro 05: Respostas encontradas para a primeira questão (i)

Pode-se observar no quadro 05, nenhum aluno utilizou o conceito de frequência. A maioria dos alunos das três séries apontou que o principal motivo na diferença entre a voz feminina e masculina é a diferença nas cordas vocais. Outras respostas envolveram, por exemplo, que o DNA e os genes são diferentes, que têm timbres diferentes ou que a corda vocal do homem é mais grossa.

Quadro 06: Respostas encontradas para a segunda questão (ii)

No quadro 06 não houve o reconhecimento do conceito de timbre, que diferencia dois instrumentos diferentes quando tocam a mesma nota musical. A resposta mais apontada para a pergunta foi que o som da guitarra é mais intenso. Outras respostas abordaram que o som do violão é mais acústico, que o som da guitarra é mais agudo ou que o violão não precisa de caixa de som.

## 5.3.4 Categoria 4: Diferenciação dos conceitos de intensidade, altura e timbre

Para investigar os conhecimentos iniciais dos alunos a respeito do conceito de intensidade, altura e timbre foi feita a seguinte pergunta: ' Na sua concepção, quando você aumenta o volume do seu aparelho de som, você está aumentando a intensidade do som, a altura do som ou o timbre do som ?'.

Quadro 06: Diferenciação dos conceitos de intensidade, altura e timbre

Como esperado, a resposta mais frequente entre os alunos foi que nós aumentamos a altura do som quando o volume do nosso aparelho de som é aumentado. Porém, examinando individualmente cada série, 11 dos 17 alunos do

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terceiro ano responderam da forma mais próximo ao esperado, enquanto no primeiro ano isso aconteceu apenas para 1/3 dos alunos. Acredita-se que isso se deve ao fato dos alunos do terceiro ano estarem mais maduros quanto a essa parte do conteúdo.

## 5.3.5 Categoria 5: Funcionamento dos instrumentos

Para investigar os conhecimentos iniciais dos alunos a respeito do funcionamento dos instrumentos musicais de sopro, percussão e cordas foram colocadas figuras de cada tipo de instrumento para facilitar a sua identificação e a seguinte questão: 'Explique como você acha que os instrumentos de sopro, percussão e cordas produzem som'.

Quadro 07: Instrumentos de sopro

Analisando o quadro 7, percebe-se que a maioria dos alunos respondeu que os instrumentos de sopro produzem som simplesmente por serem soprados. A segunda afirmação mais comum foi devido ao caminho percorrido pelo ar dentro do instrumento. Nenhum aluno relacionou o som produzido à vibração da coluna de ar no interior dos instrumentos.

Quadro 08: Instrumentos de percussão

No quadro 8, a resposta mais frequente foi que os instrumentos de percussão emitem seus sons conforme as pessoas batem nele. Dois alunos do segundo ano e um do terceiro ano afirmaram que os instrumentos emitem som através de vibrações. Não ficou claro se estvam se referindo intuitivamente à vibração do instrumento ou à vibração da coluna de ar.

Quadro 09: Instrumentos de cordas

Pode-se notar no quadro 09 que a frequência de respostas envolvendo 'vibrações das cordas' foi maior. Poucos alunos reconheceram o papel da caixa de ressonância do violão na ampliação do som. Também não foi percebida a necessidade de uma caixa de som para a guitarra, pelo fato de ela não possuir uma

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caixa de ressonância. Acredita-se que os alunos que citaram a caixa acústica, referiam-se à caixa de ressonância.

## 6. Conclusão:

Este trabalho é o resultado inicial de uma atividade mais ampla, que visa a elaboração de oficinas pedagógicas temáticas para alunos do Ensino Médio. O seu objetivo principal foi apresentar as ideias iniciais de alunos com relação aos conceitos de som e o funcionamento de instrumentos musicais.

Os resultados mostraram que muitos alunos tocam algum instrumento musical ou têm conhecimento destes através de pessoas da família. No entanto, eles desconhecem seu princípio de funcionamento. Diante disso, espera-se que a oficina a ser elaborada possa contribuir para o conhecimento dos alunos a esse respeito. Quanto aos conceitos básicos sobre som e propagação de ondas sonoras, mesmo os alunos do terceiro ano, que já possuem um conhecimento mais amplo em Física, demonstram confusão e até desconhecimento desses. Também ficou clara a não distinção entre os conceitos de timbre, intensidade e altura. Estes e outros resultados mostram que será necessária uma introdução teórica a respeito dos conceitos básicos e suas diferenciações e a elaboração de atividades que contribuam para que os alunos superem tais dificuldades.

## 7. Referências

HAPKIEWICZ, A. (1992). Finding a List of Science Misconceptions. MSTA Newsletter, 38 (Winter'92), pp. 11-14.

Disponível em: http://homepage.mac.com/vtalsma/misconcept.html. Acesso: maio 2012

LEITE, L.; AFONSO, A. S. Natureza e propagação do som : concepções de alunos dos ensinos básico, secundário e superior. In: GARCÍA BARROS, Susana ; MARTÍNEZ LOSADA, Cristina, ed. lit. - 'La didáctica de las ciencias : tendencias actuales : actas de los Encuentros de Didáctica de las Ciencias Experimentales, 18, Coruña, España, 1998'.

Disponível em: http://repositorium.sdum.uminho.pt/handle/1822/10653. Acesso: maio 2012

LINDER, C. J. Understanding sound: so what is the problem? Phys. Educ. V.27. 1992

MARIANO-MERINO, J. Some difficulties in teaching the properties of sound, Physics Education, v 32, pp. 101-104, 1998.

WITMAN, M. C.; STEINBERG, R. N.; REDISH, E. F. Understanding and affecting student reasoning about sound waves. International Journal of Science Education, v.25 n8. 2003.

LEITE, L.; AFONSO, A. Natureza e propagação do som. Didáctica de las ciências. 1999.

MANSO, C. et al. Som e audição: uma abordagem de ensino-aprendizagem para o terceiro ciclo do ensino básico. Revista Educação v.6.

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