PROPOSTA DE EXPERIMENTOS E VISITAS A LABORATÓRIOS E CENTROS DE PESQUISAS CIENTÍFICAS COMO PROCESSO MOTIVADOR ASSOCIADO À CONTEXTUALIZAÇÃO DO ENSINO DE FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO.

## PROPOSTA DE EXPERIMENTOS E VISITAS A LABORATÓRIOS E CENTROS DE PESQUISAS CIENTÍFICAS COMO PROCESSO MOTIVADOR ASSOCIADO À CONTEXTUALIZAÇÃO DO ENSINO DE FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO.

## Miriam Alves Dias Santana

E. E. Deputado Silva Prado

## Resumo

Apresentaremos neste trabalho, como parte de uma sequência didática, uma proposta de visitação com alunos do 3º ano do Ensino Médio ao Acelerador de Partículas 'Pelletron' localizado no Instituto de Física na USP-Butantã, como um processo motivador e construtivista onde pretendemos que os alunos construam e organizem seus conhecimentos de forma empírica, ou seja, julguem e formem suas próprias ideias, através de percepções e observações do que lhe será apresentado durante a visita. Trabalharemos previamente o conteúdo do Caderno de Física do Estado de São Paulo, 3º e 4º bimestres, referentes aos assuntos sobre: Matéria, Átomo, Núcleo Atômico e Radioatividade, Partículas Elementares e alguns experimentos em sala de aula, para que aproveitem ao máximo a palestra no dia da visitação e para que possam formular perguntas durante a visita para terem uma maior interação com o professor palestrante tirando dúvidas que possam surgir durante a visita. Pretendemos também levar para a sala de aula discussões de assuntos relacionados a Conhecimentos Científicos associando características de obtenção dos resultados das propriedades físicas que expliquem sua representação na sociedade de hoje e no avanço da tecnologia. Associar às aulas teóricas, demonstrações que justifiquem, por exemplo, como os cientistas chegam a determinadas conclusões a partir de pesquisas e como realizam tal estudo. Sistemas e fenômenos que envolvam a produção de pesquisas, instrumentos ligados a estes estudos, o despertar da visão científica, reconhecer a importância da classificação de elementos utilizados em pesquisas, identificação de critérios adequados para o estudo de fenômenos, leitura e execução de procedimentos experimentais, analisar e elaborar hipóteses sobre resultados e associar características de obtenção dos resultados das propriedades físicas. Acreditamos que são estímulos, fortemente interativo ao ensino da sala de aula.

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Palavras-chave : Processo Motivador e Construtivista, Forma Empírica, Conhecimentos Científicos.

20 a 25 de janeiro de 2013

## Introdução

A proposta deste trabalho faz parte de uma sequência didática desenvolvida e aplicada a alunos do 3º ano do ensino médio com assuntos relacionados ao conteúdo programático dos 3º e 4º bimestres (matéria, átomo, núcleo atômico e radioatividade, e partículas elementares), da disciplina de Física, e que se adequa à discussão do XX Simpósio Nacional de Ensino de Física - SNEF 2013 - 'O Ensino de Física nos últimos 40 anos: balanços, desafios e perspectivas'.

Nesta sequência, apresentamos uma atividade que desenvolve uma maior percepção e um maior entendimento de determinados assuntos que a maioria dos alunos, considera abstratos, talvez por não terem a imaginação para elementos microscópicos e que não são vivenciados no seu cotidiano e que nós professores tratamos como temas comuns, sem percebermos as dificuldades em nossos alunos para imaginar tal situação.

A ciência tem se desenvolvido cada vez com mais frequência não só no estado de São Paulo, mas no Brasil e em todo o mundo e novas teorias e conhecimentos estão cada vez mais, presentes em nossas vidas e essa nova realidade faz com que pensamos na importância e em novas técnicas de se ensinar Física nos dias de hoje.

Segundo a proposta curricular do Estado de São Paulo para a disciplina de Física, 'o conhecimento científico desenvolvido na escola média deve estar voltado para a formação de um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com os instrumentos para compreender a realidade, intervir nela e dela participar. O mundo de hoje, é fruto das mútuas influências entre a ciência, a tecnologia e a sociedade. A física tem papel destacado em especial, nas revoluções tecnológicas que mudaram profundamente a história na quantidade de inovações e mudanças nas formas de produção, de comunicação e de relacionamento entre os indivíduos. Tais modificações se manifestam no cotidiano e os alunos participam desse cotidiano modificado usufruindo das comodidades tecnológicas. Mesmo os jovens que, após a conclusão do ensino médio, não venham a ter qualquer contato com práticas científicas, ainda terão adquirido a formação necessária para compreender o mundo em que vivem e participar dele. Já os que se dirigem para as carreiras, científicotecnológicas terão as bases do pensamento científico para a continuidade de seus estudos e para os afazeres da vida profissional ou universitária. No entanto, é preciso admitir a ampliação dos objetivos educacionais, no sentido de uma aprendizagem mais significativa'.

Neste trabalho, focamos nossa atenção para o Ensino Médio que tem sido alvo de constantes pesquisas e alterações nos currículos educacionais, evidenciado tentativas de melhorarmos a qualidade e, consequentemente, ter melhor aproveitamento dos alunos. Com o intuito de propiciarmos um aprendizado de forma significativa e contextualizada, vimos à necessidade na elaboração de uma

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sequência didática que podemos trabalhar os Conhecimentos Científicos, 'procurando diversificar as abordagens do ensino-aprendizagem e propor estratégias que vão além dos tradicionais problemas fechados' (Pietrocola, 2010). A necessidade de formarmos pessoas críticas, capazes de analisar e solucionar problemas mostra que devemos investir em novas técnicas de ensino instigando no aluno, o poder de investigação.

Não temos dúvidas de que a elaboração de uma sequência didática com aplicação de experimentos em sala de aula e levar os alunos para fazerem visitas a laboratórios ou centros de pesquisas científicas, dão muito mais trabalho. Mas sabemos que o trabalho será somente na elaboração desta sequência didática que depois de preparada, aplicada e reformulada se for necessário, estará pronta para ser aplicada quando necessário.

O pesquisador Alberto Gaspar falou sobre Atividades Experimentais no Ensino de Física (2011). Segundo o professor há uma porção de atividades que podem ser realizadas com material caseiro e em pouco tempo. Dá trabalho para preparar e, muitas vezes, o aluno não aprende. A dificuldade está em saber como trabalhar, ela não é um milagre e sim um recurso didático. Não podemos criar expectativas exageradas em cima dessa prática. Gaspar aponta uma nova visão da Teoria de Vigotski, pensador pioneiro na noção de que o desenvolvimento intelectual das crianças ocorre em função das interações sociais e condições de vida.

E notamos no convívio com alunos de diversas faixas etárias que este desenvolvimento intelectual não ocorre somente com crianças, mas também com adolescentes e adultos, pois todos relacionam o que aprendem com experiências de seu cotidiano.

No que diz respeito às atividades experimentais, Vigotski acreditava que o aluno aprende com o professor, uma ideia simples e óbvia, mas que foi revista nos últimos 50 anos. Na visão de Vigotski o cérebro não tem tudo o que a gente precisa para aprender, porque os conceitos de física não estão em nossa mente. Por isso, precisamos que o professor transfira seu conhecimento. Então, se você fizer uma atividade experimental sem explicar e guiar o aluno será como se não tivesse feito nada, porque ele não vai entender os processos.

Pensando nisso, percebemos nas aulas de física que para muitos alunos, alguns conceitos são abstratos e vimos à importância de demonstrações de experimentos, visitas a laboratórios e centros de pesquisas científicas para um melhor desenvolvimento da imaginação do aluno para a física.

Enfim, essa é a função do professor, explicar, apoiar e ajudar o aluno a compreender, Alberto Gaspar reforça que a Teoria de Vigotski resgata muito o papel da motivação, o aluno tem que querer aprender, se não houver a motivação ele não aprende.

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## Desenvolvimento do Trabalho

Esta sequência didática refere-se ao segundo semestre do ano letivo, pois o conteúdo é relativo aos 3º e 4º bimestres e em algumas das aulas foram apresentadas demonstrações para comprovação da teoria e em outras, os alunos fizeram as pesquisas e demonstrações como citado abaixo.

Começamos com o conceito histórico de matéria e átomo, sua divisão, cargas e submúltiplos. Discutimos os assuntos citados exemplificando com alguns problemas. Concluímos com atividade escrita em sala de aula e pesquisa para apresentação, quanto à evolução do átomo na antiguidade, passando por outros modelos defendidos como o modelo de Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr até o utilizado nos dias atuais. Após a apresentação dos grupos para os outros alunos da sala, foi montada uma linha do tempo e exposta para a observação de alunos de outras salas (ver figura 01 da apresentação e figura 02 da montagem da linha do tempo).

A seguir foi trabalhada a eletrização dos corpos com processos de eletrização por atrito, contato e indução. Foram demonstrados alguns processos de eletrização e solicitamos aos alunos, pesquisa sobre a série tribo elétrica e mais algumas demonstrações de eletrização elaboradas por eles. Concluímos com outra atividade escrita sobre o conteúdo.

Ainda desenvolvendo o assunto referente a átomo, discutimos uma situação problema quanto ao seu tamanho e como os cientistas estudam algo que não pode ser visto nem com o mais potente dos instrumentos. Vimos aqui um pouco de notação científica, Ernest Rutherford e sua 'Experiência de Espalhamento de Partículas Alfa', neste momento foi aplicada uma simulação deste experimento com tabuleiros quadrados e, sob eles, diversas figuras geométricas em que os alunos tinham que descobrir seu formato, apenas jogando bolinhas de gude e observando a trajetória que elas faziam (ver figura 03).

Na próxima atividade os alunos trabalharam com leitura e interpretação dos textos históricos e explicativos: 'O modelo atômico de Rutherford', 'Dados Quânticos' e 'Fótons e o efeito fotoelétrico' e responderam algumas questões. Após a atividade, discutimos os textos e tiramos dúvidas que surgiram durante a leitura e a discussão.

Demos continuidade à sequência didática e o assunto foi espectroscopia, onde os alunos tiveram que identificar alguns elementos químicos através da série de Balmer, leis de Kirchhoff através de experimentos realizados com espectroscópios que foram confeccionados pelos alunos e utilizados para analisar alguns tipos de espectros e gases contidos nas fontes de luzes analisadas na sala de aula (ver foto 04).

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Após a aplicação desta atividade, os alunos entenderam como se pesquisa, por exemplo, um efeito fotoelétrico, suas aplicações tecnológicas, fenômenos nucleares como a radioatividade e seu vínculo ao nosso cotidiano como na medicina e em outras áreas.

Neste instante iniciamos o uso do Caderno de Física do Estado de São Paulo 4º bimestre.

Começamos com a ciência no Brasil destacando o brasileiro César Lattes e sua descoberta o méson ¶, partícula importante que interage entre prótons e nêutrons no interior do núcleo atômico e que foi detectada por ele utilizando um acelerador de partículas. Surge aqui a primeira situação problema. O que é um acelerador de partículas? Então os alunos fizeram uma pesquisa e discutimos em sala de aula algumas das informações encontradas, relacionando com o assunto que vimos no 3º bimestre.

Neste momento, realizamos a visita ao Acelerador de Partículas 'Pelletron' no Instituto de Física da USP-Butantã (da figura 05 até a figura 11), onde os alunos antes de visitarem o acelerador de partículas, tiveram uma palestra com um dos pesquisadores ou do LHC e do Pelletron e também tiveram a oportunidade de interagir com um cientista tirando dúvidas referentes ao assunto com perguntas que foram formuladas com antecedência para que a visita tivesse organização e um melhor aproveitamento.

Voltando a sala de aula, discutimos nossa visita associando a vários assuntos que estudamos e demos continuidade a o Caderno de Física do 4º bimestre, estudando aceleradores de partículas e a origem de novas partículas.

## Ilustrações

Abaixo, algumas ilustrações referentes a aplicações de parte desta sequência didática, para turmas dos 3º anos Regular e EJA.

Figura 01: Apresentação da Evolução do Átomo

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Figura 02: Montagem da Linha do Tempo

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Figura 03: Simulação do Espalhamento de Rutherford

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Figura 04: Estudo dos espectros através de lâmpadas

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Figura 05: Palestra antes da visita ao Pelletron

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Figura 06: Visita ao Acelerador de Partículas

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Figura 07: Visita ao Pelletron

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Figura 08: Visita ao Pelletron

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Figura 09: Parte do acelerador de Partículas

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Figura 10: Sala de controle do Acelerador de Partículas

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Figura 11: Acelerador de Partículas 'Pelletron'

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## Considerações

Quando demonstramos experimentos em sala de aula e levamos os alunos para visitar centros de pesquisas, como por exemplo, um Acelerador de Partículas tem o objetivo tornar as aulas de Física mais interessantes e motivadoras, instigando nos alunos o construtivismo para que formem suas próprias ideias, através de percepções e observações do que está em nosso cotidiano e muitas vezes não percebemos ou não sabemos.

Queremos também que essas novas técnicas de ensino facilitem a compreensão dos alunos e que assuntos sobre, Matéria, Átomo, Núcleo Atômico, Radioatividade e Partículas Elementares se tornem discussões de fácil entendimento, que os alunos saibam sobre o que estamos falando na sala de aula, que aprendam a relacionar esses assuntos ao nosso cotidiano e que expliquem sua representação na sociedade, no avanço da tecnologia e com isso que também percebam a necessidade do conhecimento científico.

Foi percebido um maior interesse dos alunos durante as aulas de Física, após as mudanças didáticas. Os alunos passaram a entender melhor quando passamos a trabalhar mais contextos que explicavam tantos cálculos que não sabiam do que se tratava.

Muitos sugerem tais mudanças, mas, poucos as colocam em prática e cabe ao professor que está na sala de aula, o papel de direcionar os alunos e ensinar a 'temida' disciplina de Física com maior clareza e prazer.

## Referências

GASPAR, Alberto; MONTEIRO, Isabel Cristina de Castro. As atividades experimentais de demonstração em ensino de física. In: VI Reunião Técnica do programa de pós-graduação em educação para ciência, 2001, Bauru - SP, 2001.

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PIETROCOLA, Maurício; POGIBIN, Alexander; Andrade, Renata de; Romero, Talita Raquel. Física em Contexto: pessoal, social e histórico. 1. ed. São Paulo: FTD, 2011.

MUNHOZ, Marcelo; GURGEL, Ivã. A Inserção da Física Moderna no Ensino Médio através do Estudo de Aceleradores de Partículas. 3º Encontro USP 2012. São Paulo. Trabalho Acadêmico.

Caderno de Física do Estado de São Paulo. 3º ano do Ensino Médio. Vol. 3.

Caderno de Física do Estado de São Paulo. 3º ano do Ensino Médio. Vol. 4.

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