Uso de experimentos simples como elemento motivador ao estudo de Física

## Uso de experimentos simples como elemento motivador ao estudo de Física

## Alexandre Peixoto do Carmo 1 , Pedro Luiz Soares de Carvalho , Matheus 2 Pereira Lacerda 3

- 1 Instituto Federal Fluminense - campus Cabo Frio, apcarmo@iff.edu.br
- 2 Instituto Federal Fluminense - campus Cabo Frio, pedru\_ac@hotmail.com

## Resumo

Neste trabalho serão apresentados a proposta e os resultados obtidos pelo projeto de extensão intitulado "Caravana da Física" desenvolvido entre os anos 2012 e 2013 no Instituto Federal Fluminense - campus Cabo Frio. Um dos objetivos do projeto em questão foi engajar estudantes do curso de Licenciatura em Física, do campus Cabo Frio, em atividades de divulgação científica e confecção de experimentos motivadores para o ensino de Física, visando uma formação complementar desses futuros docentes nestas temáticas. O campo de atuação do projeto "Caravana da Física" teve como objetivo promover a divulgação científica junto as escolas de ensino fundamental e médio da Região dos Lagos do Estado do Rio de Janeiro. Com uma proposta educacional centrada em associar o prazer da descoberta dos fenômenos naturais ao saber científico, de forma lúdica e divertida buscando a motivação dos estudantes das escolas ao estudo de Física. O projeto teve êxito na formação docente e na motivação de estudantes da educação básica, participando de eventos para a promoção e divulgação científica e visitas à escolas da educação básica.

Palavras-chave : Experimentos de Física; Motivação; Ensino de Física.

## Proposta do Projeto

O projeto de extensão "Caravana da Física", desenvolvido no Instituto Federal Fluminense campus Cabo Frio (IFFluminense - Cabo Frio) entre 2012 e 2013, teve como proposta básica atuar de forma indissociável na tríade ensinopesquisa-extensão. O foco principal do projeto foi levar à comunidade externa a possibilidade de adquirir conhecimento desenvolvido no campus e promover a divulgação científica. Para alcançar o objetivo proposto foi preciso desenvolver pesquisas sobre a construção e utilização didática de experimentos de Física na educação básica. A pesquisa e planejamento realizados para a execução do projeto possibilitou aos estudantes do curso de Licenciatura em Física, do IFFluminense Cabo Frio, aprender sobre como inserir experimentos de Física de forma lúdica buscando a motivação dos estudantes da educação básica. O alinhamento entre ações voltadas, respectivamente, para extensão, pesquisa e ensino tornaram o projeto eficaz no que diz respeito a indissociabilidade desses pilares institucionais.

O projeto foi dividido em três etapas: definição dos experimentos; construção dos experimentos; apresentação do projeto. Essas etapas foram executadas de forma sequencial para cada experimento, porém ao analisar a execução do projeto como um todo não será possível definir, de forma temporal, cada etapa. Essa indeterminação temporal das etapas no projeto ocorreu devido à execução contínua de cada etapa, levando sempre em consideração os resultados alcançados em cada

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26 a 30 de janeiro de 2015

apresentação para definir quais, e como, novos experimentos seriam utilizados em apresentações futuras.

Um dos grandes desafios do projeto foi romper a inércia dos estudantes da educação básica no tocante à participação efetiva das atividades, interagindo com os experimentos e questionando os integrantes da equipe sobre os resultados visualizados nos experimentos. A forma mais eficiente encontrada para superar esse desafio foi aguçar a curiosidade dos estudantes sobre os temas abordados, levandoos a deixar a timidez de lado em prol da busca de novos conhecimentos.

## Justificativa

É conhecida a crescente demanda por professores na área de Ciências Naturais, e principalmente em Física (Amorim, 2008). Por essa razão o número de cursos de formação de docentes vem crescendo de forma significativa nos últimos anos. No entanto, mais importante que alcançar números de egressos desses cursos, é fundamental o compromisso com uma formação humanística e propedêutica objetivando a qualidade desses egressos. Segundo Freitas e Villani (2002):

- "A formação dos professores de ciências, geralmente, tem sido pensada como tentativa de produzir uma reflexão teórica sobre o tema. Tem-se como perspectiva a construção de novas estratégias para a formação de recursos humanos para a educação de forma a incorporar as mudanças dos sistemas produtivos que exigem um novo perfil profissional capaz de localizar os desafios mais urgentes de uma sociedade 'multimídia e globalizada', em que o rápido desenvolvimento científico e tecnológico, impõe uma dinâmica de permanente reconstrução de conhecimento, saber, valores e atitudes. Se quisermos ser um pouco mais critico, podemos também nos perguntar quais são as alienações fundamentais de tal sociedade que seria interessante enfrentar, a fim de que a formação de professores de ciências contribua para mudanças culturais e sociais possíveis e desejáveis.

Neste contexto é preciso fazer uma reflexão crítica sobre quais as alternativas de abordagem produzem um processo ensino-aprendizagem mais eficiente, tendo em mente a seguinte questão: como motivar estudantes que por meio de um clique tem acesso a imensuráveis fontes de informações? Dessas reflexões é comum em alguns docentes o reconhecimento do desestímulo e desinteresse dos estudantes da educação básica em aprender os fundamentos das áreas de ciências, sobretudo das ciências exatas que exige algum ferramental matemático. O modelo tradicional de ensino tem se limitado apenas á resolução de problemas e exercícios e é por isso que Carvalho (2011) aponta que:

"A didática habitual de resolução de problemas costuma impulsionar a um operativismo abstrato, carente de significado, que pouco pode contribuir a uma aprendizagem significativa"

## Na esteira dessa reflexão D'Ávila (1999) enfatiza que:

"O aluno sempre levara para a sala de aula, concepções construídas a partir das suas interações com a realidade, ou seja, o meio em que vive é de fundamental importância para conhecer como pensam esse aluno, como eles percebem e compreendem os fenômenos que serão estudados.'

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Diante do exposto somos levados a concluir que uma abordagem interessante para o ensino de ciências seria a utilização de metodologias que ilustre para os estudantes os fenômenos naturais e as suas aplicabilidades na vida cotidiana. Porém, para a inclusão de aulas que faça parte do cotidiano do aluno (como instrumentos do pensamento e não apenas reduzida a repetição de conceitos) é preciso que o processo de formação dos professores de ciências incorpore esta perspectiva. Dessa forma, a formação docente deve ser constituída de forma a estimular o uso dessa opção em sua prática de ensino.

O modelo tradicional com aulas teórica expositiva, mesmo sendo em muitos dos casos o modelo com menor custo e necessidade de infraestrutura, deve ser complementada com práticas que potencialize o entendimento dos conceitos das ciências, mesmo demandando maiores recursos. Segundo Smith (1975) o trabalho prático deveria ser considerado o foco central das disciplinas de ciências. Krasilchik (2004) também defende o uso de aulas praticas de laboratório e afirma que somente através da prática os alunos tem contato com os resultados não previsto e suas interpretações, estimulando a investigação e o raciocínio. Dessa forma a utilização de experimento didático é uma alternativa para o estímulo e motivação dos estudantes para o estudo de temas relacionados as Ciências da Natureza, em particular à Física.

No entanto não basta apresentar experimentos com roteiro que torne a atividade em uma simples execução de tarefas e análise de hipóteses e conclusões já prontas como é utilizada na maioria das vezes. As Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais (Brasil, 2002) já demonstravam de forma clara a necessidade de utilizar experimentos contextualizados nas aulas de Física, e as Diretrizes Curriculares Nacionais da Educação Básica (Brasil, 2013) aponta na mesma direção. Indo de encontro com as demandas atuais, o projeto "Caravana da Física" busca atuar tanto no estímulo dos estudante da educação básica, como também atuar na formação de professores com enfoque em aulas práticas com uso extensivo de experimentos, que permita a implementação de estratégias didáticas mais variadas possíveis.

## Metodologia

Tendo em vista a formação docente, é vital que o projeto "Caravana da Física" seja estruturado de forma que os estudantes do curso de Licenciatura em Física envolvidos no projeto atuem na elaboração dos experimentos. Esses experimentos buscam expor os fundamentos da Física de forma mais simplificada e prática possível. A ideia é que esses experimentos possam ser reproduzidos de forma fácil pelos envolvidos no projeto e também pelos professores da rede básica.

Do ponto de vista da divulgação científica, é importante que os experimentos desenvolvidos tenham relevância no contesto histórico do desenvolvimento da ciência, além de permitir a interatividade por parte dos estudantes da educação básica. A linguagem utilizada na exposição dos experimentos é de fundamental importância, tendo como princípio a simplificação de conceitos de forma a atingir um público mais amplo.

- . Na escolha dos experimentos utilizados foi levado em consideração a simplicidade de construção, a relevância do tema para a educação básica e sempre tendo em vista o caráter lúdico do projeto e o estímulo a curiosidade dos estudantes. A utilização de materiais de baixo custo e de fácil aquisição também foi levado em

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consideração durante a elaboração dos experimentos. Com os experimentos montados e a pedagogia de exposição estabelecida, o projeto passou para a fase de visitas as escolas de educação básica na Região dos Lagos do Estado do Rio de Janeiro.

Todo trabalho de apresentação dos experimentos é feito em parceria entre docente responsável e estudantes do curso de Licenciatura em Física. Esse método constitui uma base relevante, já que os estudantes envolvidos no projeto ainda se encontram em formação para a docência e devem ser preservados de situações constrangedoras. Durante as apresentações a liberdade criativa é estimulada os estudantes da educação básica podem propor intervenções nos experimentos criando uma atmosfera mais atrativa e envolvente.

## Execução do projeto

Cada experimento desenvolvido no projeto "Caravana da Física" foi elaborado seguindo duas etapas: definição dos experimentos; construção dos experimentos. Na primeira etapa os estudantes do curso de Licenciatura em Física do IFFluminense - Cabo Frio realizaram pesquisa e seleção de experimentos, além de elaborarem a metodologia pedagógica de apresentação, seguindo os critérios apresentados anteriormente. A segunda etapa compreendeu a confecção dos experimentos e adaptação pedagógica de algumas montagens didáticas comerciais. Nesta etapa ainda foram realizados testes para confirmar o correto funcionamento dos experimentos. A medida que o projeto foi sendo desenvolvido, e os experimentos iniciais foram apresentados, novos experimentos e metodologias foram desenvolvidos. O projeto dispunha dos seguintes experimentos ao término das atividades:

- · Trilho de ar de tubo de PVC;
- · Plataforma deslizante de madeira e lona;
- · Braço mecânico hidráulico com seringas;
- · Eletroímã com prego e bateria de 9V;
- · Momento angular com alteres e roda de bicicleta;
- · Foguete hidráulico de garrafa PET;
- · Foguete de álcool etílico com garrafa Pet;
- · Banco de emprego;
- · Linha de campo magnético com limalha de ferro;
- · Gerador elétrico;
- · Convecção do ar aquecido;
- · Periscópio.

Um ponto importante na execução do projeto consistiu na elaboração da metodologia utilizada na exposição dos experimentos aos estudantes da educação básica e a elaboração de textos didáticos abordando os conceitos de Física básica presente em cada experimento.

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A apresentação dos experimentos ocorreu durante a Semana Nacional de Ciência e Tecnologia de 2012 no IFFluminense - Cabo Frio e na Feira de Ciências do Município de Iguaba Grande - RJ. O projeto visitou escolas nas cidades de Armação dos Búzios, Cabo Frio e Arraial do Cabo, todas pertencentes a Região dos Logos do estado do Rio de Janeiro.

## Resultados alcançados

O primeiro resultado perceptível do projeto "Caravana da Física" foi a atuação dos estudantes do curso Licenciatura em Física na preparação dos experimentos e nas metodologias de abordagem. Foi evidente o empenho desses estudantes e o quanto o projeto contribuiu na formação deles. O projeto teve dois bolsistas, com bolsa fornecida pelo IFFluminense, durante todo o tempo de execução. Um ponto importante que deve ser resaltado é a colaboração voluntária, de forma esporádica, de mais três estudantes do curso de Licenciatura em Física, esse fato confirma o empenho por parte dos estudantes e o reconhecimento desse projeto na formação deles.

A participação na Semana Nacional de Ciências e Tecnologia de 2012 promovida pelo IFFluminense - Cabo Frio em parceria com o Ministério de Ciência e Tecnologia funcionou como uma prévia para as visitas nas escolas. A figura 1 traz uma foto da apresentação sobre a conservação do momento angular durante o evento. A possibilidade de visualizar o fenômeno de conservação do momento angular, interagindo com o experimento, atraiu a atenção dos estudantes abrindo caminho para a explicação da teoria do fenômeno.

Figura 1: Experimento demonstrando o princípio de conservação do momento angular.

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A figura 2 traz outra foto da apresentação na Semana Nacional de Ciências e Tecnologia de 2012. Nessa foto pode ser visto a apresentação de um conjunto de experimentos, entre eles o trilho de ar que reproduz um movimento uniforme, o periscópio e as linhas do campo magnético. Alguns estudantes da educação básica afirmaram já conhecer o experimento das linhas de campo magnético, porém não conseguiram explicar o fenômeno. Esse fato mostra a relevância da metodologia pedagógica adotada na apresentação do experimento. Após as explicações

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promovidas pela equipe do projeto "Caravana da Física" os estudantes da educação básica foram capazes de identificar outros fenômenos relacionados ao campo magnético, além de questionarem sobre tópicos corelatos, demonstrando interesse na busca pelo conhecimento.

Figura 2: Demonstração dos experimentos do trilho de ar e linhas de campo magnético.

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Durante a visita na Escola Estadual Renato Azevedo no município de Cabo Frio - RJ, a interação com os estudantes foi o ponto alto. Na figura 3 vemos alguns momentos dessa visita. O estudo tradicional de óptica, que muitas vezes é considerado maçante pelos estudantes, deu lugar a brincadeiras descontraídas utilizando o periscópio. Acompanhada da explicação teórica sofre o fenômeno de construção de imagens em espelhos planos, a metodologia utilizada para abordar o tema foi amplamente elogiada pelos estudantes e professor da educação básica. A interação com o experimento sobre a conservação do momento angular novamente foi intensa por parte dos estudantes, produzindo uma maior fixação do conteúdo.

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Figura 3: Visita a Escola Estadual Renato Azevedo

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Outro ponto alto do projeto foi devido ao convite recebido para participar da feira de ciências do município de Iguaba Grande - RJ. Nesse evento foi possível interagir com um número significante de estudantes de uma só vez. Essa participação resultou em uma maior visibilidade do projeto. Na figura 4 temos uma foto da participação nesse evento. Com forte presença de estudantes do ensino fundamental, os experimentos interativos representaram uma forma descontraída de aprender. Destaque para o "banco de pregos" (que muitos tiveram medo de sentar no início); "foguete hidráulico com garrafa PET" e o "braço mecânico hidráulico com seringas"

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Figura 4: Participação na feira de ciências do município de Iguaba Grande - RJ

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## Conclusão

Os resultados obtidos no projeto "Caravana da Física" desenvolvido entre 2012 e 2013 no IFFluminense - Cabo Frio foram satisfatórios em todos os aspectos. O projeto se mostrou potencialmente promissor na união de atividades de pesquisa, ensino e extensão, contribuindo para a formação docente no curso de Licenciatura em Física e na divulgação científica na Região dos Lagos do estado do Rio de Janeiro.

Ficou evidente durante as apresentações que em um primeiro momento os estudantes da educação básica, independente do ano que estão cursando, apresentam certa resistência à interação com os experimentos e um receio a assuntos relacionados à disciplina de Física. Porém atuando de forma contextualizada e com o uso dos experimentos interativos foi possível levar a beleza da Física aos estudantes da educação básica, promovendo a motivação necessária para que eles se interessem por novos conceitos na área.

## Referências

AMORIM, Luís. Reunião da SBPC na Baixada: Demanda por professores de Física só seria atendida em 84 anos com o número de formados hoje. Jornal da ciência/Notícias nº 3509: 2008. Disponível em: &lt;http://www.jornaldaciencia.org.br/edicoes/?url=http://jcnoticias.jornaldaciencia.org. br/2-reuniao-da-sbpc-na-baixada-demanda-por-professores-de-fisica-so-seriaatendida-em-84-anos-com-o-numero-de-formados-hoje/&gt; Acesso em: 10 abr. 2012.

BRASIL. Diretrizes Curriculares Nacionais Educação Básica. Ministério da Educação. Secretária de Educação Básica. Secretaria de Educação Continuada, Alfabetização, Diversidade e Inclusão. Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica. Conselho Nacional da Educação. Câmara Nacional de Educação Básica: Brasília (DF), 2013.

\_\_\_\_\_\_. PCN+ Ensino Médio: Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Vol. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Ministério da Educação. Secretária de Educação Básica e Tecnológica: Brasília (DF), 2002.

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CARVALHO, Anna Maria Pessoa de; Gil-Pérez, Daniel. Formação de professores de ciências: tendências e inovações. 10 ed. São Paulo: Cortez / Coleção questões da nossa época vol. 28, 2011. 128 p.

D'ÁVILA, Ana Rita Lourenço Nogueira. Utilização de Materiais de Baixo Custo no Ensino de Física . Bauru-SP: UNESP, 1999. 82p. Monografia, Curso de Especialização em Ensino de Ciências e Matemática - Área de Concentração: Física, Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista "Júlio de MEsquisa Filho" campus de Bauru, Bauru, 1999.

FREITAS, D.; Villani, A. Formação de professores de Ciências: um desafio sem limites. Investigações em Ensino de Ciências. Porto Alegre: 2002. v. 7, n. 3, p. 215-230. Disponível

em: &lt;http://www.if.ufrgs.br/ienci/artigos/Artigo\_ID90/v7\_n3\_a2002.pdf&gt; Acessado em 10 abr. 2012.

KRASILCHIK, M. Prática de ensino de biologia. 4. ed. São Paulo: Edusp, 2004. 197 p.

SMITH, K. A. 1975. Experimentação nas Aulas de Ciências. In: CARVALHO, A. M. P.; VANNUCCHI, A. I.; BARROS, M. A.; GONÇALVES,M. E. R.; REY, R. C. 1998. Ciências no Ensino Fundamental: O conhecimento físico. 1ª Ed. São Paulo: Editora Scipione. p. 22-23.

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