Participação de professores em uma proposta interdisciplinar, para trabalhar Física Moderna

## PARTICIPAÇÃO DE PROFESSORES EM UMA PROPOSTA INTERDISCIPLINAR, PARA TRABALHAR FÍSICA MODERNA

## Gleyce Kelly Mesquita dos Santos , Dicleyson Pereira da Rocha , Renato 1 2 Germano 3

- 1 Universidade Federal do Piauí/Departamento de Física/kellymesquitafis@hotmail.com
- 2 Universidade Federal do Piauí/Departamento de Física/dicleysonrocha@hotmail.com
- 3 Universidade Federal do Piauí /Departamento de Física/rgermano@ufpi.edu.br

## Resumo

Neste trabalho propomos a professores de ciências (física, química, biologia e ciências da natureza) uma alternativa de trabalhar a Física Moderna em sala de aula com um experimento de baixo custo e que tenha significativa relevância no processo de ensino e aprendizagem dos alunos. Levando em conta diferentes métodos de ensino, propusemos a esses professores a possibilidade de trabalharem em conjunto, um tema pouco explorado no Ensino Médio. Dessa forma, usamos uma técnica muito utilizada em pesquisas de materiais chamada Espectroscopia, tendo como foco principal tópicos de Física Moderna, mas dando subsídios de forma abrangente para o estudo nas outras disciplinas. Assim, executamos uma oficina em que realizamos uma microaula introdutória sobre o conteúdo e sobre a técnica a ser aplicada, construímos espectroscópios e espectrofotômetros caseiros de baixo custo e realizamos medidas de absorção de extratos de Clorofila e Caroteno que são substâncias biológicas responsáveis pela pigmentação de alguns vegetais. Ao final da oficina aplicamos um questionário aos professores com o intuito de verificar se a atividade poderia ser reproduzida no ensino médio como método de ensino, além de proporcionar aos professores um leque de possibilidades no que se refere a sua capacidade criativa e intelectual ao tratar de alguns conteúdos.

Palavras-chave : Espectroscopia, Ensino de Ciências, Interdisciplinaridade.

## Introdução

Um dos conteúdos pouco explorado nas aulas de Física do Ensino Médio é a Física Moderna, os motivos são variados carga horária reduzida da disciplina, falta de base dos alunos, programa dos exames vestibulares, o difícil acesso às metodologias que facilitem a compreensão do assunto entre outros[1,2].

Uma proposta de amenizar este problema seria a atuação de vários profissionais da área das ciências em conjunto ou através de oficina[3], visto que existe um projeto de lei número 6.840/2013 [4] que propõe uma mudança na grade curricular do ensino médio, organizando e distribuindo as disciplinas por áreas de conhecimento. Procuramos nesse trabalho oferecer uma forma de trabalhar um conteúdo de física juntamente com conteúdos de biologia, química e ciências

natureza. Assim, executamos uma oficina visando a formação continuada dos professores, utilizando uma metodologia de fácil acesso. Apresentamos uma metodologia chamada Espectroscopia que é uma técnica muito utilizada para estudar propriedades físico-químicas de substâncias e materiais através da análise de transmissão ou absorção de radiações incidentes sobre as mesmas [5]. A partir do estudo dessa técnica muitas descobertas foram possíveis, tais como: a composição

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

do Sol e de outras estrelas, a idade de pinturas rupestres ou mesmo identificar se uma obra de arte é autêntica ou não [6].

Construímos para essa oficina espectroscópios e espectrofotômetros de grade de difração [7] de baixo custo para a facilitar a reprodução em sala de aula, visto que os recursos para esses tipos de trabalhos são geralmente muito caros e inacessíveis.

Com esse método os professores de física podem trabalhar conceitos de radiações e suas interações com os sistemas biológicos, bem como os professores de biologia podem trabalhar a caracterização de materiais biológicos ressaltando o fato de que cada extrato a ser trabalhado, possui uma espécie de 'impressão digital' que é identificado a partir do seu espectro de absorção ou emissão. Os professores de química, por sua vez, podem abordar a estrutura das moléculas das amostras estabelecendo um padrão de identificação delas conforme submetidas à radiação. Cabe-se até a possibilidade de incluir os professores de matemática no que se refere a construção e interpretação dos gráficos para a análise.

Uma outra forma de trabalhar esse tema seria por métodos de projetos. Os alunos aprendem de forma diferenciada, oportunizando a relação entre diferentes conteúdos acerca de situações-problemas, os quais podem ser produzidos ao longo do período letivo, proporcionando também a exposição dos trabalhos produzidos ao fim do ano ou semestre [8].

## Classificação das radiações

Quando incidimos uma radiação com elevado nível de energia, comprimentos de onda muito pequenos, esta pode ser capaz de arrancar um elétron da nuvem eletrônica de um átomo. Essa alteração caracteriza a radiação como ionizante [9] No . entanto, quando a energia da radiação incidente não é suficientemente grande para arrancar uma partícula de um átomo mas é suficiente para transportar uma partícula de um nível eletrônico para outro superior, dizemos que essa radiação é nãoionizante excitante pois apenas excita o átomo com suas transmissões de partículas em vários níveis de energia.

## Desenvolvimento da Oficina

## Espectroscópio e espectrofotômetro

O espectroscópio permite observar o espectro de emissão ou absorção característico de certas substâncias ou moléculas. O espectrômetro é um aparelho que transforma a visualização espectroscópica em informação quantitativa. Tecnicamente espectrofotômetro é um espectrômetro que utiliza a região do visível e regiões circunvizinhas do espectro eletromagnético.

## Construção de espectroscópio

Para a construção do espectroscópio precisamos decompor a luz branca, para isso utilizamos um CD, que funcionou como uma espécie de grade de difração.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Confeccionamos uma caixinha de papel cartão preto, colamos um pedaço de CD em uma das extremidades e fizemos um pequeno corte na outra extremidade [10].

## Construção de espectrofotômetro

A ideia consiste em fazer uso do CD [11] como elemento óptico monocromador, pois funciona como uma grade de difração. Ele dispersa a luz branca da fonte de iluminação, formando um espectro eletromagnético que é projetado (por reflexão ou por refração) sobre a amostra. Para isto, ele é montado sobre uma base giratória que permite controlar qual faixa de cor estará incidindo na amostra. A intensidade da radiação luminosa que atravessa a amostra é detectada por um sensor (LDR) e registrada no multímetro.

Para a execução do experimento utilizamos duas substâncias biológicas distintas que tivessem uma absorção na região visível do espectro.

As radiações que possuem comprimentos de onda na faixa do visível e na faixa do espectro ultravioleta possuem, elevado potencial, de excitação eletrônica. Sabendo disso, utilizamos substâncias que alterassem sua estrutura na faixa do visível, pois o nosso espectrofotômetro apenas analisa nessa faixa. Assim, utilizamos a Clorofila [12] que é uma substância biológica contida nas plantas e alguns vegetais, responsável pela coloração verde das folhas e o Caroteno que também é uma substância biológica que é responsável pela pigmentação alaranjada contida em cenouras. Isso facilitou o nosso trabalho pois são substâncias de fácil acesso, totalmente de acordo com um dos objetivos do trabalho.

## Metodologia

Sujeitos da Pesquisa : realizamos o convite a todos os professores das áreas de Ciências das escolas conveniadas ao Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID/UFPI) na cidade de Teresina-PI. Participaram dessa atividade onze professores de escolas da rede pública de ensino, sendo sete de Física, dois de Química e dois de Biologia. A oficina foi executada em um sábado no Laboratório Interdisciplinar de Formação de Educadores (LIFE) na Universidade Federal do Piauí, no qual foi ministrada a atividade por um professor coordenador de área e dois alunos bolsistas do PIBID-Física

Primeiramente apresentamos o conteúdo de Física Moderna conveniente para o trabalho, e a técnica de Espectroscopia em forma de aula expositiva dialogado (ver figura 1). Logo após, partimos para o lado prático da oficina com a produção de espectroscópios caseiros, cada participante ficou responsável pela produção de um espectroscópio feito com papel cartão e CD. Após esta etapa, analisou-se os espectros de diferentes fontes de luz, como a luz da lâmpada de mercúrio, a luz proveniente do Sol e luz de lâmpadas incandescentes.

Posteriormente apresentamos o espectrofotômetro caseiro (ver figura 3), confeccionado anteriormente pelos bolsistas para a realização dessa oficina visto que a confecção do mesmo requer muito tempo, e realizamos medidas de extratos de Clorofila e Caroteno (ver figura 2).

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Ao final, entregamos um questionário aos participantes a fim de verificar a viabilidade para a reprodução desta oficina no ensino básico.

<!-- image -->

Figura 1: Aula introdutória.

<!-- image -->

Figura 2: Realizando as medidas.Figura 3: kit didático produzido na oficina: espectroscópio e espectrofotômetro de baixo custo.

<!-- image -->

## Resultados e discussão

Notamos que trabalho foi bem aceito pelos professores, como podemos ver no gráfico 1, os quais consideraram entre os elogios: bem didático, interativo, curioso, acessível e inovador. O fato de termos apresentado uma proposta acessível e de baixo custo possibilita que o mesmo possa ser incluído nos planos de aula de alguns professores com algumas pequenas adaptações para os alunos do ensino básico. Dentre as adaptações destacadas pelos professores, estava a melhor do material com relação a sua sensibilidade, pois requeria paciência ao encontrar um ponto correto para que o LDR detectasse a luz que passava pela amostra. Outra adaptação a ser feita é a preocupação de escolher um local bem escuro para realizar as medidas pois para que a amostra seja detectada pelo LDR o espectro deve aparecer com uma cor bem intensa.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Gráfico 1: Quando perguntamos o que os professores acharam da oficina.

<!-- image -->

Quando perguntamos se seria possível a reprodução do trabalho no ensino básico, as respostas foram unanimes no quesito 'sim' (ver gráfico 2). Apenas 20% dos professores disseram que deveria ser feita algumas alterações. Isso seria bem viável visto que o trabalho apresenta apenas uma proposta de aplicação do conteúdo, mas oferece plenos subsídios para a construção de novas formas de se trabalhar o tema.

Gráfico 2: Opinião dos professores com relação a reprodução do trabalho em sala de aula.

<!-- image -->

Como podemos ver no gráfico 3, com relação a inserção de Física Moderna no ensino básico, as opiniões variam, alguns consideram que seja fundamental, outros dizem que é importante mas admitem não incluir nos seus planejamentos. Uma parcela de 29% considera que a inclusão desses tópicos seria uma boa opção, visto que geralmente não são incluídos nas aulas.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Gráfico 3: Opinião dos professores com relação a inclusão de tópicos de Física Moderna.

<!-- image -->

Algumas das dificuldades encontradas, de acordo com a opinião dos professores (ver gráfico 4), são as salas de aulas superlotadas, a montagem do material (visto que requer mais tempo), o planejamento da atividade e o domínio do conteúdo pelo professor. Essas dificuldades, foram consideradas por eles apenas um empecilho na execução, mas de forma alguma funcionaria como fator relevante para a não execução do trabalho. Os outros 20% dos professores não encontraram nenhuma dificuldade que impedisse essa atividade.

Gráfico 04: Opinião dos professores sobre as principais dificuldades na execução do trabalho.

<!-- image -->

## Considerações Finais

Nesse trabalho apresentamos uma proposta para trabalhar Física Moderna nas escolas as quais possuem muitos recursos tecnológicos para as atividades experimentais, além de preparar os professores para que esses tipos de conteúdos não passem despercebidos em suas aulas e seja tratado de forma prática e dinâmica.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Tendo em vista o público alvo desse trabalho, observamos que todos os professores sentiram-se motivados com a proposta. A dificuldade atualmente existente nas disciplinas das ciências, torna-o simplesmente refém dos livros didáticos, que apesar de oferecerem muitas propostas experimentais, aparece muitas vezes distante do cotidiano dos alunos tornando-os inacessíveis.

Há também a dificuldade de se trabalhar alguns conteúdos, como é o caso da Física Moderna que muitas das vezes não são abordados pelos professores de física, por conta da sua complexidade. No entanto, esse trabalho proporcionou a expansão na abordagem do assunto além de possibilitar a participação de outros professores das áreas das ciências considerando também os seus conteúdos de relevância na grade curricular do ensino básico.

Durante a aula em que introduzimos o assunto, podemos notar que os professores se manifestaram de uma forma muito construtiva dando opiniões de como trabalhar em cada área. Os professores de Biologia ficaram empolgados com a ideia de poder ensinar a extrair a Clorofila e o Caroteno bem como trabalhar a função dos pigmentos nas plantas. Os professores de Química se manifestaram com relação a interpretação de gráficos referentes a absorção. Os professores de Física gostaram bastante da oficina pois puderam conhecer uma forma de trabalhar Física Moderna com o auxílio dos colegas de trabalho, além de ser uma proposta dinâmica e inovadora na sala de aula.

Portanto, de acordo com as respostas dos questionários, consideramos que trabalho foi bem sucedido tornando-se uma excelente proposta para a difusão do conhecimento no que se refere a novos tipos de métodos para ensinar Física Moderna. Vale ressaltar que há a possibilidade de readaptação do trabalho para outros públicos-alvo, além de que sua reprodução estimula o aspecto cognitivo e criativo dos professores.

## Agradecimentos

Gostaríamos de agradecer à CAPES pelo apoio através do PIBID, e pelo apoio do LIFE/CCN/UFPI por ter nos concedido o espaço para a realização do trabalho.

## Referências

[1] OLIVEIRA, Fabio Ferreira de; VIANNA, Deise Miranda; GERBASSI, Reuber Scofano. Física moderna no ensino médio: o que dizem os professores. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 29, n. 3, p.447-454, 12 abr. 2007.

[2] DOMINGUINI, Lucas. Física Moderna no ensino Médio: com a palavra os autores dos livros didáticos do PNLEM. Revista Brasileira de Ensino de Física, [S.I.] v. 34, n. 2, 2502, 20 abr. 2012.

[3] CAVALCANTE, Marisa Almeida; TAVOLARO, Cristiane R. C.. Uma oficina de Física moderna que vise a sua inserção no ensino médio. Cad. Cat. Ens. Fís., [S.I.], v. 18, n. 3, p.298-316, dez. 2001.

[4] BRASIL. Projeto de lei n.º 6.840, de 2013. Altera a Lei nº 9.394, de 20 de dezembro de 1996, que estabelece as diretrizes e bases da educação nacional, para

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

instituir a jornada em tempo integral no ensino médio, dispor sobre a organização dos currículos do ensino médio em áreas do conhecimento e dá outras providências. Disponível em:&lt;

http://www.camara.gov.br/proposicoesWeb/prop\_mostrarintegra?codteor=1200428&amp;fil ename=PL+6840/2013&gt;. Acesso em: 15/05/2014

[5] LORETO, É. LS; SEPEL, LMN; SARTORI, PHS Radiações, moléculas e genes: atividades didático-experimentais. 2008.

[6] DE FARIA, Dalva L. A. . A Espectroscopia Raman revelando a química das obras de arte. Disponível em:&lt;http://crq4.org.br/default.php?p=texto.php&amp;c=quimicaviva\_quimica\_e\_arte\_espec \_raman&gt; Acesso em 15/05/2014

- [7] HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J. Fundamentos de física, volume 4.8ªed. Rio de janeiro: LTC 2007.

[8] ESPÍNDOLA, Karen. A pedagogia de projetos como estratégia de ensino para alunos da educação de jovens e adultos: em busca de uma aprendizagem significativa em Física. 2005.

[9] YOSHIMURA, Elisabeth Mateus. Física das Radiações: interação da radiação com a matéria. Revista brasileira de física médica, v. 3, n. 1, p. 57-67, 2009.

[10] YOUNG, H.; FREEDMAN, R. Física IV, Ótica e Física Moderna, volume 4.12ª ed. São Paulo: Addison Wesley, 2009.

[11] CAVALCANTE, Marisa Almeida; TAVOLARO, Cristiane R. C. . Uma caixinha para estudo de Espectros. Física na Escola, [S.I.], v. 3, n. 2, p.40-42, 2002.

[12] STREIT, N. M.; CANTERLE, L. P.; CANTO, Marta Weber Do; HECKTHEUER, Luisa Helena Rychecki. Clorofila - Uma revisão. Disponível em:&lt; http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0103-84782005000300043&amp;script=sci\_arttext&gt;. Acesso em 20/05/2014.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_