Você entende o que vê? A percepção do aluno sobre o caminho da luz

## VOCÊ ENTENDE O QUE VÊ? A PERCEPÇÃO DO ALUNO SOBRE A TRAJETÓRIA DA LUZ

Maria Gabriela Valeriano¹, Cecil Chow Robilotta 2 , Mikiya Muramatsu 3

1 Bolsista da Pró-Reitoria de Extensão e Cultura da USP, maria.valeriano@usp.br

2 Instituto de física da USP, cecilcr@if.usp.br

3 Instituto de física da USP, mmuramat@if.usp.br

## Resumo

O conhecimento de óptica é fundamental para entender as tecnologias contemporâneas, cada vez mais presentes no nosso dia a dia. No entanto, há uma lacuna no ensino desses temas nas escolas, em especial, no que se refere aos aspectos experimentais. Realizamos eventos com atividades interativas em duas escolas de ensino fundamental, para verificar o impacto de demonstrações, exposições e manipulação de experimentos físicos no contato com conceitos de óptica. Esta iniciativa ocorreu dentro da Olimpíada USP do conhecimento, uma competição promovida pela pró-reitoria de pesquisa da USP, de modo que equipes formadas por alunos de graduação e pós-graduação e por professores se dispusessem a solucionar um problema técnico-científico. Assim, a pergunta a ser respondida pela proposta submetida foi: 'Você entende o que você vê?'. Os estudantes e professores das escolas participantes ficaram satisfeitos com o método e com a aquisição de novos conhecimentos. Para avaliar o impacto desta atividade foi aplicado um teste antes e após a intervenção, comparando as respostas de questionários sobre o percurso da luz no processo da visão dos objetos, verificamos que houve aumento significativo do conhecimento sobre os temas abordados. Esperamos consolidar e expandir as intervenções experimentais nestas e em outras escolas de ensino fundamental.

Palavras-chave : Divulgação cientifica, Óptica, Ensino básico.

## Introdução

A luz é hoje uma ferramenta corriqueira e fundamental em nosso cotidiano. Ela é utilizada nas mais diversas aplicações, desde impressoras a laser e leitores de CDs ou códigos de barras, até o estabelecimento de comunicação através de fibras ópticas. Pode ser também encontrada em aplicações mais técnicas como na medicina, em áreas ambientais e também na indústria. Além disso, podemos citar também a faixa de luz não visível utilizada em comunicações via celular, internet sem fio (Wi-Fi), GPS, dentre outras, causando um grande impacto no nosso cotidiano. O Brasil tem extensa produção nos mais diversos ramos de óptica e fotônica (área da ciência responsável pelas aplicações da luz), como biofotônica e sensoriamento remoto óptico. Fica evidente que não se pode viver sem a óptica e que o conhecimento sobre essa área é necessário para entender as tecnologias contemporâneas.

Apesar deste cenário, a óptica não recebe a devida atenção no ensino brasileiro. O Arte e Ciência no Parque (A&C) é um projeto de extensão, ligado ao Instituto de Física da USP. O projeto começou com o intuito divulgar a ciência fora da universidade, em espaços não formais e de uma forma lúdica. Nos últimos anos o A&C tem atuado em escolas públicas, que possuem poucas atividades experimentais. Particularmente o ensino de óptica se dá de uma forma tradicional,

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26 a 30 de janeiro de 2015

através de aulas expositivas, raras experiências em laboratórios, muitas vezes pela falta de estrutura. Foi percebido que dessa forma os alunos não retinham nem mesmo os princípios básicos, consequentemente não conseguiam entender a tecnologia presente em seu cotidiano.

Entre os alunos de ensino básico notou-se, de forma recorrente, a dificuldade em entender um conceito básico: o trajeto da luz. As crianças trazem a ideia que a luz parte dos nossos olhos atingindo o objeto. O A&C em conjunto com estudantes da SPIE (International Society for Optics and Photonics) propuseram uma solução dentro da Olimpíada USP do Conhecimento, promovida pela PróReitoria de Pesquisa. Participaram desse evento equipes formadas por alunos de graduação e pós-graduação e por professores que buscaram solucionar um problema técnico-científico. A questão a ser respondida foi: 'Você entende o que você vê?'. Em outras palavras, seria levar as crianças a analisar a trajetória da luz no ato de enxergar os objetos.

Visando a deficiência no ensino de óptica e a necessidade de inserir novos métodos de ensino na escola básica, propusemos intervenções que aliaram demonstrações, exposição e manipulação de objetos. É importante ressaltar que o objetivo não foi apenas ensinar o trajeto da luz, mas fazê-lo dentro da proposta inicial do A&C, isto é, ensinar a física de uma forma lúdica, despertando o interesse dos alunos por ciências e de forma que retivessem esse conhecimento por um longo tempo. No livro 'Ciência, Educação e Conflito Humano-tecnológico', Leopoldo Meis defende que:

O balanço entre o que se esquece e o que se grava na memória depende de diversos fatores no momento em que registramos o evento, entre os quais se destacam a atenção que prestamos ao que está acontecendo, o nosso estado afetivo e (ou) emocional e a liberação de hormônios como a adrenalina, de nossas glândulas para a circulação sanguínea. Nesse balanço a capacidade de recordar aumenta se houver emoções fortes [...] (MEIS, 2006, p. 67).

As emoções entram então com um papel importante na aprendizagem. Em geral nas atividades do A&C percebemos o encantamento de crianças e adultos com experimentos de física e tentamos trazer isso para o ensino de óptica. Surpreender o aluno, intrigá-lo e levá-lo a pensar em uma explicação para algum experimento, tudo isso pode facilitar a aprendizagem. Ao discursar sobre experiências que fazemos ao longo da vida Bondía explica que:

Depois de assistir a uma aula ou a uma conferência, depois de ter lido um livro ou uma informação, depois de ter feito uma viagem ou de ter visitado uma escola, podemos dizer que sabemos coisas que antes não sabíamos, que temos mais informação sobre alguma coisa; mas, ao mesmo tempo, podemos dizer também que nada nos aconteceu, que nada nos tocou, que com tudo o que aprendemos nada nos sucedeu ou nos aconteceu. (BONDÍA, 2002, p. 22).

Desta forma, conteúdos vistos em sala de aula, muitas vezes, são apenas mais informações que serão facilmente esquecidas. Parte de nossa proposta consistiu em tirar os alunos da rotina habitual de aula, propondo que vivesse algo diferente e tentamos despertar neles emoções que influenciariam sua aprendizagem. Bondia diz ainda que:

[...] a possibilidade de que algo nos aconteça, requer um gesto de interrupção, um gesto que é quase impossível nos tempos que correm: requer parar para pensar, parar para olhar parar para escutar, pensar mais

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devagar, olhar mais devagar, e escutar mais devagar; parar para sentir [...] (BONDÍA, 2002, p. 24).

Tentamos captar a atenção do aluno para escutar e então propiciar a ele por meio dos experimentos esse processo de reflexão, pensar mais devagar, construir o conceito. Quando alguma lei física é apresentada, de forma verbal, é pouco significativa para a criança, se não esta relacionada com alguma experiência concreta de seu cotidiano. Por exemplo, os conceitos de absorção, reflexão e propagação retilínea da luz, podem ser exemplificados na formação de sombras, nos eclipses, nas fases da lua, etc. Propiciar a interação dos estudantes com esses experimentos é importante para propiciar uma atitude investigativa a respeito dos fenômenos físicos.

## Trabalho desenvolvido

Uma maneira possível de se introduzir noções de óptica aos estudantes de escola fundamental é através de atividades relacionadas à percepção visual, sentido comumente considerado o mais importante para o ser humano. Como citado anteriormente, isso foi feito dentro do programa Olimpíada USP do Conhecimento, com alunos de duas turmas de duas escolas públicas de ensino fundamental II, durante o 2º semestre de 2013. Foram aplicados questionários sobre como os alunos das 8º e 9ª séries entendem o processo da visão, pelos seus professores de ciências nas salas de aula, antes dos eventos realizados nas escolas.

No primeiro contato com os alunos foi realizada uma aula demonstrativa apresentando conceitos sobre a formação da imagem e fenômenos ópticos que tornam possível a visão, questionando e incentivando a participação dos alunos. À medida que foram introduzidos conceitos algumas questões apareceram naturalmente como a formação do arco-íris e a cor azul do céu, esses e outros temas cotidianos foram conversados e esclarecidos. A palestra durou cerca de 40 minutos.

- O segundo momento da intervenção foi uma exposição de cerca de 30 experimentos com espelhos, lentes, fibras ópticas, fontes de luz, lunetas, explorando as propriedades básicas da luz, a interação com a matéria, aplicações no cotidiano, processamento de imagens e algumas aplicações tecnológicas. Um grupo de estudantes, de graduação em física e pós-graduação em temas relacionados à óptica, atuaram como mediadores. Eles realizaram demonstrações com estes experimentos e os alunos ficaram livres para manipular, explorar os objetos e também questionar o seu funcionamento, relacionando com os tópicos abordados na palestra. Este momento de exposição e de manipulação durou cerca de uma hora, de modo que os alunos visitaram todos os experimentos, e puderam trocar ideias entre si e com os monitores.

Foram utilizados diversos equipamentos ópticos, com o objetivo principal de despertar o interesse dos estudantes. A maior parte dos experimentos era de baixo custo, de modo que, os alunos não os vissem como algo distante de sua realidade, mas, pelo contrário, como dispositivos simples que eles próprios poderiam reproduzir. Dois experimentos ficaram em uma sala separada, devido à necessidade de um ambiente escuro. Uma descrição detalhada desses experimentos, serão apresentadas a seguir.

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## Sombras Coloridas

As sombras coloridas se formam através da iluminação de um objeto por três lâmpadas coloridas: vermelha, verde e azul. É um experimento bastante lúdico, pois as crianças podem brincar com as sombras formando figuras e explorar a combinação de luzes de cores diferentes. O mais interessante, entretanto, é que a interação pode ser feita em grupos, tornando mais divertida e aumentando a atenção dos alunos, de modo que os alunos mais tímidos ou desinteressados são levados a participar. Iluminando um anteparo branco com as três cores simultaneamente teremos a cor branca. Este fato na maior parte das vezes passou despercebido pelos alunos, entretanto, sentiam-se intrigados quando levados a percebê-lo. Por meio das sombras coloridas é possível trazer a atenção para a propagação retilínea da luz que permite a formação de sombras; a questão de absorção e reflexão de determinados comprimentos de onda, caracterizando as cores dos objetos e também a diferenciação de cor luz e cor pigmento.

Figura 01: Sombras coloridas

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## Monga

A Monga é conhecida dos espetáculos de circo. Na tradicional apresentação após uma breve encenação a mulher se transforma em gorila diante de todos. O truque é possível devido a uma placa de vidro semitransparente e a correta iluminação. O nosso dispositivo foi montado para facilitar o transporte. Do lado de dentro da caixa, na face oposta ao semiespelho é colocada uma máscara. São instaladas duas lâmpadas, uma do lado de dentro da caixa, voltada para a máscara, e outra do lado de fora iluminando o visitante em frente ao semi espelho.

Inicialmente a luz do lado de fora esta acesa e dentro apagada, o sujeito vê a sua imagem por reflexão. Operando um botão controla-se um resistor e com isso a luz de fora vai se apagando e a lâmpada no interior da caixa vai acendendo, iluminando a máscara e sobrepondo com a imagem do visitante. Era então questionado às crianças como isso acontecia, discutindo conceitos de reflexão e percurso da luz até nossos olhos. Crianças se mostraram muito receptivas e participativas.

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Figura 02 : Monga

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## Resultados obtidos

Após as atividades o questionário aplicado anteriormente pelos professores foi respondido novamente. A avaliação da efetividade do projeto foi feita através da análise e comparação do questionário respondido antes e depois da exposição. Haviam perguntas específicas direcionadas ao tema trabalhado com os estudantes, objetivando mensurar o que foi aprendido com a palestra e os experimentos. Algumas das perguntas envolviam conceitos como o caminho que a luz percorre para que seja possível a visão dos objetos.

Os alunos ficaram muito envolvidos com os experimentos de modo que essa atividade pode ser encarada como um estímulo para estudar e aprender conceitos que não são usualmente trabalhados em sala de aula. Tais conceitos não seriam fáceis de aprender em uma aula expositiva convencional, no entanto, foram assimilados com a intervenção baseada na exposição e manipulação de objetos.

Segundo os professores das escolas, a atividade, considerada inovadora, foi boa para que os alunos tivessem contato na prática com experimentos e incentivar ainda mais a curiosidade natural que eles têm em relação a ciências Além disso, a intervenção gerou temas para várias aulas, com a discussão dos fenômenos apresentados. Ela, também foi importante para dar apoio aos professores de ciências e mostrar que um método de ensino alternativo à aula expositiva é possível e que a parceria universidade-escola de ensino fundamental pode ser muito produtiva.

Os resultados dos testes realizados com os alunos antes e depois da intervenção foram satisfatórios. A principal questão do texto era: O menino está vendo um livro que está próximo a uma lâmpada acesa. Marque a figura que, na sua opinião, representa o caminho percorrido pela luz, para que o menino possa ler o livro.

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Figura 03 : Ilustração do teste

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Na faixa etária trabalhada há uma concepção espontânea de que a luz percorre no sentido do olho para o objeto. O índice de acerto, em uma das escolas passou de 20% para 73% e na outra de 36% para 66%, indicando que a abordagem de ensino adotada pode produzir resultados positivos. Nas demais questões do teste também foi possível perceber uma maior compreensão dos conceitos de óptica pelos alunos. Na 2ª. etapa desse trabalho iremos verificar a retenção da aprendizagem, aplicando o teste após mais de um ano da intervenção.

Essa intervenção educativa foi um dos projetos selecionados da Olimpíada USP do conhecimento, em 2013. Um vídeo desse projeto foi gravado mostrando essas atividades e que pode ser visto no site do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (endereço: http://midia.if.usp.br/node/431).

## Observações finais.

Divulgação cientifica pontual, utilizando experimentos interativos, mostrou-se efetiva para introdução e compreensão de conteúdos relacionados à óptica. Foi possível constatar que essa abordagem pode ser adotada com sucesso no ensino de ciências em escolas de ensino fundamental. Esperamos expandir esse projeto realizando intervenções mais frequentes e em maior número de temas da ciência e realizando um acompanhamento mais sistemático, oferecendo oficinas e palestras, estimulando assim jovens e crianças para o estudo na área de ciências exatas e tecnologia.

É muito importante resaltar que, os testes aplicados foram uma forma de mensurar os resultados no prazo determinado pelo cronograma da Olimpíada. Além dos testes foram avaliados como resultados positivos a recepção recebida por professores e alunos, foi perceptível que as crianças se interessaram e estavam estimuladas. Também fomos convidados a retornar à escola para fazer exposições para todos os alunos da escola. Todos esses fatores condizem com os nossos objetivos. Ademais, muitos monitores envolvidos neste projeto vieram da rede

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pública e hoje são alunos de graduação e pós-graduação de uma universidade de qualidade e gratuita. Isto mostra aos alunos que é possível continuar os estudos, independente de questões financeiras e é um estimulo a estes, que tomam conhecimento de programas de acesso à USP (PASUSP E INCLUSP) e de permanência estudantil na universidade pública, apesar de ser um fato pontual e não relacionado diretamente à atividade em questão, pode ser também considerado um resultado positivo da ponte entre universidades e escolas públicas no Brasil.

Nota final : esse projeto foi realizado com o apoio das Pro Reitorias de Pesquisa e de Cultura e Extensão da USP e aplicado nas escolas de ensino básico pelos membros do Projeto Arte e Ciência no Parque (IFUSP) e estudantes da SPIE (International Society for Optics and Photonics).

## Referências

MEIS, Leopoldo de. Ciência, educação e conflito humano-tecnológico . São Paulo: SENAC São Paulo, 2006.

BONDÍA, J. L. Notas sobre a experiência e o saber de experiência . Revista Brasileira de Educação, v. 19, p. 20-28, 2002.

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