OFICINAS DE EXPERIMENTOS DE BAIXO CUSTO NO ENSINO DE FÍSICA

## OFICINAS DE EXPERIMENTOS DE BAIXO CUSTO NO ENSINO DE FÍSICA

## Adriana de Andrade 1 , Ricardo Roberto Plaza Teixeira 2

1 IFSP Câmpus de Caraguatatuba / Discente em Licenciatura em matemática / adriana-ifsp@hotmail.com

2 IFSP Câmpus de Caraguatatuba / Docente/ rrpteixeira@bol.com.br

## Resumo

Este trabalho discute a utilização de experimentos de baixo custo como estratégia de ensino na disciplina de física por meio de oficinas. A análise dos dados foi embasada nas atividades realizadas com alunos da educação básica do município de Caraguatatuba e São Sebastião. Os experimentos foram montados a partir da realidade dos alunos, tendo como proposta implícita instigá-los a reproduzir os experimentos em suas residências, após a apresentação na atividade escolar. Os materiais utilizados não são difíceis de encontrar: latas, garrafa pet, papel, copo, balde, caixa de leite, imã, pilha, bexiga, sal, CD velho, canos e uma caneta a laser vendida por camelôs. O objetivo foi mostrar para o aluno que com materiais simples, os conceitos teóricos de física podem ser compreendidos de forma a conseguir atingir uma aprendizagem significativa, já que os alunos geralmente têm dificuldade com a disciplina de física. Outro aspecto, relevante na pesquisa, foi sobre a preparação do professor de física para que o experimento se concilie com o conteúdo ministrado em sala de aula.

Palavras-chave : experimento de baixo custo, ensino de física, oficina, demonstração; educação científica.

## Introdução

O ensino de física na educação básica muitas vezes enfrenta momentos dificultosos no processo de aprendizagem para a maioria dos alunos. Na relação ensino-aprendizagem o professor sente que há uma necessidade de mudança na prática de ensino, mas nem sempre consegue definir qual o rumo correto, até porque há também a questão adicional de que os alunos apresentam uma defasagem de conhecimento sistematizado por anos de vida escolar. O professor pode estimular o discente a aprender determinados conteúdos, por diferentes processos didáticos fundamentados em teorias pedagógicas associadas a uma diversidade de procedimentos com consequências para o cotidiano escolar. O ponto de partida óbvio é o de que a prática docente deve estar permeada pelo objetivo de promover e desenvolver a cognição do aluno. Há diversas possibilidades para atingir esse objetivo, tais como o uso de jogos, vídeos e experimentos práticos, dentre outras maneiras. Muitas vezes, as escolas não têm à disposição a melhor infraestrutura, seja ela predial, de material de apoio pedagógico ou ainda de recursos humanos, que possibilitem as condições ideais para a efetivação de um processo de ensino-aprendizado realmente produtivo em sala de aula.

Dentro deste pressuposto, o Câmpus de Caraguatatuba do Instituto Federal de São Paulo (IFSP) tem procurado contribuir para o ensino de física dos alunos do ensino médio do litoral norte paulista, levando para as escolas públicas da região,

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atividades com jogos matemáticos, palestras e experimentos de física de baixo custo, sempre com o objetivo de ensinar temas científicos de modo a produzir uma aprendizagem realmente significativa. A oficina de experimentos de física com materiais de baixo custo é uma boa oportunidade para transpor aulas tradicionais, em busca da inovação do conhecimento. O trabalho com demonstrações e experimentos ocorre de modo complementar às aulas teóricas, colaborando para que os conceitos e leis envolvidos sejam melhor compreendidos. Isto objetiva auxiliar o estudante na própria construção de seu processo educativo de modo a estruturar um saber científico sólido, pois a comprovação experimental de um fenômeno científico possibilita que o aluno se aproprie na prática do conhecimento científico existente.

Por meio de experimentos, o aluno desenvolve a sua capacidade de criar hipóteses que possam explicar os resultados obtidos para um experimento. Assim sendo, o uso de experiências e demonstrações científicas, inclusive em atividades de divulgação da ciência, é uma ferramenta facilitadora poderosa no processo de ensino-aprendizagem em física.

A divulgação científica - uma forma de popularização da ciência -, inclusive com o uso de atividades de demonstração de experimentos científicos, age como uma ponte de ligação entre a ciência e o público leigo que muitas vezes é excluído do saber científico, por motivos econômicos e sociais (CHASSOT, 2003; TORRESI; PARDINI; FERREIRA, 2012).

O docente que utiliza novas metodologias, de modo orgânico, na hora de ensinar, pode perceber que a sua prática aproxima os discentes dos conteúdos trabalhados, dinamizando o aprendizado, melhorando a comunicação professoraluno, levando-os a pensar mais sobre a própria realidade e, por fim, abstraindo os conceitos científicos envolvidos, algo que é fundamental no ensino da ciência.

Não se trata de considerar, de modo simplista, os estudantes como jovens cientistas quando são propostas atividades investigativas (GOMES, BORGES, JUSTI, 2008). O objetivo é que os alunos se envolvam respeitando suas limitações, porém, permitindo que eles possam formular e propor explicações sobre os fenômenos observados, de modo a construir hipóteses e fundamentar o conhecimento com a mediação do professor.

Com o saber científico que é construído pelo aluno, sob a orientação do professor, o estudante desenvolve capacidades que possibilitam uma ampliação da sua compreensão a respeito do mundo em que vivemos. O ensino de ciências, portanto, deve oferecer as oportunidades de reflexão e de ação para o aluno, produzindo as condições para o seu próprio amadurecimento.

As atividades práticas científicas, desde o ensino fundamental até o ensino médio, devem ser uma parte importantíssima da aprendizagem em sala de aula, até porque os experimentos despertam um grande interesse e, por decorrência, o desenvolvimento do potencial dos alunos para a pesquisa científica e para temas correlatos importantes para a sociedade, tais como a saúde pública e a preservação ambiental.

Ao desenvolver aulas práticas e experimentais de ciências naturais, nos diferentes níveis de ensino, o professor desenvolve no aluno várias habilidades, tais como: relacionar o conhecimento científico com fenômenos do cotidiano; despertar a curiosidade e a vontade de aprender; possibilitar o desenvolvimento da capacidade de investigação; aprender métodos sistematizados para uma correta obtenção de dados; conhecer diferentes metodologias para a análise e a interpretação dos resultados obtidos, etc. Um conhecimento científico novo adquirido pelo aluno não

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necessariamente implica como consequência na eliminação de conhecimentos anteriores frutos do senso comum e de concepções espontâneas (NARDI; GATTI, 2004). A utilização da experimentação permite que o educador possa aproximar os conceitos científicos do campo visual e da estrutura de pensamento de seus alunos.

Professores de ciências com frequência atribuem o fato de apenas usarem aulas teóricas para ensinar conceitos científicos, à dificuldade de implementação das aulas práticas e à falta de espaço na carga horária para organizar estas atividades (SOUZA; OLIVEIRA, 2010). Além disso, alguns educadores afirmam que existe a possibilidade de a manipulação do experimento levar a acidentes e a quebra de equipamentos, sobretudo se não há provimentos financeiros para custear o eventual concerto. Finalmente, outros docentes destacam a falta de laboratórios e de recursos (manuais ou livros didáticos) para a orientação das práticas. Para a educação científica é, portanto, um desafio superar estes obstáculos para inserir a análise de experimentos dentro de sala de aula como uma prática regular.

## Descrição e Metodologia

Este trabalho contempla a metodologia CTSA que assume como objetivo da educação científica o desenvolvimento da capacidade de tomada de decisão consciente na sociedade científica e tecnológica e o desenvolvimento de valores (SANTOS; AULER, 2011). Nessa perspectiva, desenvolver as capacidades dos alunos de entender aspectos envolvidos nas questões científicas, tecnológicas, sociais e ambientais é fundamental para despertar no estudante a compreensão da ciência e tecnologia como produtos históricos da atividade humana e com impactos ambientais, sociais e econômicos (LEITE; FERRAZ, 2011). A transformação de práticas e pressupostos existentes no contexto educativo pode de fato formar cidadãos conscientes de seu papel na sociedade e de seus direitos e deveres, proporcionando o rompimento de barreiras existentes para o desenvolvimento científico, tecnológico e social do país.

Um primeiro experimento foi trabalhado com pequenos grupos de alunos de primeiro, segundo e terceiro anos do ensino médio de uma escola estadual de Caraguatatuba, no primeiro semestre de 2016, em atividades experimentais que foram repetidas ao longo de toda uma tarde para grupos de cerca de 10 a 15 alunos com uma duração de cerca de 30 minutos em cada caso. Este experimento objetivou explicar o conceito de empuxo por meio de dois baldes com água, sendo um deles com sal e o outro sem sal dissolvido na água; uma embalagem tetrapak fechada de um litro de leite foi solto em cada balde de modo a que os alunos pudessem identificar quando a embalagem de leite afundava e quando flutuava. A apresentação do experimento iniciou com um diálogo com a intenção de provocar um questionamento; assim foi feita uma pergunta inicial sobre o motivo de boiarmos no mar. Visto que Caraguatatuba é uma cidade litorânea, problematizar sobre essa questão foi crucial para que os alunos despertassem a vontade de participar e falassem suas hipóteses. Foi combinado com os alunos que não poderia haver o 'efeito dominó': por exemplo, após o primeiro aluno dar uma opinião, todos não poderiam concordar sem procurar explicações alternativas; assim sendo, quando um aluno mencionasse uma hipótese, correta ou não, o próximo aluno teria que ter outro argumento, de modo que todos os alunos participassem e refletissem sobre a questão produzindo várias tentativas de explicações que poderiam ser testadas e confrontadas entre si, sob a orientação do professor. Dessa forma os alunos poderiam construir o conceito de empuxo, a partir das suposições que surgiam no

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debate e com algumas intervenções do professor para direcioná-los na direção da construção do conhecimento sistematizado. Nos debates surgiu o questionamento sobre a razão pela qual a embalagem de leite flutuava no balde com sal. Foram trabalhadas duas questões (interligadas) durante o experimento: Por que quando adicionamos sal na água à caixa de leite flutua? Por que a caixa de leite afunda no balde contendo somente água? Nesta atividade os alunos afirmaram não conhecer os conteúdos de hidrostática abordados. Em geral, os alunos conseguiram construir a hipótese de que a água exerce uma força sobre o objeto (empuxo) de baixo para cima que tende a impedir que o leite afundasse no balde.

No início do segundo semestre de 2016, em uma escola estadual de São Sebastião, foram trabalhados os experimentos descritos abaixo, para turmas de primeiros e terceiros ano de ensino médio e de EJA, em geral para grupos de cerca de 10 alunos, durante cerca de 45 minutos em cada caso, nos períodos vespertino e noturno:

1) Experiência sobre Empuxo: O Princípio de Arquimedes afirma que todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de um empuxo vertical, para cima, igual ao peso do fluido deslocado. O empuxo resulta da existência da ação de várias forças sobre a superfície do corpo mergulhado em um determinado líquido. As forças têm módulos diferentes e a soma de todas elas não é nula; a resultante dessas forças está dirigida para cima e é exatamente esta resultante que representa a ação do empuxo sobre o corpo. Esta é a mesma experiência que foi descrita anteriormente e que procurou refletir sobre o motivo pelo qual a embalagem com um litro de leite flutua na água com sal, mas afunda na água sem sal. Material: 1 caixa de leite integral, 1 kg de sal, 2 baldes com água.

Figura 1: Experimento sobre Empuxo

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2) Experiência sobre o Princípio de Pascal: Este princípio físico que se emprega nos elevadores hidráulicos de postos de combustíveis e nos freios hidráulicos foi descoberto por Pascal. O enunciado do princípio de Pascal afirma que: 'O acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido'. Por meio do experimento realizado foi possível observar a Lei de Pascal: quando um líquido sofre pressão, todos os pontos daquele líquido também sofrem pressão. O material necessário para esta experiência foi: tampa de caneta, massa de modelar, 1 garrafa pet cheia de água e tampada. Ao se apertar/desapertar a garrafa era possível movimentar o objeto no interior da garrafa para baixo ou para cima.

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Figura 2: Experimento sobre o Princípio de Pascal

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- 3) Experiência sobre Óptica: A invisibilidade de uma pequena garrafa de vidro transparente é possível acontecer dentro de um copo cilíndrico com água, pelo fato de a substância líquida ampliar a imagem da garrafa. Essa ampliação projeta as laterais da garrafa para a parede do copo, fazendo com que se confunda uma com a outra, dando-se a impressão do seu desaparecimento. O material: 1 copo de vidro transparente com água, 1 garrafa limpa do tipo de molho de pimenta de vidro transparente.

Figura 3: Experimento sobre óptica

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- 4) Experiência sobre Eletromagnetismo (com um pequeno protótipo de motor elétrico): A força magnética é resultado da interação entre dois corpos dotados de propriedades magnéticas, como ímãs ou cargas elétricas em movimento. A união da eletricidade com o magnetismo permite que a energia de uma corrente elétrica possa ser transformada na energia de movimento. Material: 1 pilha grande, 1 ímã (servem tanto o imã comum, escuro, quanto o super ímã, cromado), 2 alfinetes, uma gominha elástica de escritório, uma bexiga comum, um fio de cobre envernizado (costuma estar enrolado em bobinas de motores pequenos, como de um liquidificador).

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Figura 4: Experimento sobre eletromagnetismo

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5) Experimento sobre Refração: Esta experiência ajuda o estudante a entender o fenômeno que ocorre com a luz quando ela passar de um meio homogêneo e transparente para outro meio também homogêneo e transparente, porém diferente do primeiro. Nessa mudança de meio, podem ocorrer mudanças na velocidade de propagação e na direção de propagação. Um copo com água acaba funcionando como uma lente e a imagem de uma seta é invertida como ocorre em uma lente. Deste modo, o aluno poderá contextualizar como acontece o fenômeno óptico de refração da luz. Material: 1 copo de vidro transparente com água, 1 folha de papel sulfite, 1 caneta.

Figura 5: Experimento sobre refração

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6) Experiência sobre Acústica: Esta experiência explica como o som se propaga na forma de uma onda. Ao gritarmos na lata, a vibração produzida pelo fenômeno ondulatório do som, amplificará e fará vibrar o sinal da ponteira laser refletido no pedaço de CD. Material: 1 caneta a laser, latinha vazia de leite condensado ou molho de tomate, 1 pequeno pedaço retangular de CD velho, bexigas, fita adesiva e cano de PVC.

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Figura 6: Experimento sobre acústica

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## Resultados

Mágica e suspense são ingredientes das brincadeiras naturais das crianças, e sabemos o quanto é importante essa etapa para o desenvolvimento cognitivo que se desenvolve durante a brincadeira nesta fase; mesmo na idade adulta, todos se fascinam com mágicas, procurando encontrar explicações para aquilo que veem. Do mesmo modo, quando for possível, no ensino da física podemos explicar os conceitos que estão por trás de experimentos, dotando toda a experiência em um enorme potencial para formar alunos curiosos e participativos. Neste sentido, por que não aprender física brincando? Foi com esse intuito que as oficinas de experimentos de baixo custo se nortearam. Durante as atividades os alunos puderam explorar livremente todos os experimentos, elaborar hipóteses e testar suas tentativas de explicação.

Essa pesquisa, contou com alunos do ensino médio e EJA de uma escola pública de São Sebastião e alunos de ensino médio de outra escola pública de Caraguatatuba. Todos os alunos da escola de São Sebastião (ensino médio e EJA) tiveram os mesmos experimentos apresentados. Enquanto na escola de Caraguatatuba, foi somente apresentado o experimento sobre Empuxo.

Nas atividades realizadas na escola estadual de São Sebastião em agosto de 2016, em primeiro lugar serão analisadas as reações nas turmas de EJA, que são compostas por alunos adultos, com alguns casados e outros até mesmo avós: de modo geral eles apresentavam mais dificuldades em levantar hipóteses, porém a participação foi surpreendente. Ao manusear cada experimento, os alunos de fato se mostraram com o desejo de aprender, e após a explicação do professor sobre o conceito que estava por trás do experimento, os mesmos tiveram uma postura de participação ativa para tentar construir o seu aprendizado, explorando ao máximo o experimento. Além disso, muitos alunos do EJA tiraram fotos e filmaram os experimentos com o intuito de reproduzi-los para seus filhos e netos. Os alunos adolescentes de três turmas de primeiros anos de ensino médio regular apresentaram muito interesse, manusearam os experimentos e também levantaram hipóteses explicativas. Entretanto os alunos de uma quarta sala de primeiro ano de ensino médio regular não se interessaram pelos experimentos; a direção da escola que esta sala apresenta alunos com problemas de disciplina e de aprendizagem. Os alunos do terceiro ano de ensino médio levantaram hipóteses e contribuíram com outras estratégias para executar os experimentos, porém não conseguiram interligar os fenômenos vistos com os conceitos científicos envolvidos. Os alunos declararam que nessa escola de São Sebastião, as aulas de física não envolviam experimentos.

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Por fim, eles afirmaram também que preferem estudar os conteúdos de física a partir da utilização de experimentos de baixo custo como facilitadores do aprendizado.

As atividades realizadas na escola estadual de Caraguatatuba em março de 2016, envolveram a experiência sobre empuxo com o estudo de uma embalagem de 1 litro de leite que flutua em água com sal e afunda em água sem sal. Os alunos em geral tinham uma postura de maior seriedade para com as atividades experimentais realizadas, até porque havia uma professora acompanhando-os, juntamente com outras duas bolsistas de extensão do IFSP-Caraguatatuba que estavam presentes para dar apoio para as práticas realizadas. Os alunos de terceiro ano de ensino médio inclusive se manifestaram de modo que demonstraram conhecer os conceitos e as leis de hidrostática envolvidos. Um dos alunos inclusive indagou sobre se os resultados seriam os mesmos se o experimento fosse feito com água do mar.

Na escola de São Sebastião, no caso de alunos da EJA, a defasagem do conhecimento prévio teórico influenciou a formulação das hipóteses, mas foi compensada pela participação e pelo compromisso com o processo de aprendizagem. Mas de modo geral, os alunos procuraram compreender os fenômenos apresentados e tirar conclusões durante a análise em grupo das questões propostas. Se analisarmos a estrutura do aprendizado dos alunos e o primeiro contato com experimentos da maioria deles, os objetivos propostos para as atividades foram alcançados, revelando que o uso de experimentos de baixo custo pode contribuir imensamente com o processo de aprendizagem em física.

## Conclusão

Os resultados das pesquisas nas duas escolas públicas de São Sebastião e Caraguatatuba demonstraram que os estudantes de modo geral apresentaram dificuldades a respeito dos conhecimentos teóricos científicos sobre os fenômenos abordados por meio dos experimentos utilizados. A pesquisa mostrou que os discentes fornecem hipóteses baseadas em suas compreensões intuitivas e espontâneas sobre os fenômenos estudados, em contraponto com as explicações teóricas relacionadas ao aprendizado realizado em sala de aula. A análise aqui realizada consistiu em considerar detalhadamente o raciocínio dos alunos durante todo o processo e o transcorrer das atividades, e não somente os resultados produzidos por eles.

Ficou evidente como os alunos se empenham no processo de aprendizagem quando são realizados experimentos, mas ficou patente também de modo geral a ausência de conhecimentos a respeito das leis científicas envolvidas nas diversas experiências feitas. Desta maneira, é fundamental que os professores da disciplina de física sejam capacitados de modo que saibam como usar experimentos em suas aulas.

## Referencia Bibliográfica:

CHASSOT, Attico. Alfabetização científica: uma possibilidade para a inclusão social.

Revista Brasileira de Educação , n. 22, p. 89-100, 2003. Disponível em: &lt;http://www.scielo.br/pdf/rbedu/n22/n22a09.pdf&gt;. Acesso em 19 ago. 2016.

GOMES, Alessandro D.T.; BORGES, A. Tarciso; JUSTI, Rosária. Processos e conhecimentos envolvidos na realização de atividades práticas: revisão da literatura

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e implicações para a pesquisa. Investigações em ensino de ciências , v. 13, n. 2, p. 187-207, 2008. Disponível em: &lt;http://www.if.ufrgs.br/ienci/artigos/Artigo\_ID194/v13\_n2\_a2008.pdf&gt;. Acesso em 20 ago. 2016.

LEITE, Ana Cláudia de Oliveira; FERRAZ, Maria Cristina Comunian. Educação CTS: Reflexões sobre os conteúdos curriculares e as metodologias de ensino e aprendizagem . In: HOFFMANN, Wanda Aparecida Machado. Ciência, tecnologia e sociedade: desafios da construção do conhecimento. São Carlos: EdUFSCar, 2011. NARDI, Roberto; GATTI, Sandra Regina Teodoro. Uma revisão sobre as investigações construtivistas nas últimas décadas: Concepções espontâneas, mudança conceitual e ensino de ciências. Ensaio - Pesquisa em Educação em Ciências , v. 6, n. 2, 2004. Disponível em: &lt;http://www.portal.fae.ufmg.br/seer/index.php/ensaio/article/view/82/1081&gt;. Acesso em 21 ago. 2016.

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SOUZA, James A.; OLIVEIRA, Cleidison S. de. Uma 'Luz' no aprendizado de ciência: inserindo a prática investigativa com uma vela. Física na Escola , v. 11, n. 2, 2010. Disponível em: &lt;http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol11/Num2/a10.pdf&gt;. Acesso em 21 ago. 2016.

TORRESI, Susana I. Córdoba de; PARDINI, Vera L.; FERREIRA, Vitor F.. Sociedade, divulgação científica e jornalismo científico . Química Nova, São Paulo, v. 35, n. 3, p. 447, 2012. Disponível em: &lt;http://www.scielo.br/pdf/qn/v35n3/01.pdf&gt;. Acesso em: 18 ago. 2016.

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