Espectroscopia para crianças? Explicações causais de crianças para a produção de luz

## Espectroscopia para crianças? Explicações causais de crianças para a produção de luz

## Alexandre Campos 1 , Maria das Graças Oliveira 2

1 Universidade Federal de Campina Grande/Unidade Acadêmica de Física, alexandre.campos@df.ufcg.edu.br

2 Universidade Federal de Campina Grande/Unidade Acadêmica de Educação, mariaeduc2013@gmail.com

## Resumo

Este trabalho apresenta projeto em andamento para a introdução de aspectos fenomenológicos da Física Moderna e Contemporânea (FMC) voltado para o Ensino Fundamental, Ciclo I. Por se tratar de projeto, em fase inicial, queremos discutir com os pares a pertinência de nossa abordagem, assim como opções metodológicas, referenciais teóricos adequados e de que forma podemos analisar os dados coletados. O projeto está sendo desenvolvido junto à alunos de escolas da rede pública da cidade de Campina Grande-PB. O trabalho busca aproximar duas preocupações da área: a inserção de conceitos de FMC no ensino básico e o ensino de aspectos fenomenológicos da física para crianças (ensino fundamental, ciclo I). A partir de nossa apresentação pretendemos otimizar a coleta de dados, a ocorrer em 2017, e contribuir com a área. Ao final, queremos investigar de que maneira os sujeitos, na faixa etária referida, elaboram argumentos causais durante a observação de espectros discretos.

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Palavras-chave : Ensino de Ciências, Ensino Fundamental, Fenômenos Físicos, Física Moderna e Contemporânea, Luz e Cores.

## Objetivos

Este trabalho é um projeto em fase bastante inicial. A proposta é o de investigar argumentos causais que sujeitos, na faixa etária dos 8 aos 10 anos, elaboram com atividades voltadas para a introdução de aspectos da Física Moderna e Contemporânea (FMC). Para esta faixa etária privilegiaremos aspectos fenomenológicos da FMC.

Neste momento estamos em fase de coleta de dados. Apresentaremos alguns dados empíricos durante nossa exposição oral, no evento. O projeto está sendo desenvolvido com alunos da rede pública da cidade de Campina Grande-PB . 1 É um projeto que, inicialmente, tinha caráter de divulgação do tema luz e que estamos adaptando para coletar dados de pesquisa.

Nosso objetivo é o de apresentar este projeto a fim de discutirmos a pertinência das atividades, possíveis referenciais teóricos que nos permitam investigar as relações causa-efeito existentes nas argumentações dos alunos. Além disso, queremos discutir métodos para análise de dados para que nos ajudar a otimizar a continuação do projeto, no ano de 2017.

## Introdução

Diferentemente das dificuldades encontradas até o final da década de 1990, o Ensino da Física Moderna e Contemporânea (FMC) é hoje uma realidade possível. A elaboração de materiais didáticos desses conteúdos e sua implementação em aulas de Física do Ensino Médio (EM) demonstram a pertinência desta afirmação. Exemplos dessas elaborações podem ser encontrados em trabalhos como os de Brockington (2005), ao tratar da dualidade onda-partícula, e de Siqueira (2006), ao tratar das partículas elementares.

Se a inserção de conteúdos da FMC em aulas de Física no EM é, hoje, uma realidade possível, pode-se pensar na adaptação de alguns de seus conteúdos e/ou de algumas de suas atividades para outros níveis de ensino. Do ponto de vista didático, as escolhas e aproximações presentes nos materiais são um dos pilares responsáveis por essas possibilidades . 2

Sendo assim, não faz sentido (ou faz pouco sentido) utilizar os materiais adaptados ao EM para o ensino da FMC em nível universitário. Da mesma forma, não faz sentido utilizar os mesmos materiais e mesmas escolhas didáticas para o Ensino Fundamental (EF), ciclo I. Neste nível de ensino, a situação é delicada: quais tipos de atividades de FMC poderiam ser introduzidas no EF ? 3

Em artigo publicado em 2006, Lemke (apud SASSERON e CARVALHO, 2011, p. 71) argumenta em favor de uma reavaliação do ensino de ciências. Nela, deve-se considerar uma abordagem didático-epistemológica que seja coerente com a idade

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dos alunos e o nível de ensino. Para crianças, sugere que se explorem aspectos dos fenômenos científicos:

'Com os estudantes mais jovens devemos trabalhar para criar um compromisso mais profundo com o fantástico dos fenômenos naturais. Com os estudantes maiores precisamos apresentar uma imagem mais honesta tanto dos usos prejudiciais como dos benefícios das ciências' (LEMKE apud SASSERON e CARVALHO, 2011, p. 71).

É nesta perspectiva de explorar fenômenos científicos que acreditamos ser possível introduzir conteúdos da FMC para o público infantil. Do nosso ponto de vista, vários conteúdos podem ser trabalhados no EF: Ao pensarmos na dualidade onda-partícula, conteúdos que discutam a natureza da luz; ao pensarmos na física das radiações ou em partículas elementares, atividades que explorem radiografias etc. Seja para lidarmos com um conteúdo, seja para lidarmos com outro, o caminho didático-epistemológico deve ser o de atividades investigativas.

Ao limitarmos os conteúdos da FMC apenas às discussões acerca da natureza da luz, a pergunta a ser feita é: de que maneira o tema luz se relaciona com os conteúdos da FMC? A resposta a essa pergunta se dá na explicação de como se dá a produção da luz. Por exemplo, lâmpadas incandescentes e lâmpadas fluorescentes emitem luz; porém, grosso modo, ao passo que a primeira emite luz por aquecimento do filamento, a segunda emite luz a baixa pressão e temperatura. Do ponto de vista microscópico, pode-se dizer que a emissão de luz no primeiro modelo de lâmpadas ocorre pelo aumento da oscilação dos elétrons em torno de sua posição de equilíbrio e que no segundo modelo de lâmpadas, pela absorção e emissão de pacotes de energia dos elétrons ao migrarem para níveis atômicos mais e menos energéticos.

Já que não é possível imaginar ou explicar essas diferenças apenas ao observarmos os ambientes iluminados, como fazer para que os alunos percebam e elaborem explicações acerca dessas duas maneiras da produção de luz? A percepção dessas diferenças pode ser feita com a ajuda da espectroscopia. Enquanto as lâmpadas quentes emitem espectros contínuos, as lâmpadas fluorescentes emitem espectros discretos. Ou seja, para que os alunos percebam essas diferenças é necessário que observem os espectros das lâmpadas incandescentes e os das lâmpadas fluorescentes. Porém, a simples observação ou realização experimental, descontextualizada, carecerá de sentido e por mais que se empolguem com as atividades não serão significativas se não estiverem inseridas num contexto físico.

Esse contexto passa pela investigação do que seja a luz: as cores, a luz e suas interações. Por outro lado, tal introdução não pode ser feita de forma aleatória, do ponto de vista didático. Assim, o ensino do tema luz, inseridas no domínio da FMC, voltados ao EF, passa pelas escolhas didáticas adotadas. Ao delimitarmos agora nosso público-alvo aos alunos do EF na faixa etária dos 8 (oito) aos 10 (dez) anos, as escolhas didáticas passam a privilegiar esse público. Quais seriam as escolhas didáticas mais apropriadas? Quais atividades seriam mais adequadas?

É na epistemologia das ciências, nos conhecimentos desenvolvidos na pedagogia e nos conhecimentos acumulados do ensino de ciências que nos apoiamos para as escolhas didáticas na abordagem do tema luz, no domínio da

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FMC, voltados ao EF. Ou seja, os conteúdos são introduzidos após uma problematização inicial, busca de informações sobre o conteúdo, observação, experimentação, leituras e sistematização final. Como há materiais desenvolvidos para o público do EM, a tarefa seria, portanto, a de adequar as escolhas didáticas ao público do EF, ciclo I (alunos de 8 a 10 anos).

Essas escolhas encontram respaldo nos próprios Parâmetros Curriculares Nacionais de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental Ciclo I (PCN/CN EF1), quando se sugere uma aprendizagem ativa dos alunos. De início, os estudantes agem de modo a seguirem os mesmos procedimentos adotados pelos professores para, a seguir e aos poucos, agirem com alguma autonomia (PCN/CN EF1, p. 29). Outros aspectos como a adequação da idade das crianças para a qual as atividades serão ensinadas (PCN/CN EF1, p. 45), o fato de lidarmos com uma classe de situações sobre o tema luz (e não uma situação isolada) (PCN/CN EF1, p. 33) e de privilegiarmos atividades experimentais com suas relações causais (PCN/CN EF1, pp. 45, 46) também encontram respaldo nos PCNs/CN EF1.

Tal adequação pode ser realizada para duas unidades que tratam especificamente das discussões acerca da natureza da luz . Numa delas a luz será 4 abordada numa perspectiva clássica. Atividades como a mistura de pigmentos, mistura de luzes e a interação entre luz-pigmento são exploradas aqui. Noutra, a luz será abordada numa perspectiva moderna. Atividades envolvendo a observação dos espectros de lâmpadas com diferentes gases e composições químicas, assim como o espectro do Sol e de lâmpadas incandescentes podem ser realizadas. A sistematização final organizará as informações e sugerirá aos alunos: 1) que a cor de um corpo é uma interação que depende do pigmento, da luz incidente e do aparelho receptor (olho, máquina fotográfica etc); 2) que o processo de produção das luzes não é o mesmo em todas as lâmpadas, ainda que todas 'sirvam' para iluminar. Cada uma dessas duas unidades apontarão, assim, para conceitos, procedimentos e atitudes (PCN/CN EF1, p. 33).

## Metodologia

Como o material utilizado é uma adaptação daquele desenvolvido para o EM, cabe aqui indicarmos o que entendemos que pode ser mantido e o que entendemos que pode ser readequado. A tabela 1 , abaixo, indica cada uma das atividades e/ou materiais utilizados no EM, a atividade equivalente para o EF (a mesma atividade ou sua readequação) e o objetivo para cada uma delas.

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Tabela 1 - Relação entre as atividades utilizadas no EM e as serem utilizadas no EF.

Como se observa, as atividades a serem utilizadas no EM e no EF são, basicamente, as mesmas. O que muda são as discussões que ocorrem após cada uma das atividades. Ao passo que no EM há textos e sistematizações para cada uma delas, no EF preferiremos olhar com mais atenção as duas últimas atividades (analogia e observação de espectros).

Aqui devemos destacar a brincadeira que desenvolveremos com os alunos. Nesta brincadeira, alunos serão 'colocados' em diferentes degraus de uma 'escada', de acordo com sorteio de números. Esta posição (em degraus mais elevados) é temporária, o que exigirá que os alunos retornem às suas posições originais (degraus mais baixos), 'recuperando' a posição. Associaremos estas 'idas' para degraus mais altos e 'retornos' para degraus mais baixos com energia recebida e 'cores bem definidas' ao retornar, dependendo de passagem por degraus intermediários. Não há esta atividade no material original, voltado ao EM.

## Referencial teórico

Em princípio, nossa ideia é o de utilizar como referencial teórico o padrão de Toulmin (2006). Em nossa percepção, tal referencial nos parece adequado por permitir que se estabeleçam relações causais, a partir das manifestações dos alunos.

## Perspectivas

As perspectivas para a apresentação deste trabalho é uma confluência de dois fatores: 1) por ser um trabalho inicial, queremos discutir a adequação de referenciais teóricos, metodologia e análise de dados que nos permitam ter uma 'boa leitura' das atividades que estamos desenvolvendo; 2) a partir daí, contribuir, noutro momento, com a área; através da apresentação de dados empíricos sobre a inserção da FMC (aspectos fenomenológicos) para o público infantil, de acordo com o que aponta Lemke (apud SASSERON e CARVALHO, 2011, p. 71).

## Referências

BRASIL. Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências Naturais . Secretaria de Educação Fundamental. Brasília - DF. MEC/SEF, 1997. 136 p.

BROCKINGTON, José Guilherme de Oliveira. A realidade escondida: a dualidade onda-partícula para estudantes do Ensino Médio . São Paulo, 2005. Dissertação (mestrado). Programa Interunidades em Ensino de Ciências, Universidade de São Paulo - USP.

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CHEVALLARD, Yves. La Transposicion Didactica: Del saber sabio al saber enseñado .1ª ed. Argentina: La Pensée Sauvage,1991.

SASSERON, L. H.; CARVALHO, A. M. P. de. Alfabetização Científica: Uma Revisão Bibliográfica. Investigações em Ensino de Ciências , v. 16(1), 2011.

SIQUEIRA, Maxwell. Do visível ao invisível: uma proposta de Física de Partículas Elementares para o Ensino Médio . São Paulo, 2006. Dissertação (mestrado). Programa Interunidades em Ensino de Ciências, Universidade de São Paulo - USP.

SOUSA, Wellington Batista de. A teoria da transposição didática e a teoria antropológica do didático aplicadas em um estudo de caso no ensino de física moderna e contemporânea . São Paulo, 2015 Tese (doutorado). Programa Interunidades em Ensino de Ciências, Universidade de São Paulo - USP.

TOULMIN, S.E. 'O layout de argumento' (cap. 3). In: Toulmin, Os usos do argumento , São Paulo: Martins Fontes, 2ª. Ed.,135-207, 2006.

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