ENSINO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS NO 9º ANO DO ENSINO FUNDAMENTAL POR MEIO DE UMA SITUAÇÃO PROBLEMA

## ENSINO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS NO 9º ANO DO ENSINO FUNDAMENTAL POR MEIO DE UMA SITUAÇÃO PROBLEMA

## Rafael José Pereira Vieira , Paulo Henrique Dias Menezes 1 2

1 Universidade Federal de Juiz de Fora/MNPEF, rafaeljosepv@yahoo.com.br

## Resumo

Este trabalho apresenta o relato do desenvolvimento e da aplicação de uma sequência didática para o ensino de ondas eletromagnéticas no 9° ano do Ensino Fundamental a partir de uma situação-problema que questiona os riscos de se viver em um mundo imerso em ondas. Por meio dessa situação-problema os alunos foram instigados a investigar diversos fenômenos que envolvem o uso de radiações eletromagnéticas no dia a dia. A atividade foi dividida em quatro etapas: i) apresentação da situação-problema; ii) definição dos subtemas de pesquisa e proposta de investigação; iii) apresentação dos resultados; iv) confecção de vídeo informativo sobre o subtema investigado. Durante a execução dessas tarefas, os alunos tiveram a oportunidade de aprender conceitos físicos e desenvolver competências e habilidades importantes para o entendimento do processo de construção da ciência, entre as quais destacamos o trabalho em equipe nos processos de pesquisa, a habilidade de reconhecer fontes relevantes para a investigação de um problema, a capacidade de mobilizar recursos e pessoas e de ouvir e dar opiniões. Além disso, a sequência didática permitiu aos alunos tratar o conhecimento científico de forma multidisciplinar e contextualizada. Os resultados deste trabalho possibilitaram aprimorar a sequência didática desenvolvida na forma de um produto educacional para auxiliar professores de ciências do Ensino Fundamental na abordagem do conteúdo de ondas eletromagnéticas com seus alunos, que também pode ser apropriado para explorar outros temas, de acordo com a necessidade do professor.

Palavras-chave : ensino de física, ondas eletromagnéticas, situaçãoproblema.

## Introdução

Este trabalho foi realizado no âmbito do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física no pólo UFJF/IF-MG. Trata-se de uma sequência didática que teve por objetivo desenvolver o conteúdo de ondas eletromagnéticas por meio de uma situação-problema.

Situações-problema surgem motivadas por ensejos reais e necessitam de uma solução em que se fará uso de todo o conhecimento disponível pelos indivíduos envolvidos na solução do problema apresentado. As situações-problema auxiliam na construção de conceitos, procedimentos e atitudes relacionadas ao campo das ciências exatas. Segundo Perrenoud (2002, p.114), tais situações 'caracterizam-se por recortes de um domínio complexo, cuja realização implica mobilizar recursos, tomar decisões e ativar esquemas'. Podemos também definir uma situaçãoproblema como uma 'situação didática na qual se propõe ao sujeito uma tarefa que ele não pode realizar sem efetuar uma aprendizagem precisa' (MEIRIEU 1998, p. 192). Esse tipo de proposta didática incentiva a capacidade de pensar, de tomar

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decisões, de articular ideias, de montar esquemas, entre outras habilidades caras ao fazer científico que são de grande importância para o desenvolvimento cognitivo do aluno.

Schmitz & Pinho Alves (2004, p.5, apud Pietrocola 2003 ), consideram que o 1 contexto de uma situação-problema deve ser: 1) Percebido pelos alunos como um problema; 2) Adaptado ao nível de conhecimento dos alunos; 3) Suficientemente instigador para que os alunos sintam a necessidade de abordá-lo; 4) Executável no intervalo de tempo disponível; 5) Passível de abordagens multidisciplinares; 6) Percebido com alguma importância extraclasse.

Na maioria das escolas, o ensino de ciências no 9º ano do ensino fundamental é dividido entre conteúdos de física e de química e é encarado como uma preparação para o ensino médio. Nesse formato, o professor, em geral, trabalha conceitos e aplicações em exercícios sem muita contextualização. Por outro lado, os PCN propõem uma forma de abordagem que se aproxime mais do dia a dia dos estudantes. Sobre o ensino de ondas no 9° ano do ensino fundamental os PCN destacam que:

São próprias da Física as investigações das formas de energia e sua intensidade, que chegam aos órgãos externos para sensibilizá-los, dos tipos de ondas de energia (mecânica e eletromagnética), a propagação das ondas no meio, suas propriedades (cores, timbres e alturas sonoras), as transformações tecnológicas de energia e sua aplicação em receptores de ondas de rádio, TV, telefone e outras formas de comunicação humana e com o meio. São conteúdos pertinentes a Ser Humano e Saúde e Tecnologia e Sociedade, podendo integrar também com o tema transversal Saúde. Experimentações acompanhadas de hipotetização, leituras informativas, entrevista com agentes de saúde e registros (tabelas, gráficos, relatórios, texto informativo acompanhando maquete ou cartaz) são procedimentos adequados para trabalhar em conjunto com esses conceitos. (BRASIL, 1998, p. 118)

Essa sugestão de abordagem ainda continua válida na última versão da Base Nacional Curricular Comum (atualmente em consulta pública para posterior apreciação pelo Congresso Nacional) que sugere que se deva trabalhar o conteúdo de ondas eletromagnéticas, por exemplo, fazendo 'levantamento das radiações eletromagnéticas naturais e produzidas e representá-las, em um esquema que as ordene por suas frequências, e explicitar seus usos ou fonte de cada tipo de radiação'. (BRASIL, 2016, p. 449)

Analisando alguns livros de ciências do 9° ano do ensino fundamental é possível observar que esse tipo de abordagem ainda está muito longe da realidade. No geral, o conteúdo é apresentado de forma expositiva, não incentivando os alunos a investigar além das informações ali apresentadas. É interessante notar também que as ondas mecânicas parecem ter maior preferência entre os autores que, ao abordarem o conteúdo de ondas eletromagnéticas, praticamente, se limitam a descrever o espectro visível, ou seja, a luz. Assim, o aluno, se não for por iniciativa do professor, dificilmente terá oportunidade de questionar e debater sobre os benefícios e malefícios que essas ondas podem nos causar. Por esse motivo, optamos por desenvolver uma sequência didática sobre o ensino de ondas eletromagnéticas orientada por uma situação-problema que permitisse aos alunos uma aprendizagem ativa e que motivasse o estudo de fenômenos físicos presentes no dia a dia.

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## Metodologia

A sequência didática foi elaborada para ser desenvolvida em quatro aulas de cinquenta minutos que podem ser ajustadas de acordo com o andamento das atividades ou a disponibilidade do professor. Sua aplicação ocorreu em duas turmas, num total de 51 alunos do 9º ano do ensino fundamental de uma escola particular do município de Juiz de Fora, MG. A aplicação foi feita com a participação do professor regente das turmas e contou com o apoio da direção da escola.

## 1ª Aula

Na primeira aula foram feitas algumas indagações sobre o tema, por meio de notícias e vídeos divulgados na internet antes da apresentação da situaçãoproblema, propriamente dita. Essas indagações foram organizadas de modo a provocar o interesse dos alunos pelo tema a partir de situações controversas sobre as quais não há consenso no âmbito da própria ciência, como, por exemplo, os riscos à saúde do uso excessivo de telefones celulares. A partir dessa discussão foi apresentada a seguinte situação-problema, elaborada por nós:

'Muitos de vocês já ouviram falar que o uso de celulares e de outros aparelhos eletrônicos que emitem ou recebem radiações eletromagnéticas pode causar danos à saúde. Mas, o que há de verdade por trás dessas informações? Com o avanço da tecnologia o homem está cada vez mais exposto a um emaranhado de campos eletromagnéticos e muitos estudos estão sendo desenvolvidos para saber se essas ondas podem ou não causar danos à nossa saúde. Qual é, de fato, o risco de se viver em meio a um bombardeio constante de ondas eletromagnéticas produzidas por celulares, notebooks, tablets, torres de rádio e TV, aparelhos de micro-ondas, equipamentos de diagnóstico médico e outras inúmeras engenhocas que hoje fazem parte do nosso cotidiano?'

Após essa introdução, foram feitas as orientações sobre o trabalho que os alunos iriam desenvolver. A começar pela escolha dos subtemas de investigação. Algumas sugestões foram dadas, como: micro-ondas, radiação solar e antenas de rádio e TV. Porém, deixou-se claro que essa escolha seria prerrogativa dos grupos de trabalho. Para isso, as equipes poderiam fazer uso da internet, de revistas, jornais e outras fontes de informação. Poderiam também, buscar informações com outros professores e, até mesmo, com profissionais de áreas afins.

Ao final da primeira aula os alunos foram informados que teriam que se dividir em grupos de 4 ou 6 integrantes e que deveriam apresentar um pré-projeto na próxima aula contendo: o tema escolhido pelo grupo; uma justificativa para essa escolha; o objetivo do trabalho que se pretendia desenvolver; e a forma como o grupo iria conduzir a investigação. Foram formados 05 grupos na turma 101 e 6 grupos na turma 102. Também foram dadas sugestões de fontes de consultas que pudessem ajudá-los nas pesquisas.

## 2º Aula

Na segunda aula cada grupo teve um tempo de 5 minutos para a apresentação do seu pré-projeto. Após cada apresentação, houve um tempo para esclarecimentos de dúvidas e sugestões de encaminhamentos que foram dadas para o aprimoramento da proposta e a continuidade das investigações. Ao final da aula foi destinado um tempo para que os grupos tivessem um momento de discussão para que ajustassem as funções de cada integrante e as estratégias de investigação.

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Após o término das apresentações, os grupos foram orientados sobre a elaboração do relatório da pesquisa (trabalho escrito), que deveria ser apresentado no próximo encontro. Para isso, foi elaborado um template do documento que deveria ser apresentado com uma configuração que se aproximava de um relatório formal de pesquisa. Esse documento foi disponibilizado para todos os grupos.

## 3ª Aula

A terceira aula ocorreu com um intervalo maior de tempo por conta da necessidade de os grupos desenvolverem suas pesquisas e preparem os relatórios para apresentação. Nesta aula, cada grupo teve que entregar seu relatório escrito e fazer uma breve apresentação dos resultados para toda a turma. No fim de cada apresentação, os grupos davam seu parecer sobre os malefícios e benefícios que ondas eletromagnéticas podem causar e, quando julgávamos necessário, fazíamos algum esclarecimento sobre conceitos ou acrescentávamos alguma informação relevante. Também era aberta a possibilidade de intervenção dos outros grupos. Tanto acrescentando alguma informação relativa ao tema em questão, como expondo alguma dúvida ou curiosidade.

No término da aula foram passadas as instruções para a última tarefa da sequência didática, que tratava da confecção de um vídeo informativo sobre o subtema investigado. Foram discutidos com os alunos aspectos técnicos para a confecção dos vídeos, tais como: tamanho, formato, público alvo e linguagem. A ideia era de que os vídeos produzidos pudessem divulgar informações importantes, resultantes da pesquisa realizada pelos alunos, para toda a comunidade escolar, por meio de postagem no site da escola e em canais de vídeo na internet.

## 4ª Aula

A quarta e última aula da sequência didática foi utilizada para a apresentação dos vídeos informativos elaborados pelos diversos grupos.

## Análise e Resultados

Consideramos que a aplicação da sequência didática possibilitou o desenvolvimento de inúmeras habilidades e competências importantes ao processo educacional, no geral, e ao ensino de física, em particular, que passaremos a apontar nos parágrafos seguintes.

Em primeiro lugar os alunos tiveram a oportunidade de participar de um processo investigativo de forma coletiva, organizados em grupos com autonomia para definir os subtemas de pesquisa, a forma de condução do processo de investigação e as fontes de informação que utilizariam. De acordo com Ribeiro (2008, p.406) 'desenvolver habilidades de formular ideias e verbalizá-las adequadamente requer do aluno a participação ativa e com senso crítico no trabalho em grupo, a escuta criteriosa e respeitosa, o hábito de colaboração em equipe.' Nesse sentido, entendemos que o trabalho oportunizou a participação ativa e o envolvimento do aluno com o conteúdo de ensino por meio de um trabalho colaborativo. De forma complementar, os PCN (BRASIL, 1998, p.33) indicam que é essencial para o aluno 'valorizar o trabalho em grupo, sendo capaz de ação crítica e cooperativa para a construção coletiva do conhecimento.' Apesar de não termos acompanhado o processo de produção dos grupos, entendemos que esses objetivos

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foram alcançados pela boa articulação demonstrada entre todos os integrantes durante as apresentações dos resultados das pesquisas realizadas, tanto do trabalho escrito, quanto dos vídeos. As tabelas seguintes relacionam os subtemas investidos pelos diversos grupos.

Tabela 1 : Subtemas escolhidos pela turma 91Tabela 2 : Subtemas escolhidos pela turma 92

Também consideramos que a situação-problema proposta foi pertinente no sentido de mobilizar os alunos para a tomada de decisões. Para Macedo (2009, p. 114) as situações-problema devem permitir aos alunos 'mobilizar recursos, tomar decisões e ativar esquemas.' O incentivo à tomada de decisões também é uma das características importantes das situações-problema, enfatizada por Perrenoud (2000) no sentido da mobilização de recursos e no saber agir. Essas habilidades e competências podem ser exemplificadas em vários momentos da aplicação da sequência didática. Como, por exemplo, a mobilização de recursos diversificados pelos diversos grupos, seja na elaboração dos trabalhos escritos, seja na produção e apresentação dos vídeos. Os grupos buscaram fontes diversas de informação que vão desde artigos e monografias acadêmicas até entrevistas com profissionais de áreas afins aos subtemas escolhidos, como dentistas, fisioterapeutas e técnicos de telecomunicações. Além disso, foram acionados professores de outras áreas, como Geografia, Química e Biologia, para consultas sobre outros conteúdos necessários para a abordagem dos subtemas escolhidos. Essas ações endossam o caráter multidisciplinar que uma situação-problema deve ter.

Ainda com relação à tomada de decisões, alguns grupos tiveram a iniciativa de propor outros subtemas além daqueles que haviam sido sugeridos na apresentação feita na primeira aula, tais como: 'Radiação e Odontologia' e 'Radiação e Fisioterapia'. Entendemos que os alunos foram capazes de perceber a importância do tema e se sentiram instigados pela situação-problema, perante o

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envolvimento com as atividades propostas. Esse envolvimento repercutiu de forma positiva na escolha dos subtemas, nas decisões sobre a forma de condução da investigação, nas informações coletadas e apresentadas no trabalho escrito, bem como na estrutura e no formato do vídeo confeccionado.

Na posição de construtores de seu próprio conhecimento, os alunos foram submetidos a processos que envolveram criação, intervenção e investigação. Para isso foi necessário que os grupos soubessem agir perante o desafio imposto pela situação-problema. No momento em que os grupos sentiram a necessidade de buscar outros recursos, a grande maioria soube onde encontrá-los. Os grupos demonstraram autonomia para buscar suas fontes de informação e tomar decisões sobre o que seria feito. Como exemplos, podemos citar o grupo que decidiu entrevistar uma vítima do câncer e relatou os efeitos colaterais do tratamento radioterápico e o que decidiu abordar o problema das antenas de celular com o auxílio que um técnico em telecomunicações.

Quanto à sequência didática podemos concluir que os alunos tiveram oportunidades de observar, questionar, discutir, interpretar, solucionar, analisar, argumentar, verbalizar e ouvir ideias suas, de colegas, de profissionais de áreas diversificadas e de autores de estudos e pesquisas sobre o tema abordado. De acordo com Macedo (2007, apud Perrenoud, 1997, p.25) o desenvolvimento dessas competências e habilidades permite que os alunos construam condições mais propicias para lidar com as diferentes situações que enfrentam no seu dia a dia, diferente da simples memorização de conteúdos de ensino, propagada nas aulas tradicionais.

O envolvimento dos alunos com o trabalho de pesquisa nos permitiu concluir que a situação-problema foi encarada pelos alunos como um verdadeiro problema a ser investigado. A liberdade dada para a escolha do subtema e a forma de abordagem permitiu que os alunos adaptassem suas investigações ao nível de conhecimento que possuíam.

Em relação ao aprendizado de conceitos físicos, foi possível observar a abordagem de diversos conteúdos. Alguns trabalhos trataram de fontes de radiação eletromagnética como, por exemplo, o Sol e aparelhos de radioterapia. Os diversos trabalhos permitiram que os alunos conhecessem o espectro eletromagnético, desde as ondas de rádio até a radiação gama, e também as características dessas ondas, como frequência, comprimento de onda e velocidade de propagação e a relação entre essas grandezas. As ondas de rádio foram abordadas como a combinação de campos elétricos e campos magnéticos. Os grupos que abordaram a radiação gama, falaram da sua importância na obtenção de energia elétrica por meio das usinas termonucleares. Também foi abordado o conceito de fissão nuclear e um dos grupos tratou do calor gerado pelas radiações infravermelhas e de seu uso em tratamentos fisioterapeuticos.

Com relação ao tempo disponível, a sequência didática foi pensada inicialmente para ser aplicada em quatro módulos-aula de 50 minutos. Porém, as duas últimas aulas necessitaram de um tempo maior, ocupando dois módulos-aula, cada uma. No total, foram utilizados seis módulos-aula. Isso pode parecer muito quando confrontado com a limitada carga horária dedicada às aulas de ciências no 9º ano. Porém, julgamos que o ganho em aprendizagem supera essa extrapolação de tempo, uma vez que as competências e habilidades desenvolvidas podem facilitar a apreensão de outros conteúdos no futuro.

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Ao realizarem as investigações, os alunos conseguiram perceber a influência de diversos fenômenos ondulatórios em suas vidas - desde os momentos de lazer, proporcionados pelo uso das tecnologias como celulares, computadores e videogames, até suas aplicações na medicina, como nos exames de radiografias e nas radioterapias para tratamento do câncer -agregando significado ao conhecimento escolar.

## Considerações finais

Com base naquilo que foi observado, consideramos que a abordagem do conteúdo de ondas eletromagnéticas por meio de uma situação-problema possibilitou o desenvolvimento de muitas competências e habilidades caras ao aprendizado de ciências e de física, em particular. Entendemos que o trabalho permitiu aos alunos se interessar pelo conteúdo e compreender um pouco mais dos diversos fenômenos que envolvem as ondas eletromagnéticas e suas aplicabilidades em situações cotidianas. Além disso, o fato de se disporem a buscar respostas para as questões que permeavam o problema apresentado, possibilitou a experiência de vivenciar um trabalho em equipe num processo de pesquisa.

## Agradecimentos

Agradecemos a CAPES e a FAPEMIG pelas bolsas e recursos que viabilizaram o desenvolvimento deste trabalho.

## Referências

BRASIL, Ministério da Educação. Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências Naturais . (3º e 4º ciclos do ensino fundamental). Brasília: MEC, 1998.

BRASIL, Ministério da Educação. Secretaria de Educação Fundamental. Base Nacional Comum Curricular. 2ª versão . A Área de Ciências da Natureza . Brasília: MEC, 2016.

DE MACEDO, Lino. Ensaios pedagógicos: como construir uma escola para todos? . Artmed Editora, 2009.

MEIRIEU, Philippe. Aprender… Sim, mas como? 7ªed. Porto Alegre: Artmed, 1998.

PERRENOUD, Philippe, et al. As competências para ensinar no século XXI: A Formação dos professores e o Desafio da Avaliação. Porto Alegre: Artmed, 2002.

PERRENOUD, Philippe; Dez Novas Competências para Ensinar . Rio de Janeiro: Artimed, 2000. PIETROCOLA, M.; PINHO ALVES, J. & PINHEIRO, T. F. Prática interdisciplinar na formação disciplinar de professores de ciências In: . I nvestigações em ensino de ciências , vol.8, n.2, 2003.

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