LABORATÓRIO CONVENCIONAL E VIRTUAL: UMA INVESTIGAÇÃO SOBRE O ENSINO DE RESISTORES

## LABORATÓRIO CONVENCIONAL E VIRTUAL: UMA INVESTIGAÇÃO SOBRE O ENSINO DE RESISTORES

## Ayron Andrey da Silva Lima , José Filipe Rodrigues do Nascimento , Oberlan 2 3 da Silva 1

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- IFPE/Física/Campus Pesqueira, oberlan.silva@pesqueira.ifpe.edu.br

IFPE/Física/Campus Pesqueira, ayronandrey20@gmail.com 2 IFPE/Física/Campus Pesqueira, filipe.nascimento309@gmail.com 3

## Resumo

O presente trabalho traz uma investigação sobre o uso do Laboratório como uma ferramenta para o ensino de física. Nele mostramos os limites e as possibilidades de duas modalidades dessa ferramenta que vem sendo aplicada para o ensino de ciências: O Laboratório Virtual e o Laboratório Convencional. Através do ensino dos resistores mostramos o seu potencial numa perspectiva de complementaridade. As atividades foram desenvolvidas numa turma do sexto período do curso de Licenciatura Plena em Física do Instituto Federal de Pernambuco Campus Pesqueira. Considerando que os estudantes já tinham tido contato com o estudo dos resistores, buscou-se através de questionário investigar que conhecimentos eles apresentavam sobre do referido conteúdo. Após análise dos dados levantados, foi desenvolvido um conjunto de atividades como o uso do simulador e de kits de laboratório que pudesse subsidiar os participantes na resolução dos questionamentos feitos sobre resistores. Os resultados foram bastante promissores, denotando o potencial de ensino das atividades experimentais, quer sejam através do uso de simuladores, que sejam através de laboratórios físicos. Além disso, ficou claro o caráter de complementaridade entre o laboratório real e virtual.

Palavras-Chave: Laboratório Virtual; Laboratório Real; Ensino de Física

## 1. Introdução

O ensino de ciências pode ser embasado pela interdisciplinaridade e pela contextualização, com enfoque não só nos conteúdos envolvidos, como também suas aplicações no cotidiano e nas tecnologias. De fato é importante que o professor de ciências tenha consciência que o ato de ensinar não se resume apenas em domínio de conteúdo, consiste em um conjunto de fatores determinantes para a aprendizagem, entre eles estão as tecnologias e outros recursos aplicados ao ensino, tendo isso como uma forma de diversificar o processo. Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2011) esclarecem como o professor pode ter um relevante desempenho docente:

Se é consensual e inquestionável que o professor de Ciências Naturais, ou de alguma das Ciências, precisa ter o domínio de teorias científicas e de suas vinculações com as tecnologias, fica cada vez mais claro, para uma quantidade crescente de educadores, que essa característica é necessária, mas não suficiente, para um adequado desempenho docente. A atuação profissional dos professores das Ciências no ensino fundamental e médio, do mesmo modo que a de seus formadores constitui um conjunto de saberes e práticas que não se reduzem a um competente domínio dos

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23 a 27 de janeiro de 2017

procedimentos, conceituações, modelos e teorias científicos (DELIZOICOV; ANGOTTI; PERNAMBUCO, 2011, p. 31-32).

Zara (2011, p. 266) diz que a incompreensão de conteúdos fundamentais de Física é uma realidade que vem sendo vista tanto nas escolas, quanto no cotidiano. Buscar alternativas que minimizem esses problemas é urgente e se faz necessário no contexto atual da sociedade moderna.

- O uso de laboratórios de ensino como uma ferramenta capaz de ajudar o processo de ensino-aprendizagem tem se destacado nos últimos anos nas escolas de ensino básico do Brasil. Contudo, inerente ao seu uso temos um conjunto de dificuldades que inviabilizam muitas vezes a sua utilização, principalmente os chamados laboratórios físicos, convencionais. Uma das saídas encontradas para estas questões reside no uso da informática aliada ao ensino, que através de simuladores vem desenvolvendo um papel importante na visualização dos fenômenos físicos estudados em salas de aula.
- Os laboratórios virtuais e convencionais estão como uma forma de complementar a atividade docente, uma maneira de auxiliar o professor a dar significado a sua aula. Com o uso dessas ferramentas, os conteúdos físicos discutidos se tornam uma situação-problema e o caráter matemático passa a ter consistência na matéria estudada.

Hohenfeld e Penido (2011) definem o que seriam os laboratórios virtuais e convencionais:

Os laboratórios virtuais utilizam simulações computacionais, on-line ou offline que permitem a visualização de fenômenos através de uma interface gráfica onde se tem objetos manipuláveis com possibilidade de interação e manipulação de variáveis envolvidas no fenômeno. Os laboratórios convencionais, tanto os que são adquiridos por empresas especializadas ou aqueles confeccionados com materiais de baixo custo funcionam em grupo onde os estudantes têm a atribuição de manipular esses dispositivos experimentais. As atividades são práticas, envolvendo observações e medidas acerca de fenômenos previamente determinados pelo professor (HOHENFELD; PENIDO, 2011, p. 2-3).

A construção de laboratórios virtuais e convencionais seria uma maneira com alto potencial para explorar tais fenômenos. Para o nosso caso específico vamos utilizar o estudo dos resistores, por considerarmos que os mesmos apresentam uma sequência de fenômenos que podem favorecer o uso de tais ferramentas.

Esse trabalho se justifica pela carência de atividades lúdicas experimentais e tecnológicas aplicadas ao ensino.

Objetivamos investigar como os laboratórios virtuais e convencionais podem contribuir no ensino do conteúdo resistência elétrica e suas propriedades. As atividades desenvolvidas tiveram como base os resistores (resistores simples com suas resistências estampadas pelo código de cores). Foram utilizados tanto nas atividades de laboratório real como no virtual.

Foi aplicado um questionário com diversas situações em que os resistores eram empregados para que os participantes respondessem questões relativas às diversas propriedades presentes no circuito. Em outros momentos eles reproduziram as situações previstas no instrumento de avaliação e verificaram suas respostas tanto com o uso de kits experimentais como também a plataforma virtual do

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simulador (PhET - Physics Education Technology) que disponibilizava as mesmas condições de montagem dos circuitos estudados. Verificamos o desempenho dos estudantes acerca dos questionamentos propostos com o uso da simulação computacional e do laboratório convencional.

## 2. Laboratório Virtual: O uso de simulações computacionais no Ensino de Física

Parece não ser fácil para muitos professores a tarefa de ensinar física no ensino médio, isso se dá pelo fato da Física ter conceitos que exigem um alto grau de abstração, fazendo com que a matemática se torne uma peça fundamental no desenvolvimento do ensino. Também, a física lida com grandezas que estão fora do alcance dos sentidos humanos, tais como partículas subatômicas e corpos em altas velocidades.

A partir desse contexto, uma das formas de complementar a atividade docente, de forma a tentar alcançar essa abstração, é a simulação computacional. Segundo Hohenfeld e Penido (2009, p.6),

Nas Simulações existe a possibilidade do teste das hipóteses uma vez que é possível mudar os parâmetros, ainda que os mesmos sejam difíceis de acontecer em condições reais. De tal forma que possibilita a criação de hipóteses fora do modelo vigente, que podem ser testadas para alguns fenômenos, os quais não são possíveis de serem observados com o aparato experimental disponível. Além disso, podemos também confrontar os dados empíricos de uma experimentação em laboratórios didáticos tradicionais com os dados do laboratório virtual propiciando nesse confronto um momento de discussão sobre a construção do conhecimento científico contribuindo para a questão epistemológica da natureza da Ciência.

Dessa forma as simulações tem um papel importante na construção de um conceito físico, tentando alcançar a abstração não conseguida apenas com a linguagem verbal e a matemática. Conceitos relacionados a movimentos, partículas microscópicas, linhas de campo, podem ser abstraídos, mostrados num patamar mais compreensivo a partir do uso das simulações.

Medeiros e Medeiros (2002, p. 79) relatam que 'tal interatividade consiste no fato de que o programa é capaz de fornecer não apenas uma animação isolada de um fenômeno em causa; mas, uma vasta gama de animações alternativas selecionadas através do input de parâmetros pelo estudante'. Portanto, as simulações são capazes de melhor apresentar um fenômeno devido tanto à possibilidade de interação e de apelos visuais. Elas favorecem o trabalho do professor ajudando no seu desempenho, quando ao ensino, se quer somar as diversas maneiras e técnicas, fazendo com que a aula fique mais interativa, lúdica, visual e dinâmica.

## 3. Laboratório Convencional: O uso de experimentos reais no Ensino de Física

Como vimos anteriormente, as simulações computacionais são uma forma de o docente tornar sua aula interativa, fazendo com que o aluno abstraia determinados

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conceitos e visualize um modelo virtual de uma situação real. Porém, também relatamos que as simulações sozinhas, não cumprem a tarefa de realizar um ensino de física de qualidade. O professor precisa de ferramentas disponíveis para o seu ato de lecionar, ferramentas estas que chamem a atenção do aluno, o faça interagir e participar da aula. Uma dessas ferramentas didáticas são os experimentos reais.

Vilaça (2012, p.2) comenta abaixo a respeito do uso experimentação:

A experimentação é uma das práticas humana mais antiga defendida por Aristóteles há muitos anos, ele via a experimentação como algo inerente ao conhecimento, onde a partir de sua natureza factual o conhecimento universal poderia ser atingido. A experimentação no ensino de Física é amplamente discutida e questionada por pesquisadores de ensino e professores. São várias possibilidades de uso em salas de aula, bem como suas abrangências pedagógicas. Somente a experimentação não proporciona uma diferença significante na relação de ensino e aprendizagem, seu mau manuseio pode acarretar em uma inversão de seu objetivo.

A atividade experimental proporciona um diálogo entre o aluno e o professor, assim como o cotidiano dos alunos e a própria física. Esse diálogo é necessário, porque assim os alunos irão relacionar a física com o seu meio, o seu cotidiano de forma concreta e consistente.

Um fator importante para que o experimento tenha um bom desempenho enquanto recurso didático é o planejamento de seu uso por parte do professor. O educador de física precisa planejar bem as aulas experimentais para que os experimentos seja um suporte eficiente no processo do ensino e aprendizagem (JÚNIOR, 2012).

## 4. Aspectos Metodológicos

A pesquisa a ser realizada terá uma abordagem qualitativa, caracterizada por uma pesquisa-ação, cuja metodologia é a intervenção, com o intuito de proporcionar a aquisição de conhecimentos procurando diagnosticar um problema visando alcançar algum resultado prático.

## 4.1 Contextos da Investigação

Nesta ação iremos trabalhar com estudantes do curso de Física do IFPE Campus Pesqueira-PE, num total de 15 estudantes. A investigação terá como roteiro as ações descritas no quadro 1. O nosso objetivo é estabelecer uma sequência didática buscando articular o uso da experimentação (real e virtual) no ensino de física com o conteúdo curricular (Resistência Elétrica) da referida turma.

Quadro 1 Etapas da Investigação

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## 4.2 Descrição da Oficina

As oficinas serão estruturadas, com duração de 6 horas aula. Nelas, além, da montagem dos kits experimentais testaremos a proposta de ensino desenvolvida para o estudo da resistência elétrica com o simulador PhET (Physic Education Tecnology).

## Quadro 2 - Atividades da Intervenção

## Fig 1 - Layout do simulador

Fonte: Simulador PhET - 2016

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Fonte: Simulador PhET - 2016

## 4.3 Descrição da Intervenção

Para estudarmos as contribuições da experimentação quer seja utilizando um laboratório físico ou um virtual no processo de ensino e aprendizagem de conteúdos

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Fig 2 - Algumas opções de montagem

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relacionados com o estudo da resistência elétrica, programamos cada atividade das intervenções as quais detalhamos no Quadro 3.

## Quadro 3 - Atividades da intervenção

Fig 3 - Momentos das intervenções

Fonte: Labfis - 2016

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## 5. Resultados e Discussões

Após o desenvolvimento de todas as atividades propostas chegamos aos resultados apontados pelos dados levantados pela pesquisa. Nos gráficos a seguir estão os percentuais de acertos relativos às cinco questões do questionário aplicado com o antes e o depois do uso das atividades experimentais e de simulação.

Gráfico 1 - Resultado das intervenções com o uso do simulador e comparado com o pré-teste.Fonte: Questionário próprio

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Gráfico 2 - Resultado das intervenções com o uso de experimentos reais e comparado com o pré-teste.Fonte: Questionário próprio

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Analisando os resultados percebemos que houve uma melhoria significativa no que se refere ao domínio dos conceitos aqui estudados. Considerando que esses estudantes já tinham tido contado de maneira formal com o conteúdo em questão, este trabalho também denota a fragilidade do conhecimento em relação ao estudo dos resistores que os participantes apresentavam.

Quando olhamos para os resultados obtidos através das duas ferramentas, podemos considerar que não houve uma diferença significativa ao ponto de recomendarmos o uso de uma em detrimento da outra. A nossa orientação é que as duas possam trabalhar de maneira integrada ou complementar, podendo inclusive

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ser utilizadas separadamente frente às dificuldades que eventualmente possam surgir, como falta de materiais de laboratórios ou de laboratórios de informática.

## 6. Referências

- 1. DELIZOICOV, D.; ANGOTTI, J. A.; PERNAMBUCO, M. M. Ensino de Ciências: fundamentos e métodos . 4. Ed. São Paulo: Cortez, 2011.
- 2. ZARA, Reginaldo A. Reflexão Sobre a Eficácia do Uso de Um Ambiente Virtual no Ensino de Física . In. II ENINED - Encontro Nacional de Informática e Educação. Cascavel, PR. 2011.
- 3. HOHENFELD, D. P.; PENIDO, M. C. Laboratórios convencionais e virtuais no ensino de Física. Anais. VII ENPEC, Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, Florianópolis-SC, 8 a 13, de novembro de 2009.
- 4. HOHENFELD, D. P.; PENIDO, M. C. A Complementaridade dos Laboratórios Convencionais e Virtuais no Ensino de Física . Anais. VIII ENPEC, Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, Campinas, SP. 2011.
- 5. MEDEIROS, A.; MEDEIROS, C. F. Possibilidades e limitações das simulações computacionais no ensino da física . Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v.24, n.2, p. 77-86, jun. 2002.
- 6. VILAÇA. Frederico Nogueira. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA: A Experimentação no Ensino de Física . UFSJ. São João Del Rei - MG. 2012.

## ANEXO 1 - QUESTIONÁRIO

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