SEQUÊNCIA DE AULAS PARA O ENSINO DE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS NO ENSINO MÉDIO COM A PERSPECTIVA DE UNIDADES DE ENSINO POTENCIALMENTE SIGNIFICATIVAS

## SEQUÊNCIA DE AULAS PARA O ENSINO DE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS NO ENSINO MÉDIO COM A PERSPECTIVA DE UNIDADES DE ENSINO POTENCIALMENTE SIGNIFICATIVAS

## Arivaldo Lopes

Universidade Federal do ABC (UFABC) / Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH) / E.M.E Alcina Dantas Feijão e E.M.E.J.A Clarice Lispector, a.lopes@ufabc.edu.br

Este artigo trata da proposição e aplicação de uma sequência de aulas com o objetivo de ensino-aprendizagem de tópicos de Fenômenos ondulatórios sendo estes: Velocidade de propagação; Comprimento de onda; Frequência; Ondas longitudinais e transversais; Ondas eletromagnéticas e Mecânicas. Atributos do som - Timbre, Altura e Intensidade; Ondas estacionárias - Harmônicos, Oscilação em cordas e tubos, Nós, Ventres e Frequência fundamental. Foi usado para tanto as Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS) que divide a sequência didática em oito passos. A sequência de aulas foi aplicada no ensino regular e na Educação de Jovens e Adultos (EJA) das escolas municipais da cidade de São Caetano do Sul e Mauá, respectivamente. A aplicação foi feita com jogos, experimentos, apresentação musical, vídeo, exercícios e construção de instrumento musical. A avaliação dos alunos foi feita utilizando-se relatórios, desempenho em jogos e resolução de exercícios.

Palavras-chave: UEPS, Fenômenos ondulatórios, Ensino médio.

## Introdução

Com esta pesquisa pretende-se propor, aplicar e analisar uma sequência de aulas de tópicos de Fenômenos ondulatórios utilizando como referencial teórico Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS).

Segundo Bonjorno (Bonjorno,2013, p.127) a visão só é possível devido à chagada da luz por reflexão difusa no olho, o que é um Fenômeno ondulatório. As ondas sonoras são responsáveis pela maior parte da comunicação humana e de grande importância em muitas espécies animais. Os aparelhos celulares, tão comuns nas mãos dos jovens estudantes do Ensino médio, funcionam com ondas eletromagnéticas, as ondas de rádio, TV, micro-ondas, laser entre outras tecnologias envolvendo ondas eletromagnéticas também permeia o cotidiano do aluno. Além desta formação generalizante necessária ao educando de Ensino médio há uma necessidade de compreensão do assunto para uma possível formação que exija tal conteúdo, seja em nível técnico ou no Ensino superior.

Segundo Klajn (Klajn,2002, p.20) os alunos de Ensino médio anseiam por métodos de ensino diferentes dos tradicionais. Neste sentido estratégias diferenciadas como jogos, experimentos, apresentação musical, vídeo e construção de instrumento musical, podem ajudar na tarefa de ensinar este conteúdo de maneira mais lúdica e dinâmica.

## Metodologia

As Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS) segundo Moreira (Moreira,2012, p.2) são sequências de ensino fundamentadas em teorias da aprendizagem significativa (a aprendizagem significativa se contrapõe a memorização e aos processos mecânicos de ensino), tem como objetivo facilitar a aprendizagem significativa de tópicos específicos, sendo que todo material e esforços devem ser para que exista ensino-aprendizagem (sem separação) de maneira significativa. A maior influência desta aprendizagem é o conhecimento prévio defendido por Ausubel (Ausubel,2000,p2), conhecimentos prévios estabelecem

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relações entre os conhecimentos novos aprendidos, situações problema precisam ter níveis crescentes de dificuldade, a avaliação é progressiva e feita através de evidências, o papel do professor é o de propor situações-problema para assim mediar significados, a aprendizagem precisa ser crítica no sentido de buscar as respostas e não decorar as mesmas.

- Os princípios das UEPS são: conhecimentos prévios são fatores preponderantes na aprendizagem significativa, pensamentos, sentimentos e ações devem ser centradas no ser que aprende, as situações problema dão sentido ao aprendizado, o papel do professor é a proposição de situações problema, a aprendizagem significativa se contrapõe a aprendizagem mecânica e de memorização. Para facilitar os professores na tarefa de construírem UEPS, as mesmas são divididas em oito passos.
- O primeiro passo da UEPS é delimitar o tema a ser trabalhado dentro do contexto escolar, o segundo é montar um momento didático para obter as concepções prévias dos alunos através de questionários ou situação problema.
- O terceiro passo propõe situação problema em nível introdutório, o passo quatro apresenta os conhecimentos a serem aprendidos, o passo cinco é caracterizado por retomar os conteúdos com uma abordagem mais avançada, o passo seis é uma nova abordagem no tema de maneira mais integradora, o passo sete consiste em uma avaliação, não sendo este o único instrumento de avaliação e o passo oito reúne as avaliações feitas em cada passo.

## Perfil dos alunos e das escolas onde foi aplicada a sequência de aulas

A sequência de aulas foi aplicada para alunos do grande ABC paulista, mais especificamente nas cidades de Mauá e São Caetano do Sul. O Grande ABC paulista é composto pelas cidades de Santo A ndré, São B ernardo, São C aetano do Sul (daí ser Grande ABC), Mauá, Ribeirão Pires, Rio Grande da Serra e Diadema. Os alunos de Mauá pertenciam à segunda série do Ensino médio da EJA (Educação de Jovens e Adultos) no período da noite. Os alunos de São Caetano do Sul pertenciam ao segundo ano do Ensino médio regular no período da manhã. A sequência de aulas foi aplicada em quatro turmas da EJA e em cinco turmas do ensino regular. Cada série na EJA tem duração de seis meses e o aluno precisa ter no mínimo dezoito anos para ingressar no primeiro ano do Ensino médio. Os alunos do ensino regular ingressam na escola por Vestibulinho, já que o município tem apenas três escolas que oferecem o Ensino médio. Ambas escolas contam com equipamentos multimídia que auxiliaram na execução da sequência de aulas.

## Sequência de aulas

Por questão de organização o artigo será montado em passos como as UEPS são montadas, apresentando as atividades desenvolvidas. Serão apresentadas apenas as atividades de ensino diferenciadas (jogo, experimento, apresentação musical etc.). As aulas teóricas e exercícios usados constam da dissertação de mestrado com o mesmo título do presente artigo e pode ser obtida no banco online de dissertações da UFABC ou em solicitação por e-mail feita ao autor do presente trabalho.

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## Passos 1 e 2: Delimitação do tema e questionário

- O passo 1 foi a escolha e delimitação do tema como propõe Moreira ( Moreira,2012,p.3), que é Fenômenos ondulatórios com os tópicos específicos: Características de uma onda- Velocidade de propagação, comprimento de onda, frequência, ondas longitudinais e transversais, ondas eletromagnéticas e mecânicas. Atributos do som- Timbre, Altura e Intensidade. Ondas estacionárias - Harmônicos, oscilação em cordas e tubos, nós, ventres e frequência fundamental.
- O passo 2 consistiu da aplicação de um questionário para obter as concepções prévias dos alunos. O que Moreira define como um momento didático para obter as concepções prévias dos alunos. O questionário tem perguntas de a até f, que tratam previamente de cada tópico a ser ainda abordado. Seguem as perguntas com suas respostas mais frequentes, por ordem de maior citação:
- a) Liste lugares, situações, tecnologias, entre outros, onde você já tenha visto algo ligado à onda ou às ondas.

Ondas do mar; Rádio; Micro-ondas; Wi-fi.

- b) Liste estações de rádio e processadores de computador com suas respectivas frequências, caso lembre delas.

Frequências de rádio; AM; FM.

- c) Como você acredita ser possível identificar a voz de diferentes professores sem os estar vendo?

Pelo som; Pela voz; Ouvindo.

- d) Liste cantores que você acredita ter voz aguda ('fina') e grave ('grossa').

Aguda - Mariah Carey, Katy Perry e Adele.

Grave - Tim Maia, Seu Jorge e O Rappa.

- e) O que diferencia o sussurro de um grito?

Altura da voz; falar baixo; alto.

- f) Como você supõe que funcione um instrumento de sopro e um instrumento de cordas?
- O de sopro através de assoprar e o de cordas por tocar com a mão;

Soprando e tocando.

## Passo 3 - Atividade experimental

- O passo 3 foi a aplicação de um experimento com molas e cordas onde o aluno deveria identificar em grupo ondas longitudinais, transversais, comprimento de onda e frequência. Como Moreira ( Moreira,2012,p.4) propõe que o passo 3 seja um problema em nível introdutório, o experimento constitui um problema de nível introdutório. O passo três ainda contou com aulas teóricas e exercícios que constam da citada dissertação. Nestas aulas tratouse de Velocidade de propagação; Comprimento de onda; Frequência; Ondas longitudinais e transversais; Ondas eletromagnéticas e Mecânicas Durante a . aula teórica foram retomadas as questões a e b das concepções prévias que trata de ondas no cotidiano dos alunos. Neste experimento o grupo de alunos dava pulsos longitudinais em uma mola de plástico, desenhava este tipo de

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onda e determinava seu comprimento. Gerava ondas transversais em uma corda e realizava os mesmos procedimentos feitos com a mola. Nos dois casos os alunos eram questionados sobre qual ou quais condições eram capazes de aumentar a frequência de oscilação.

As molas são molas plásticas chamadas comercialmente de molas slim. A avaliação levou em conta a determinação dos comprimentos de onda, os desenhos das ondas longitudinais e transversais e as respostas as duas questões finais.

Em aula teórica foram definidos velocidade de propagação, comprimento de onda e frequência. Foram feitos exercícios que foram usados como avaliação.

## Passo 4 - Apresentação musical e Jogo musical

Segundo Moreira (Moreira,2012,p.4) o passo 4 constitui apresentar o que vai ser aprendido. Como uma apresentação musical e um jogo apresentam com os instrumentos e cantores (as) todos os assuntos do objetivo da sequência de aulas, então neste caso os alunos veem tudo que vão aprender e parte do que já aprenderam no passo 3.

Segundo Roederer ( Roederer,200 2,p.21) elementos de todas as culturas confirmam que há três sensações primárias associadas a um determinado som musical: altura, intensidade e timbre. Por este motivo se discute estas sensações na apresentação musical.

O professor toca violino nesta aula. Mostra as frequências de cada corda do violino, mostra a relação entre cores de lâmpadas e frequência (para dar exemplos de ondas mecânicas e eletromagnéticas) em seguida toca uma música em alturas diferentes enquanto desenha na lousa ondas com frequências diferentes. O docente toca uma música em intensidade sonora menor e depois maior para definir Intensidade sonora.Discute-se neste caso a amplitude das ondas já desenhadas na lousa. A intensidade luminosa também é discutida neste caso, mostrando sua relação com a quantidade de fótons. A dualidade ondapartícula é brevemente discutida. A terceira música executada define timbre. Neste caso foram mostradas ondas sonoras de diferentes instrumentos, para mostrar que havia somatória de diferentes harmônicos para a obtenção de uma mesma frequência (mesma nota musical). Ao final da apresentação foram retomadas as questões c , d, e e f do questionário que tratam de altura intensidade e timbre.

No encontro seguinte o professor apresenta cantores (as) e instrumentos musicais aos alunos, classificando seus timbres (nomes dos cantores ou conjuntos musicais), variando sua intensidade sonora e classificando a altura (grave e agudo) dos cantores (as). No caso dos instrumentos musicais não há classificação de altura. Os alunos participam de um jogo onde classificam altura, intensidade e timbre (em uma lista), baseado em um jogo feito na televisão chamado Qual é a música (Qual é a música,1999-2008). O modelo da lista está no quadro 2.

## Quadro 01 : Jogo musical

1. Altura:\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_Intensidade:\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_Timbre:\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

- 2. Intensidade:\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_Timbre:\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

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No item 1 o aluno classifica um cantor (a) ou conjunto musical e no item 2 classifica um instrumento musical, note que neste caso não há classificação de altura. Por exemplo, no item 1 pode-se ter altura: Grave, intensidade: Menor, timbre: Tim Maia. No item 2: Intensidade: Maior Timbre: Trompete, por exemplo. A quantidade de acertos foi usada como parâmetro para a avaliação. Houve posteriormente aplicação de exercícios onde os alunos deveriam identificar em gráficos ou em situações problema os conceitos referentes a altura, intensidade e timbre.

## Passo 5 - Construção de xilofone, proposta de tocar flautas e questionário

Moreira (Moreira,2012,p.4) propõe que em seu passo 5 os conteúdos sejam retomados de maneira mais avançada. Como a construção do Xilofone (copos com água) e a proposta de tocar flauta cobra que o aluno tenha hipóteses de como estes instrumentos funcionam e terá que usar todo o conhecimento discutido até agora para tentar chegar a conclusões, está atividade foi considerada mais avançada. O roteiro com o questionário está no quadro 3. Os copos descritos são da marca Civ modelo Ideal. As flautas precisam ter instruções de como serem tocadas, com desenhos mostrando onde se deve colocar os dedos para tocar determinadas músicas conhecidas como Parabéns, Asa branca etc.

Quadro 02 : Atividade com xilofone e flautas

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O quadro 2 traz o referido papel entregue pelo professor, que faz ser possível tocar a música canção de ninar no xilofone.

Quadro 03: Sequência que permite ao aluno, batendo na lateral do copo, tocar a música canção de ninar.

Canção de ninar

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A resposta às perguntas foram usadas como avaliação. Em aula teórica foram discutidas as diferenças entre ondas sonoras que geram ruído e som musical.

## Passo 6 - Vídeo e jogo

A característica do passo seis segundo Moreira (Moreira,2012.p. 4) é abordar o tema de maneira mais integradora. Neste sentido este passo retoma os conceitos já discutidos e os usa para definir Interferência, Reflexão, Refração, Polarização e Difração. Além de dar uma ideia de como funcionam os instrumentos de sopro e de cordas.

Na aula seguinte o professor inicia a aula com o vídeo disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=hdyAqBCVRtw. Trata-se de um vídeo onde o musicista André Rieu rege o bolero de Ravel. Esta música é caracterizada por ser tocada de maneira igual mudando apenas o instrumento que toca a música. O vídeo foi editado, mostrando apenas o início da música até o momento em que os trombones de vara entram na apresentação. Durante o vídeo o professor apresenta princípios básicos de funcionamento de instrumentos. Na sequência são discutidos em aula os tópicos: Ondas estacionárias - Harmônicos, Oscilação em cordas e tubos, Nós, Ventres e Frequência fundamental. Alguns exercícios são feitos após a discussão teórica. Em encontro posterior o docente apresentou os conceitos de Interferência, Reflexão, Refração, Polarização e Difração. Cada definição foi feita usando um texto formal que definia cada fenômeno e em seguida foram dados exemplos de onde os fenômenos aconteciam. Após fazer isso mostrou em slides algumas situações que deveriam ser classificadas pelos alunos. Por exemplo, o docente coloca a imagem de um uma piscina que parece estar mais rasa e pergunta em qual conceito a imagem se encaixa o esperado é que os alunos citem refração. Outro exemplo, um óculos escuro é apresentado e deve ser associado a polarização. Esta atividade constitui um jogo. Os alunos fazem exercícios em seguida. Neste passo as avaliações acontecem com a correção dos exercícios.

## Passo 7 - O jogo de tabuleiro

Segundo Moreira (Moreira,2012,p.4) o passo sete deve ser uma avaliação, não sendo o único instrumento avaliativo.

Neste caso a avaliação foi feita através de um jogo de tabuleiro. O jogo dura duas aulas, caso ele seja interrompido pelo fato de o professor só ter uma aula, uma foto do tabuleiro é tirada para que se possa continuar o jogo na próxima aula. Os alunos se reúnem em trios, cada trio conduz um pino no tabuleiro (o que diferencia os pinos são suas cores e formas). O trio que completa o circuito primeiro ganha. O jogo foi inspirado em uma publicação do ENPEC, ( Pereira,2009,p.18) no VII ENPEC (Encontro Nacional de Pesquisa em Educação e Ciências) realizado em Florianópolis no ano 2000. (Adaptado pela ex-aluna do IFSP Beatriz Fernandes)

A figura 1 mostra o jogo.

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Figura 01 : Jogo de tabuleiro

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Cada trio tem trinta segundos para responder oralmente as questões impressas em um cartão. Em caso de acerto o pino conduzido pelo trio avança três casas. A avaliação é feita pelo número de acertos de cada trio.

## Passo 8 - Avaliação final

A avaliação foi feita usando todas as atividades propostas, como orienta Moreira ao descrever o passo 8 da UEPS. No caso da EJA e do ensino regular as avaliações são compostas por:

- · Relatórios experimentais;
- · Ficha do jogo;
- · Questões do experimento;
- · Exercícios e
- · Desempenho no jogo de tabuleiro.

## Considerações finais

Foi possível tratar de todos os tópicos de Fenômenos ondulatórios a que se propôs o passo 1 nas duas modalidades de ensino. As concepções prévias se mostraram bons pontos de partida para montar a sequência de aulas. A retomada das perguntas de concepções prévias em cada caso mostrou que foi possível substituir o senso comum por conceitos científicos. Isso foi verificado através de bons resultados ao realizar exercícios. A experimentação com molas e cordas deixou algumas definições mais claras (velocidade de propagação; Comprimento de onda; Frequência; Ondas longitudinais e transversais). Fato percebido quando o professor citava o experimento para realizar exercícios. A apresentação e o jogo musical mostraram-se boas ferramentas para que os alunos compreendessem altura, intensidade e timbre. O que mostrou isso foi o bom desempenho no jogo musical. A atividade envolvendo o xilofone e as flautas, bem como o vídeo foram importantes para que os alunos pudessem ter uma noção de como instrumentos musicais funcionam. Isso foi percebido através de citações feitas por eles durante as aulas. O jogo envolvendo Interferência, Reflexão, Refração, Polarização e Difração, mostrou-se bom auxiliar aos exercícios que o seguiram, dado o bom desempenho das turmas ao realizar os exercícios. O jogo de tabuleiro mostrou que a ludicidade pode ser uma boa ferramenta para a avaliação. Isso foi percebido pelo bom desempenho das turmas, em relação a situações de aprendizagem anteriores onde o jogo não foi usado.

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## Referências

Ausubel, David. The Acquisition and Retention of Knowledge: a cognitive view . International: Springer, 2000.

Bonjorno, José Roberto et al. Física: termologia, óptica, ondulatória, 2º ano . São Paulo: FTD, 2013.

Klajn, Suzana. Física a vilã da escola . Passo Fundo: UPF, 2002.

Moreira, Marco Antonio. Unidades de Ensino Potencialmente Significativas UEPS . Porto Alegre: Instituto de Física (UFRGS), 2012.

Pereira, Ricardo Francisco; Fusinato, Polônia Altoé; Neves, Marcos Cesar Danhoni. Desenvolvendo um jogo de tabuleiro para o ensino de física . Florianópolis: Enpec, 2009.

Roederer, Juan. Introdução à Física e psicofísica da música . São Paulo: Editora Edusp,2002.

Qual é a música . São Paulo, SBT, 1999-2008. Programa de TV.

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