LABORATÓRIOS DE ÓPTICA PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO DAS ESCOLAS PÚBLICAS: MONTAGEM E AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM

## LABORATÓRIOS DE ÓPTICA PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO DAS ESCOLAS PÚBLICAS: MONTAGEM E AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM +

Jean Louis Landim Vilela 1 , Cristiana Schmidt de Magalhães 2

1

Universidade Federal de Alfenas/Instituto de Ciências Exatas, vilelalandim@hotmail.com Universidade Federal de Alfenas/Instituto de Ciências Exatas, cristiana.magalhaes@unifal-mg.edu.br

## Resumo

O presente trabalho versa sobre a importância das aulas práticas para que o conteúdo de óptica geométrica seja assimilado e compreendido pelos alunos do ensino médio das escolas públicas com despertamento do interesse pelas aulas. Analisou-se, particularmente, a utilização do laboratório, o envolvimento dos alunos e o uso de celulares para pesquisa na internet em experimentos sobre óptica geométrica, mais especificamente, dispersão da luz, associação de espelhos planos, reflexão e refração da luz e lentes esféricas. Para muitos estudantes é difícil fazer uma conexão entre a teoria e a prática. A física tem que ter sentido para os alunos e ser vista como algo prático e presente no seu cotidiano. Assim, as aulas práticas aliaram-se ao professor, garantindo uma maior aprendizagem sobre os temas abordados. Portanto, os objetivos deste trabalho foram: propor a construção de kits e experimentos com materiais de baixo custo e fácil acesso; mudança na metodologia tradicional do ensino atual da Física na Escola Estadual São Sebastião; desenvolver a curiosidade e o senso crítico do aluno para que compreenda e aprenda com mais facilidade o conteúdo trabalhado. O trabalho foi desenvolvido com alunos da segunda série do ensino médio regular e com alunos do segundo período do projeto EJA, onde fez-se também a comparação entre as duas turmas com relação ao interesse despertado e envolvimento no assunto. Com este estudo descobriu-se que as atividades no laboratório associadas ao uso do celular, alcançam os objetivos propostos. Conclui-se que a utilização de laboratórios de física é excelente recurso para que os alunos compreendam melhor o assunto 'óptica geométrica', proporcionando uma aprendizagem mais efetiva.

Palavras-chave : Laboratórios, óptica geométrica, Ensino Médio, aprendizagem.

## Introdução

As inovações em sala de aula, por parte dos professores, para ensinar ciências, em especial física, são o grande diferencial para que os alunos possam dedicar e se interessar pelos conteúdos abordados. A forma de chamar atenção e fazer o aluno se concentrar é um desafio que educadores, principalmente das escolas públicas, vem enfrentando todos os dias. Além desses fatores, o professor ainda precisa conhecer seus alunos, suas necessidades e entender que cada um deles possui um conceito diferente das ciências, sendo seu papel aprimorar esse conceito e não menosprezar a aprendizagem adquirida na vida. O professor deve valorizar o diálogo, independentemente se os alunos não usarem uma linguagem cientificamente correta.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

23 a 27 de janeiro de 2017

A escola é um local onde o aluno deve ser estimulado a construir o seu conhecimento e uma proposta construtivista vem estabelecer uma relação de quem aprende e de quem ensina. Na opinião de Carraher (1988),

Mais importante que fornecer a resposta correta para a criança é fornecermos oportunidades para pensar e raciocinar (p. 25).

Além disso, na proposta construtivista, o erro é previsto e desejado, pois o aluno, a partir do erro, irá buscar caminhos e formas visando construir o seu conhecimento e somente assim ele irá aprender. É pertinente trazer aqui o pensamento de Carvalho (1993), quando esta afirma que:

O que interessa ao professor, numa resposta, não é estar 'certa' ou 'errada' e, sim, como o aluno chegou a "tal" resposta. O 'erro' é parte importante da aprendizagem, já que expressa uma hipótese de elaboração de conhecimento, consistindo-se, portanto, em 'erro construtivo' (p. 28).

Analisando essas inovações, uma possível estratégia para se alcançar essa finalidade é trabalhar com os alunos de maneira que eles possam conciliar a teoria com a prática. A sugestão foi a aula de laboratório, denominado 'sala de ciências', onde eles desenvolveram o conhecimento de maneira que o processo ensinoaprendizagem ocorreu de forma eficiente. O objetivo foi trabalhar temas relacionados com a óptica geométrica mais especificamente: dispersão da luz, associação de espelhos planos, reflexão e refração da luz e lentes esféricas.

As aulas de laboratório foram realizadas ao longo de um semestre, num total de oito, sendo duas aulas para cada experimento realizado. Foram aplicadas aos alunos do segundo ano regular e segundo período EJA médio, registradas em fotografias, com questionários sobre cada tema trabalhado ao final das aulas e todas com material de fácil acesso e baixo custo. A intenção foi mostrar aos alunos que os fenômenos físicos fazem parte do nosso dia a dia e, dessa forma, aprender Física torna-se mais prático.

## Metodologia utilizada

Neste trabalho apresenta-se uma proposta diferente da tradicional aula expositiva de ensinar óptica geométrica, de uma forma mais prática por meio da qual o aluno poderia entender e vivenciar os conceitos que eram, até então, abordados de maneira muito abstrata nas aulas.

- O projeto foi desenvolvido na Escola Estadual São Sebastião, na cidade de Cruzília - MG, com 60 alunos do ensino médio, da segunda série regular e do segundo período EJA médio, que foram divididos em grupos de 5 componentes cada (figura 1a e b). Inicialmente, foi aplicado um questionário aos alunos sobre o interesse em relação à Física, sobre o desempenho dos mesmos em sala de aula, sobre como seria a melhor forma de trabalhar as aulas; e se ainda esses mesmos alunos tinham alguma experiência com aulas práticas. Posteriormente, as respostas dos questionários ajudaram na escolha dos temas de óptica geométrica e como direcionar a continuidade da pesquisa. Em conversas com os outros professores de física da escola, a opinião que tal conteúdo deveria ser explorado de forma diferenciada foi unânime.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Deu-se, então, a escolha por parte do professor/pesquisador dos seguintes temas: 1. reflexão, 2. refração e dispersão da luz; 3. espelhos planos, 4. lentes esféricas e instrumentos ópticos.

Os trabalhos foram realizados no laboratório de ciências da própria instituição, que carece muito de materiais de física para efetuar os experimentos. Foi proposta a montagem de kits (figura 1c) de baixo custo e fácil acesso, com planos e roteiros de aulas e deixá-los como acervo para os demais professores.

Figura 1: (a) alunos da segunda série regular do ensino médio, do segundo período EJA médio (b), divididos em grupos de 5 componentes cada e (c) exemplo de um kit.

<!-- image -->

Fonte: do Autor.

<!-- image -->

## Construção dos kits (experimentos)

Para o desenvolvimento dos kits e seus experimentos, foram realizadas pesquisas em livros didáticos (Máximo e Beatriz Alvarenga, 1997, pág.703 - 790; Guimarães, Piqueira e Carron, 2014, pág 210 - 267; Barreto Filho e Xavier da Silva, 2013, pág189 - 281) e na internet ( site do manual do mundo, 2016; site feira de ciências, 2016). Alguns experimentos foram testados e quatro deles foram selecionados: 1- Como fazer arco íris caseiro com vela e DVD (dispersão da luz, refração e reflexão da luz) ( site manual do mundo. Experimento: Como fazer um arco-íris caseiro com DVD, 2013); 2) Como fazer um espelho infinito (espelhos planos e reflexão da luz) ( site manual do mundo. Experimento: Espelho infinito, 2013); 3) Projetor de celular (lentes esféricas, instrumentos ópticos) ( site manual do mundo. Experimento: Projetor caseiro com celular, 2013) e 4) A luz que faz curva na água (reflexão total da luz e refração) ( site manual do mundo. Experimento: A luz que faz curva, 2012).

## Confecção dos Planos de Aula e Roteiros Experimentais

O professor/pesquisador procurou utilizar estratégias diferentes para cada experimento proposto, propondo planos de aula e roteiros dos experimentos.

Os planos de aula e roteiros tinham como apoio livros didáticos, vídeos e sites da internet, com bibliografia disponível aos interessados. Nos planos de aula o professor/pesquisador orientava os possíveis futuros professores interessados em dar continuidade às aulas de Laboratório e nos roteiros, orientava os alunos, descrevendo as etapas do trabalho a serem realizadas durante as aulas.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Os encontros foram realizados sempre abrangendo o intervalo de 2 aulas, total de 100 minutos, para que os alunos pudessem pesquisar, montar o experimento, questionar, discutir e, por fim, concluir.

## Resultados

A análise dos dados foi qualitativa, a partir de registros orais e escritos. No final de cada experimento os alunos respondiam questões abordando os temas e conceitos físicos abordados.

## Análise do Questionário Aplicado, Diálogos com outros Professores e Definição dos Experimentos

Um questionário investigativo foi aplicado. Todos os 60 alunos que participaram dos experimentos responderam a esse questionário. Notou-se que os alunos passaram a se interessar pelo assunto abordado no questionário e foram surgindo sugestões de aulas, sendo alguns relatos marcantes e destacados abaixo:

Aluno 1: ' professor, seria muito interessante para o nosso aprendizado se as aulas fossem trabalhadas de forma diferente .'

Aluno 2: ' vou ser sincera, não entendo nada de óptica e nem sei para que serve .'

Aluno 3: ' sempre vejo, em filmes, os alunos no laboratório das escolas e questiono se seria possível ocorrer isso conosco? '

Conversando com outros professores de física que atuam na mesma escola que o pesquisador/professor, a aceitação em relação ao trabalho proposto foi grande e em duas aulas houve o convite para uma professora acompanhar o trabalho junto com os alunos e dar sua opinião sobre os roteiros de aula.

Em conversa com a professora, após uma destas aulas ela disse:

' Nossa! Fiquei muito satisfeita com a atitude dos alunos na sala de ciências e como eles ficaram empolgados com a forma que os assuntos estão sendo abordados. Achei muito válido o roteiro, pois ele pode orientar um professor que nunca trabalhou em laboratório de física .'

Os temas foram escolhidos de maneira que pudessem abranger o planejamento anual da escola e uma fácil compreensão dos alunos. O professor/pesquisador conseguiu reunir experimentos que envolvessem uma grande quantidade de tópicos da óptica geométrica, como reflexão, refração, dispersão da luz, lentes esféricas e instrumentos ópticos.

## Montagem dos kits

Após as definições dos temas dos experimentos, o pesquisador/professor iniciou o desenvolvimento dos kits de cada experimento (vide exemplo, Figura 1c). Tais materiais poderiam ser reaproveitados para outros experimentos e, consequentemente, tornando esse laboratório abrangente sobre os principais temas da óptica geométrica.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

## Descrição dos Experimentos, Interação entre os alunos e com o Pesquisador/Professor

No primeiro encontro o tema trabalhado foi a dispersão da luz branca através de um DVD, utilizando como fontes de luz uma lâmpada incandescente, uma vela e uma lâmpada fluorescente. Nessa aula, a participação do professor foi mais intensa, fazendo perguntas, sugestões, comentando os resultados. Tudo era novidade para os alunos que participavam. Havia um plano de aula a ser seguido, com algumas questões para os alunos responderem, utilizando como fonte de pesquisa o livro didático e o celular.

No segundo encontro, o tema de trabalho foi os espelhos planos e suas associações. Foi utilizado um espelho plano 30 cm x 30 cm, um vidro com insulfilme espelhado 30 cm x 30 cm, papelão, luzes de natal, cola e tesoura. O resultado obtido está representado na figura 2a. Nesse trabalho os alunos já tiveram uma participação mais independente, mas o papel do professor ainda era de auxilio aos mesmos.

No terceiro encontro, o celular foi o alvo do trabalho. A expectativa era construir um projetor caseiro com celular. Foi utilizada uma caixa de sapatos, lupa, tinta preta, tesoura, cola, fita adesiva e um roteiro que foi entregue aos grupos. Com poucas intervenções do professor na confecção do projetor.

Para o quarto e ultimo trabalho, os alunos já estavam habituados com todo o procedimento. Utilizaram garrafa pet, tesoura, canudo, cola quente, régua e laser. Dessa vez a intenção era demonstrar o efeito da reflexão total da luz e o experimento demonstrava a luz fazendo curva na água (Figura 2b). A participação do professor nesse caso foi a menor possível. Cada grupo recebeu o seu roteiro de aula e sozinhos desenvolveram todo o trabalho.

Figura 2: (a) Associação de espelhos planos montada pelos alunos. (b) Montagem do experimento de reflexão total da luz pelo alunos.

<!-- image -->

<!-- image -->

Fonte: do Autor.

## Análise dos kits e dos Experimentos

Uma das grandes preocupações foi de se motivar os alunos a realizarem as atividades. Outra foi de mostrar que é possível adquirir o conhecimento através do trabalho em equipe, através de questionamentos e debates. De forma surpreendente para o professor, essa aceitação ocorreu de forma intensa, conforme os comentários a seguir:

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Aluno 1 - ' professor, você poderia aplicar todas as suas aulas dessa forma '.

Aluno 2 - ' professor, como ficou mais prático entender dessa forma '.

Aluno 3 - ' o ideal seria se todos os professores trabalhassem dessa maneira '.

Outros comentários revelam reflexões sobre o conteúdo aprendido e também o surgimento de questionamentos entre eles durante a execução do experimento ou respondendo as questões sugeridas no roteiro:

Aluno 4 - ' agora consigo assimilar a formação das imagens nos nossos olhos com uma câmara escura .'

Aluno 5 - ' o princípio é o mesmo, ambas as situações formam imagens invertidas e menores .'

Aluno 6 - ' ainda não entendi o motivo de o celular ter sido colocado de cabeça para baixo .'

Aluno 7 - ' isso acontece, pois a luz é transmitida até a lupa, ampliada e projetada, a lente inverte a imagem e conseguimos enxergar de maneira correta .'

Os planos de aula e os roteiros dos experimentos foram fatores importantes para que a compreensão dos alunos ocorresse de forma consistente e de maneira simples. Um fator marcante foi que à medida que os alunos se habituavam às práticas, tornavam-se mais independentes, seguros, criativos e reflexivos.

## Comparação entre as turmas regular e EJA

Fazendo a comparação entre as duas turmas observadas, a do ensino regular tinha um maior conhecimento prévio de cada assunto proposto em relação a turma do Eja, mas, em contrapartida, a turma do EJA se empolgava mais, mostrando curiosidade e interesse, culminando com o pedido para que as aulas de laboratório ocorressem novamente (vide Figura 3).

Fonte: do Autor.

<!-- image -->

Figura 3: Alunos do EJA na montagem de um dos experimentos.

O trabalho aplicado fez com que os alunos participassem ativamente das aulas, questionassem mais e passassem a ter uma nova visão da Física relacionando o conteúdo visto em sala de aula com os fatos do cotidiano. Uma reação positiva, por parte dos alunos da Eja, principalmente, foi de comentarem com

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

os demais professores de outras disciplinas dizendo que as aulas de Física passaram a ser diferenciadas e interessantes e que estavam aprendendo muito mais.

## Considerações Finais

A maneira de ensinar Física nas escolas públicas necessita de uma nova forma de abordagem, tendo um diferencial para atender as necessidades formativas dos alunos. Uma dessas formas de abordagem envolve as aulas práticas, valorizando sempre o que cada aluno já possui de conhecimento em cada tema e aperfeiçoando seus conceitos já estabelecidos.

A inovação foi um desafio, mas a concentração e o envolvimento com os alunos passaram a ser um grande fator de destaque, pois o aprendizado ocorreu de forma diferenciada e envolvente. O celular, que é um grande problema para muitas aulas, tornou um recurso pedagógico, sendo utilizado de forma coerente e no seu tempo certo.

## Referências

CARRAHER, Terezinha Nunes. Aprender pensando: contribuições da psicologia cognitiva para a educação. Petrópolis: Vozes, 1988.

CARVALHO, Maria de Lurdes. Construtivismo: Fundamentos e práticas. São Paulo: LISA, 1993.

BARRETO Filho, Benigno; XAVISER da Silva, Claudio. São Paulo: FTD, 2013, pág189 281.

GUIMARÃES, Osvaldo; PIQUEIRA, José Roberto; CARRON, Wilson. São Paulo: Ática, 2014, pág 210 - 267.

MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. São Paulo: Scipione, 1997, pág.703 - 790.

site do manual do mundo, 2016; site feira de ciências, 2016. Acesso em 10 de julho de 2016.

site manual do mundo. Experimento: Como fazer um arco-íris caseiro com DVD, 2013. Disponível em: &lt; http://www.manualdomundo.com.br/2013/12/como-fazer-arco-iris-caseirocom-dvd/ &gt; Acesso em 10 de julho de 2016.

site manual do mundo. Experimento: Espelho infinito, 2013. Disponível em: &lt; http://www.manualdomundo.com.br/2013/07/espelho-infinito-experimento-de-otica/&gt; Acesso em 10 de julho de 2016.

site manual do mundo. Experimento: Projetor caseiro com celular, 2013Disponível em: &lt; http://www.manualdomundo.com.br/2013/05/projetor-caseiro-com-celular/&gt; Acesso em 10 de julho de 2016.

site manual do mundo. Experimento: A luz que faz curva, 2012. Disponível em: &lt; http://www.manualdomundo.com.br/2012/11/a-luz-que-faz-curva/&gt; Acesso em 10 de julho de 2016.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_