RELATO DE EXPERIÊNCIA: A DINAMIZAÇÃO NO ENSINO DE FÍSICA POR PRÁTICAS LABORATORIAIS

## RELATO DE EXPERIÊNCIA: A DINAMIZAÇÃO NO ENSINO DE FÍSICA POR PRÁTICAS LABORATORIAIS

André Luiz Alvez , *Paulo Roberto P. Dias , Wesley de Jesus Lourenço , 1 2 3 Janiele Menezes 4

1 Universidade Federal do Espírito Santo/Departamento de Ciências Naturais/andluial@yahoo.com.br

2 Universidade Federal do Espírito Santo/Departamento de Ciências/Paulo.robertopereiradias@gmail.com

3 Universidade Federal do Espírito Santo/Departamento de Matemática Aplicada/wesley.r.jesus@hotmail.com

4 Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio Cândido Portinari, janemenezes05@hotmail.com

## Resumo

A proposta deste trabalho é estimular o aprendizado em física de alunos do ensino médio e despertar o seu interesse pela área de pesquisa em ciências físicas. Estes foram orientados por professores e monitores a construir experimentos de física, usando ferramentas adequadas. Esta prática extracurricular os ajuda a compreender a importância que os fenômenos físicos associados aos experimentos apresentam no mundo moderno e, em seus cotidianos. Desta prática, foi observado que a abordagem de conteúdos pela experimentação tornou a aula de física mais dinâmica. Neste caso, o aluno monitor teve um papel fundamental, onde o mesmo participou efetivamente das discussões dos conteúdos. Com este trabalho, houve a pretensão de inserir ações que melhorem o estimulo e interesse de estudantes pela física e ao mesmo tempo, pela pesquisa em ciências. Desta forma, foi observado que é possível despertar a curiosidade pelo aprendizado, e traçar metas que superam as formas tradicionais usadas em sala. Este trabalho faz parte de um projeto desenvolvido entre a Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), juntamente com a Fundação de Amparo a Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES). O mesmo é desenvolvido com dez alunos da segunda série do ensino médio de uma escola pública, localizado no município de Sooretama norte do ES. Nesta região, há um grande índice de evasão escolar, sendo uma das metas diminuir este índice. Portanto será relatado, como a construção de experimentos ajudou no aprendizado, na interação entre professor e aluno, na busca pela pesquisa e na permanência dos alunos na escola em questão.

Palavras-chave : Física, Experimentos, Aprendizado, Foguete, Stirling.

## Objetivos

O objetivo geral deste trabalho é desenvolver experimentos didáticos, com estudantes do ensino médio, despertando o interesse pelo aprendizado em física e pela pesquisa. Desta forma, busca-se que os alunos e professor tenham uma melhor interação em sala de aula, com conteúdo elaborado baseando-se em experimentos. Para alcançar esta meta esperamos:

- · Selecionar experimentos a serem executados pelos estudantes;
- · Elaborar o Procedimento Experimental, com testagem prévia;
- · Executar os experimentos com estudantes do Ensino Médio;

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- · Analisar o efeito das aulas práticas no desempenho escolar dos participantes.

## Problemas associados ao ensino de física: Uma situação que se reflete no Espírito Santo

A grande carência de professores licenciados e qualificados, para atuarem no ensino fundamental e médio, das redes municipais e estaduais, é dentre outros fatores, a questão mais preocupante, que contribui com a vasta evasão escolar (Aprender para ensinar, episódio 02, 2015). Dados históricos, referentes ao IPEA (Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada), em 2007, mostram que no ensino fundamental a taxa de evasão na região Norte do Espírito Santo é a maior do Brasil, sendo os municípios de Sooretama e Vila Valério os responsáveis diretos por este resultado (Castro et al., 2012).

Associado a evasão escolar, há em geral, o problema com o baixo rendimento acadêmico dos alunos de ensino fundamental e médio nas escolas municipais e estaduais do Espírito Santo. Esta afirmação é contestada, tendo como base, os dados do Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais (INEP) nos últimos anos, onde os melhores rendimentos no IDEB (Índice de Desenvolvimento da Educação Básica) e do ENEM (Exame Nacional do Ensino Médio) são das escolas da rede privada de ensino.

Fatores socioculturais e econômicos também contribuem como baixo rendimento escolar, mas a realidade em sala de aula, também é um fator marcante: muitas vezes, o que se observa nas salas de aula, são disciplinas ministradas de forma estritamente teórica, enfatizando somente conceitos e memorização de fatos e leis (Aprender para ensinar, episódio 04, 2015). Com esta prática de ensino, é difícil fazer com que o aluno aprenda a gostar de estudar. O que se observa, são alunos desestimulados a aprender, pois as rotinas destas aulas se tornam tediosa e cansativa. O aluno passa a encontrar dificuldades de aplicações dos conteúdos passados em sala, tanto no que diz respeito às aplicações práticas no dia-dia, quanto à escolha de uma carreira profissional. A isto se deve, pois esta área do saber envolve conteúdos com temas muito abstratos e que mesmo fazendo parte do dia-dia dos jovens, há dificuldade, em sala de aula, de similar teoria com a prática (Feix et al., 2012).

Portanto, buscou-se com este trabalho desenvolver um projeto com base na experimentação que torne as aulas de física mais estimulante e prazerosa (Andrade et al., 2009), para que o aluno encontre uma satisfação de estar indo para a sala, estudar os conteúdos de física e, posteriormente ingressar na universidade. Com a prática da experimentação foi observado maior participação pelos alunos nas aulas sendo que os mesmos tiveram mais interesse e satisfação pelo aprendizado.

Neste trabalho, foi aplicada a metodologia de entender todas as etapas do experimento construído, antes de se iniciar a formulação teórica de um assunto em sala, que usa equações para descrever as leis da física. Assim, o aluno teve a oportunidade de estar interagindo efetivamente com o fenômeno abordado, ao invés de simplesmente, ficar imaginado o fenômeno. Com base nisto, o aluno foi induzido ao aprendizado, onde ele, por si mesmo adquiriu o conhecimento com base na dinâmica da aula, com o auxilio do experimento, o que melhorou seu desempenho e despertou seu interesse pela física. Com esta prática de ensino, foi possível superar as formas tradicionais usadas em sala.

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## Construção de experimentos e aplicação em sala

Como exemplo das diversas práticas desenvolvidas, relata-se neste momento, algumas das práticas desenvolvidas, na escola estadual Cândido Portinari, no norte do estado do Espirito Santo. Atividades como visitas em parques de ciências também foram realizadas. Os experimentos que estão relatados, foram obtidos de sites e vídeos da internet (Construção de Foguete, Panzinha; ).

## Foguete com garrafa PET

Com o objetivo descrever a aplicação da terceira lei de Newton foi construído um foguete com garrafa PET e base para lançamento. A construção foi realizadana escola, após o horário de aula, objetivando o aprendizado pela terceira lei de Newton. Com o uso de materiais como serra, cola para cano, estiletes, bomba de pressão, furadeiras dentre outras, os alunos da escola construíram o foguete com base de lançamento e, um dispositivo de liberação do foguete. A metodologia de ensino aplicada foi a seguinte: durante a construção deste experimento, os alunos questionavam para qual a utilidadede algumas peças e, como estas serviriam para o foguete decolar. Muitas vezes os próprios alunos respondiam as questões. A Figura 1 representa o foguete, com a base de lançamento.

Figura 1: Montagem experimental de um foguete com base de lançamento, construído por alunos do ensino médio. Elaborada pelo compilador

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Uma observação importante foi durante a execução do experimento. Ao realizarem uma grande pressão, com o uso de uma bomba manual na garrafa PET, com água até 2/3 de seu volume o foguete era liberado, por meio de um dispositivo em sua base. O que surpreendeu e chamou a atenção dos alunos foi a altura e o alcance que o mesmo atinge. Foi constatado então, a partir do experimento, que a força que é exercida sobre o líquido, pelo ar comprimido (pressão interna), também age sobre o foguete, mas estas possuem sentidos opostos e mesma direção. Desta forma, foi notado um aprendizado de forma diferenciada, pela conexão de objetivo e prática.

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## Movimento circular

Com o objetivo de descrever o movimento circular, sua causa e, as variáveis físicas envolvidas, foi realizado um experimento que consistiu em produzir um sistema, no qual um copo (ou garrafa aberta) contendo água, descreve uma trajetória circular, na vertical, sem que ocorra derramamento de água. A montagem do experimento consistiu de uma base de acrílico quadrada, onde barbantes amarrados em furos em suas quatro extremidades, se estendiam até sua parte superior, mantendo esta base na horizontal. A Figura 2a é uma foto tirada, no qual é possível observar, a base finalizada, após montagem pelos alunos. Na Figura 2b, é possível observar o experimento colocado em prática.

Figura 2 a) : Montagem experimental do sistema com copo de água, base e barbante. Elaborada pelo compilador. b) Aluna do projeto utilizando o experimento no estudo do movimento circular. Elaborada pelo compilador

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(b)

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Com a base montada, o experimento é colocado em prática: um copo de vidro, com água até o topo, é posto sobre o centro do acrílico e então, um movimento tipo pendular é executado até que uma trajetória circular na vertical é formada. O sistema base mais copo girava, completando revoluções, sem a ocorrência de derramamento de água. Notou-se de início, uma grande curiosidade por parte dos alunos, sobre uma resposta de o porquê não havia derramamento de água. A questão de instigar os alunos foi então colocada em prática. Para explicar este experimento, foram levantadas algumas questões, com base na analogia de um sistema onde uma pedra amarrada em um barbante é colocada para girar:

- (i) Qual a relação deste experimento com o sistema pedra e barbante?
- (ii) Qual é o objeto que faz a pedra girar e, qual o análogo, para o copo com água e a base?
- (iii) Em qualquer ponto da trajetória, para onde a pedra se move, caso o barbante é cortado no caso do sistema com a pedra e, no caso do sistema base com copo de água?
- (iv) Em ambos os casos, para onde aponta a força relacionada ao movimento?

Com base nestas questões, foi observado que, embora as respostas não fossem instantâneas, os mesmos foram colocados para pensar, de forma não

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puramente teórica, mas com base no que é visto pelo experimento. Simulando prática, com as questões levantadas, os alunos puderam constatar que caso a corda fosse cortada, o copo com a água seguiria uma trajetória 'inicialmente reta' a trajetória circular do sistema. Os alunos então observaram, por analogia com a pedra e o barbante, que a água tem então, a todo instante, sua trajetória alterada, devido à força que a base de acrílico exerce sobre o copo e sobre a água. Esta força normal é dirigida para o centro, daí foi possível notar o termo centrípeta. Neste caso, o ensino, com base na experiência, mostrou-se muito eficiente, pois foi possível notar o interesse dos alunos pela prática.

## Motor de Stirling

Uma prática muito interessante para se iniciar os estudos sobre máquinas térmicas, é a construção de um motor de Stirling (Motor de Stirling. Manual do Mundo). Com materiais simples como CD, cola branca, clips, latas de refrigerante, balão, vela, dentre outros, os alunos conseguiram após algumas tentativas, colocar o motor para funcionar. O que foi observado neste experimento é que sua montagem é um tanto complicada e, embora seja muito sutil, os alunos em grupo conseguiram assimilar o vídeo aula com o experimento.

Foi notado desta prática que os alunos pareciam duvidar sobre a funcionalidade do experimento. De fato, na primeira semana, o primeiro motor não funcionou, pois o balão que fazia o virabrequim rodar estava muito tensionado. Além disto, foi observado que a cola derretia quando a lata esquentava. Após mais uma semana de tentativa, um segundo motor foi montado. Ao colocar a vela acesa sobre a base do motor, o motor funcionou corretamente e foi possível observar o CD realizando rotações regulamente. A Figura 3 representa o motor após montagem final, onde é possível observar o virabrequim e o cd com suas funcionalidades. Testes com até três velas foram realizados, observando o aumento do giro do motor. Para o aprendizado dos alunos, os mesmos observaram que esta máquina térmica, opera em ciclos, onde o calor levado por uma bucha de palha de aço (que funciona como pistão) era levado até uma fonte fria. Quando isto ocorria, os alunos notaram que o virabrequim era colocado para funcionar, fazendo o CD girar. Após o funcionamento do motor, uma grande comemoração foi realizada por parte dos alunos, mostrando seus entusiasmos com esta prática experimental e neste instante, foi notado um completo envolvimento dos alunos com a física deste experimento.

Figura 3: Motor de Stirling, usado no estudo de máquinas térmicas. Elaborada pelo compilador

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## Considerações finais

Como resultado parcial deste trabalho, foi observada que a prática experimental se mostrou uma ferramenta didática que pode ser usada como um auxílio eficiente para o aprendizado em física. O envolvimento dos alunos com a prática despertou a curiosidade sobre as questões físicas que estão envolvidas em cada experimento.

Foi realizada uma breve pesquisa, com base no histórico escolar dos alunos, sobre o desempenho escolar dos mesmos. Foi observado que dos dez alunos, ainda na primeira série do ensino médio, antes de suas inserções no projeto, apenas seis tinham nota acima da turma. Já no segundo ano, após primeiro trimestre de participação no projeto, este número subiu para oito. Além disto, a média parcial destes alunos está acima da média dos 34 alunos das duas turmas do segundo ano.

Quadro 01: Nota média da disciplina de física no 1º trimestre do ano de 2016.

## Referências

ANDRADE, J. A. N. de; LOPES, N. C.; CARVALO, W. L. P. de. Uma Análise Crítica do Laboratório Didático de Física: A Experimentação Como Uma Ferramenta Para a Cultura Cientifica. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS, 7., 2009, Florianópolis, UFSC, 2009. P. 1-12.

APRENDER PARA ENSINAR, segundo episódio, Jornal Nacional, Rio de Janeiro, Globo, 03 de fevereiro de 2015. Programa de TV.

APRENDER PARA ENSINAR, quarto episódio, Jornal Nacional, Rio de Janeiro, Globo, 05 de fevereiro de 2015. Programa de TV.

CASTRO, J. A. de; ARAÚJO, H. E.; LIMA, A. L. M. de C. Situação Social nos Estados - Espírito Santo . Edição 1. Brasília - DF: IPEA, 2012. Disponível em:

http://www.ipea.gov.br/portal/images/stories/PDFs/situacao\_social/120118\_relatorio \_situacaosocial\_es.pdf. Acesso em: 02 de setembro de 2016.

CONSTRUÇÃO DE FOGUETE. Panzinha. YouTube, 13 de maio de 2014. Canal do YouTube.

FEIX, E. C.; SARAIVA, S. B.; KIPPER, L. M. A Importância da Física Experimental no Processo Ensino-Aprendizagem. In: SALÃO DE ENSINO E DE EXTENSÃO, 3., 2012, Santa Cruz do Sul, Anais do III Salão de Ensino e de Extensão . Santa Cruz do Sul: UNISC, 2012.

MOTOR DE STIRLING. Manual do Mundo . YouTube, 19 de janeiro de 2016. Canal do YouTube.

PELIZER, Gianinni. Água que gira não cai . Belo Horizonte. Ponto Ciência. Disponível em:

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http://soudasexatas.blogspot.com.br/2013/11/agua-que-gira-nao-cai- 2013.html. Acesso em: 02 de setembro de 2016.