O ENSINO SOBRE ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO: UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ENSINO MÉDIO

## O ENSINO SOBRE ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO: UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ENSINO MÉDIO

Fabiana Moraes Guiaro 1 , José Donizete Ângelo Junior , Beatriz S. C. Cortela 2 3

- 1 UNESP, Bauru/ Licenciatura em Física, e-mail: fahmg@hotmail.com
- 2 UNESP, Bauru/ Licenciatura em Física, e-mail: josedajunior83@gmail.com
- 3 UNESP, Bauru/ Departamento de Educação, e-mail: biacortela@fc.unesp.br

## Resumo

Este trabalho apresenta uma proposta de sequência didática de conteúdos relativos à Física Moderna para alunos de ensino médio. Foi desenvolvida na disciplina Metodologia e Prática de Ensino de Física V, oferecida em um dos cursos de licenciatura em Física da Universidade Estadual Paulista (UNESP). Além de apresentar a sequência didática elaborada a partir de estudos de artigos levantados em revistas científicas, explicita parte da organização e dos procedimentos didáticos adotados nesta disciplina, que tem um caráter integrador dentro do currículo do curso. A proposta didática apresenta: a importância da inserção de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio; a relevância do levantamento dos conhecimentos prévios que os alunos possuem a respeito do tema; os recursos de ensino; os instrumentos e critérios de avaliação adotados, numa abordagem formativa. Os levantamentos e as produções, orientadas e realizadas durante a disciplina, possibilitaram ao licenciando, futuro docente, além do planejamento de atividades didáticas, o contato com: materiais e currículos adotados pela rede de ensino público paulista; pesquisas na área de ensino de Física; discussões de artigos científicos, entre outras. Este tipo de formação amplia espaços para o desenvolvimento do raciocínio crítico e reflexivo sobre as ações, com vistas às suas futuras práticas pedagógicas.

Palavras-chave : Sequência didática, Física Moderna e Contemporânea, Disciplina integradora, Formação de professores.

## Introdução

Este trabalho apresenta uma sequência didática desenvolvida na disciplina Metodologia e Prática de Ensino de Física V do curso de licenciatura em Física da Universidade Estadual Paulista, campus de Bauru, no ano de 2016. Trata-se de uma disciplina oferecida no quinto semestre do curso e é considerada como integradora, mantendo uma característica interdisciplinar, buscando integrar conteúdos específicos da Física, teórica e experimental, com aqueles abordados visando o ensino dos mesmos (UNESP, 2015).

- O modelo formativo curricular deste curso distancia-se daquele conhecido por '3+1', ou seja, três anos de formação específica de áreas de conhecimento, mais um ano de formação pedagógica, numa perspectiva de complementação. E também do modelo conhecido por '2+2', também muito presente em estruturas curriculares de licenciaturas, não só da área de exatas, quando são aprovadas das Diretrizes Curriculares Nacionais para Formação de Professores (BRASIL, 2002). Hoje substituídas pelas Diretrizes Curriculares para Formação em nível superior (BRASIL, 2015).

Avanços em pesquisas na área de formação de professores (CONTRERAS, 2002; GARCIA, 1999, entre outros) e de professores de Física (CORTELA, 2011;

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NARDI, CORTELA, 2015, entre outros) apontam que modelos formativos baseados na racionalidade técnica já não atendem mais às necessidades que se apresentam na atual conjuntura educacional. As diretrizes de formação de professores (BRASIL, 2002, 2015) propuseram modificações, adotando as racionalidades prática e crítica, respectivamente.

No caso deste curso de licenciatura analisado, desde 2006, está estruturado em torno de três eixos: 1. Formação de conhecimentos básicos da Física e Ciências afins e seus instrumentos matemáticos; 2. A formação dos conhecimentos didáticopedagógicos do professor de Física (eixo integrador); 3. Ciência, Tecnologia, Sociedade, Ambiente e Desenvolvimento Humano (UNESP, 2015). Algumas das disciplinas que compõem o eixo 2 (Metodologia e Prática de Ensino I a V; Estágios Supervisionados I a IV; e Didática da Ciência) são ministradas por docentes formados em Física, com doutorado em Educação e que efetuam seus planejamentos de forma coletiva, visando a organicidade do curso, tanto longitudinalmente quanto em cada um dos semestres.

A ideia central nas disciplinas de Metodologias e Práticas de Ensino (I a V) é a de possibilitar a integração dos conhecimentos adquiridos em disciplinas teóricas e experimentais juntamente com conhecimentos voltados ao ensino, ou seja, são ministradas de modo a aproximar os resultados de pesquisas em ensino da sala de aula visando esta articulação entre os eixos. Para tanto, os docentes responsáveis organizaram temas centrais a serem discutidos em cada semestre, com base naqueles desenvolvidos nas disciplinas específicas: Mecânica,Termodinâmica, Eletromagnetismo, Ondas/Óptica, e Física Moderna e Contemporânea (FMC), respectivamente.

A reflexão desenvolvida nos processos de construção dos conhecimentos científicos a partir da relação entre estes e o seu ensino, integrando conhecimentos filosóficos e pedagógicos para a formação de um profissional qualificado, acredita-se estar sendo possível devido a vários fatores. Entre eles: a organização da estrutura curricular, o perfil profissional dos docentes que as ministram, as pesquisas que desenvolvem em relação a temas voltados para formação de professores e o ensino de Física, e o compromisso que têm com uma formação de qualidade (NARDI, CORTELA, 2015).

## Desenvolvimento da disciplina

A disciplina Metodologia e Prática de Ensino de Física V busca articular conhecimentos de conteúdos específicos, didático-pedagógicos e as pesquisas em ensino de Física visando a transposição didática, explorando diferentes metodologias. Tem como fio condutor conteúdos relativos à FMC. Adota-se a definição de Física Moderna como sendo aquela iniciada no século XX com estudos de fenômenos físicos da matéria em escala atômica, com trabalhos de Planck, e escala astronômica, com trabalhos de Einstein; e como Física Contemporânea aquela que tem como principal campo de pesquisa as partículas subatômicas, iniciada no final da II Guerra Mundial.

É notória a presença de justificativas na literatura (TERRAZZAN, 1992, 1994; OSTERMANN, 2000; OSTERMANN, MOREIRA, 2000; PIETROCOLA, et al., 2008) suscitando a inserção de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio.

A influência crescente dos conteúdos de Física Moderna e Contemporânea para o entendimento do mundo criado pelo homem atual, bem como a

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inserção consciente, participativa e modificadora do cidadão neste mesmo mundo, define por si só, a necessidade de debatermos e estabelecermos as formas de abordar tais conteúdos na escola de 2º grau (TERRAZZAN, 1992, p. 210).

Pensando em termos da educação pública brasileira, há tempos pesquisas apontam que os conteúdos ligados à FMC geralmente, não fazem parte do currículo de Física do Ensino Médio (EM) e, quando estão presentes, muitas vezes são oferecidos no último semestre da 3ª série e são parcialmente cumpridos (TERRAZZAN, 1994).

A crescente pesquisa acerca desse tema esclarece diferentes frentes a serem aprofundadas, ou mesmo sugere caminhos a serem realizados para que a inserção destes conteúdos seja efetivada. Na questão curricular, entre outros autores, Ostermann e Moreira (1998) exploram os conteúdos a serem desenvolvidos; já Terrazzan (1994) e Ostermann (1999) mostram caminhos dentro do campo metodológico; Rezende Jr. e Ricardo (2003) discorrem sobre falta de material didático para o conteúdo; e Pietrocola et al. (2008) elaboram os Cadernos de orientação do professor de Física para o material didático da rede pública paulista incluindo o tema FMC, que compõem o currículo do estado de São Paulo. (SÃO PAULO, 2012).

A disciplina Metodologia e Prática de Ensino de Física V busca aprofundar o conhecimento sobre diferentes referenciais teóricos a partir de fundamentos básicos de autores da área, relacionando a produção científica, o desenvolvimento tecnológico e o impacto à sociedade, trabalhando a transposição didática partindo das relações de conhecimento científico e conhecimento pedagógico, e também, buscando gerar análises, discussões e planejamento de materiais visando a elaboração de sequências didáticas a partir das reflexões teóricas realizadas.

Baseados nesses objetivos, a docente responsável desenvolveu ao longo de um semestre, atividades acerca do tema de FMC, expostos a seguir:

Quadro 1 - Conteúdos trabalhados na disciplina

## Fonte: Autoria própria

Ao longo de toda a disciplina os alunos são avaliados de formas distintas das tradicionais provas dissertativas. As atividades avaliativas consistem de: elaboração de resumos de textos selcionados dentro das normas ABNT; participação em trabalhos em grupo realizados em sala; apresentação de seminários; levantamentos de pesquisas da área; trabalho final de disciplina, sendo que este é planejado a partir do último tópico do Quadro 1, acima.

Quatorze alunos cursaram a disciplina oferecida em 2016 e os trabalhos foram realizados em duplas. Estas duplas foram orientadas a efetuar buscas em revistas científicas e anais de eventos, referências na área de ensino de Física, previamente selecionados, visando encontrar de 2006 a 2016 os trabalhos relativos ao ensino de FMC para o ensino médio.

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Cada dupla realizou um seminário apresentando a revista/evento, a forma como procedeu a busca, a quantidade de trabalhos encontrada, e os artigos selecionados para apresentação, um para cada aluno.

Buscando responder a pergunta inicial, 'Por que inserir FMC no EM?', uma das autoras deste trabalho realizou seu levantamento na Revista Brasileira de Ensino de Física nas oito últimas edições, de 2009 a 2016, constando a falta de trabalhos sobre o tema em edições anteriores (2006). Foram encontrados apenas dois artigos e um deles foi selecionado para apresentação do seminário.

Depois da apresentação de todas as duplas e discussões acerca dos trabalhos, os alunos foram orientados para a elaboração de uma sequência didática sobre um tema de FMC, e para sua apresentação em forma de seminário ao final do semestre. Para a elaboração deste trabalho, os alunos tomam como base um plano global disponibilizado pela docente, que define os seguintes tópicos:

Quadro 02 - Tópicos necessários para a sequência didática

Fonte: Autoria própria

Abaixo está o resumo da sequência didática desenvolvida e que será aplicada no segundo semestre de 2016 numa escola da educação básica, onde uma das autoras realiza um projeto de iniciação científica.

## Sequência didática

A escolha dos temas ligados à FMC, que foram sorteados entre os alunos, foi baseada nos conteúdos estabelecidos pelo currículo do Estado de São Paulo de Ciências da Natureza, necessários para a compreensão do mundo contemporâneo (SÃO PAULO, 2012). O tema para a elaboração desta sequência foi 'As radiações do espectro eletromagnético e seu uso tecnológico, como a iluminação incandescente, a fluorescente e o laser'.

## Objetivos

Geral: Compreender a FMC como parte de sua formação acadêmica, mas também, como auxílio para a formação pessoal e como cidadão, reconhecendo a mesma como integrante necessária no desenvolvimento da sociedade humana. (SÃO PAULO, 2012, p.97)

Específicos: Compreender o que é o espectro eletromagnético e a radiação eletromagnética; reconhecer as diferentes faixas do espectro a partir de suas

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características (frequência e comprimento de onda); conhecer o funcionamento do forno micro-ondas; estudos sobre conteúdos relativos à História da Ciência ligados à FMC (SÃO PAULO, 2012, p.123).

## Conteúdo programático

Para o estudo do tema serão explorados os conteúdos: Ondas eletromagnéticas; Espectro eletromagnético; Localização no espectro; e Aplicações Estes visam explorar o tema central, que é a Ondulatória.

## Justificativa

Para que seja possível formar um cidadão consciente de suas ações e participativo na sociedade são necessários, também, os conteúdos mais recentes da Física. As novas tecnologias envolvem estudos avançados e para que haja uma continuidade dessas tecnologias, é preciso trabalhar com esses conteúdos desde a educação básica (TERRAZZAN, 1992). Alguns exemplos sobre a importância desses conteúdos para avanço da Ciência e da nossa sociedade, em si: o funcionamento e uso de utensílios como o forno micro-ondas, os controles remotos, as portas automáticas e sensores; na medicina, instrumentos cirúrgicos como o laser, nos exames de raios-X, ressonância magnética, entre tantos outros.

## Desenvolvimento

A sequência didática proposta a seguir é composta por oito aulas de 50 min cada uma, chamadas de hora/aula. Na rede pública do estado de São Paulo, a grade curricular comporta 2 hora/aula por semana para a disciplina de Física, no EM. Por se tratar de uma proposta, esta pode sofrer alterações na continuidade e na duração das aulas, pois tem um caráter flexível, possibilitando atender as idiossincrasias das escolas e dos alunos atendidos.

## Primeira aula

Inicia-se com a aplicação de um questionário contendo questões de caráter conceitual a fim de analisar as concepções prévias dos alunos sobre espectro eletromagnético. Com o questionário respondido, começará a introdução dos estudos prévios de ondulatória juntamente com o estudo do tema. Análises das respostas do questionário servirão para orientar o professor quanto aos aspectos a serem explorados e as lacunas conceituais a serem preenchidas.

## Segunda aula

Esta aula será destinada à continuação da explicação das teorias, de forma expositiva/dialogada. Também será entregue aos alunos uma série de exercícios conceituais envolvendo a teoria estudada nas últimas aulas, contendo algumas questões do questionário inicial a fim de analisar o processo de aprendizagem. Ao final da aula será explicado aos alunos o trabalho que deverá ser realizado extraclasse e apresentado durante a sexta aula.

Trabalho: Os temas a serem desenvolvidos serão relativos às faixas do espectro eletromagnético (desde ondas de rádio até raios gama) totalizando sete faixas. Serão montados grupos de quatro a cinco alunos (projetando uma sala de até 40 alunos). Estes grupos serão orientados a pesquisarem na Internet e/ou em livros didáticos os seguintes tópicos sobre a radiação relativos a cada faixa: primeiros

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estudos sobre radiação; dos primeiros estudos à descoberta comprovada da radiação; as aplicações dessa radiação. Os grupos irão apresentar suas pesquisas para os colegas na sexta aula, com um tempo de apresentação de 10 minutos cada grupo, além de um resumo escrito de, no máximo, duas páginas visando sistematizar e divulgar o que foi pesquisado, exercitando a escrita.

## Terceira e Quarta aulas

Reproduzir com os alunos o experimento de William Herschel sobre a descoberta do infravermelho. Após, gerar uma discussão com os alunos a partir de questões conceituais em relação ao experimento. Solicitar aos alunos que escrevam um relatório da aula experimental visando explorar, entre outras, a capacidade de observação e registro.

Experimento: Materiais: um prisma; três termômetros a álcool; uma folha branca; uma caixa. A execução consistirá em deixar um feixe de luz solar incidir no prisma. Quando este o atravessar, será divido na faixa da luz visível do espectro. Com isso, serão medidas as temperaturas, respectivamente, das cores azul, amarela e vermelho, de um até cinco minutos, observando e anotando as temperaturas de cada minuto.

Relatório elaborado a partir de questões: O que foi trabalhado na aula? (justificar com base nas teorias estudadas); como foi trabalhado? (explicar a execução junto com explicação de conceitos aprendidos); a que conclusões chegaram?; em que esta aula contribuiu para sua compreensão sobre o raio infravermelho?

## Quinta aula

Iniciar a aula lembrando sobre o uso das micro-ondas e mostrar aos alunos um vídeo ('O Mundo do Beakman') que fala sobre as ondas eletromagnéticas juntamente com o funcionamento do forno micro-ondas. Apresentar um simulador que explica a interação entre as micro-ondas e o grau de agitação das moléculas de água, explicando o funcionamento do mesmo. Assim, ao final da aula, os alunos serão orientados a fazer uma breve dissertação sobre a relação entre as ondas eletromagnéticas, o funcionamento do forno, e o vídeo.

## Sexta e Sétima aulas

Esta aula será destinada à apresentação dos trabalhos dos alunos e a uma avaliação final. Os seminários serão de 10 minutos e os critérios de avaliação serão: a participação de todos os integrantes do grupo na apresentação, se todos os tópicos foram pesquisados, a veracidade das informações, e correção e estruturação do resumo escrito, incluído a norma culta.

## Oitava aula

A última aula será destinada a uma prova final, individual e escrita, com tempo previsto para 40 minutos Será composta por questões dissertativas e de múltipla escolha, de caráter conceitual, tendo em média oito questões.

## Metodologia de ensino

As metodologias escolhidas para a execução dessa aula são: aula expositiva/ dialogada; experimentação; estudo dirigido; trabalho em grupo; apresentação de seminários; elaboração de textos escritos.

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## Recursos de ensino

Os recursos a serem utilizados são: computador, projetor, vídeo, simulador, lousa (quadro de giz e quadro negro) e objetos para o experimento.

## Instrumentos e critérios de avaliação

Os alunos serão avaliados em todas as atividades executadas: exercícios conceituais sobre o tema (1,0); relatório da aula experimental (1,0); questão sobre o funcionamento do forno micro-ondas (1,0); trabalho em grupo, incluindo o seminário, (3,0); resumo (1,0); e a prova final (3,0), num processo somativo e com feedback constante, ou seja, a cada etapa serão realizadas devolutivas sobre o desempenho.

## Considerações finais

Este trabalho apresenta como uma estrutura curricular de um curso de licenciatura em Física, que se distancia de modelos baseados na racionalidade técnica, se aproximando de modelos práticos e crítico-reflexivo, possibilita uma formação menos fragmentada do conteúdo. Outro ponto mostrado foi o processo de desenvolvimento de disciplinas integradoras, que visam subsidiar os alunos quanto à transposição didática de conteúdos a partir do modo como as pesquisas em ensino sugerem que deva ser feito. Apresenta ainda a importância do planejamento coletivo e do perfil profissional do docente formador, que pesquisa sobre aquilo que ensina no processo de construção da identidade docente do licenciando. Finalmente, apresenta um levantamento de dados que fundamentou a estruturação de uma sequência didática sobre conteúdos ligados à FMC, apontando que são poucos os trabalhados que abordam seu ensino no EM, e a sequência didática proposta.

Todos estes aspectos foram desenvolvidos ao longo deste trabalho e contribuíram, ativamente, para a formação do futuro docente. Esta forma de trabalho nas disciplinas proporciona a oportunidade de reformular pensamentos de senso comum a respeito da docência, possibilitando que possamos ter experiências no processo de fundamentação, planejamento, a apresentação, e aplicação de uma sequência didática ou projeto de ensino. Sobretudo, promovem ao licenciando, futuro docente, o pensamento crítico e reflexivo sobre as ações a serem tomadas, reflexões a respeito dos critérios e instrumentos de avaliação a serem adotados, e o aprimoramento de sua capacidade de propiciar a transposição didática em suas futuras práticas docentes.

## Referências

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BRASIL. Ministério da Educação. Resolução CNE/CP 01/2002, de 18 de fevereiro de 2002. Diretrizes Curriculares Nacionais para a formação de professores de Educação Básica, em nível superior, curso de licenciatura, de graduação plena .

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