O USO DE EXPERIMENTOS NO APRENDIZADO DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO:uma abordagem sobre o maglev

## O USO DE EXPERIMENTOS NO APRENDIZADO DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO: uma abordagem sobre o maglev Valdivino Viana de Oliveira, Kelly Cristina Martins Faêda, Maria Inês Martins

Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais/Departamento de Física e Química (DFQ)/ Física, dfq@pucminas.br

## Resumo

- O presente estudo trata do uso da física experimental para a contribuição da construção do aprendizado dos alunos em sala de aula. Pretende-se tornar o estudo da física mais atrativo e menos massivo, não apenas aplicando formulas e repassando conteúdo aos alunos em sala de aula, mas despertando-lhes o senso de pesquisador e construtor do conhecimento, sendo agentes e não somente passivos no processo ensinoaprendizagem. Entende-se que é possível, usando poucos recursos, conseguir demonstrar de modo prático, aos estudantes, como usar as ciências, e mais especificamente a física, na compreensão do cotidiano. Focalizam-se alunos de uma turma de segundo ano da educação de jovens adultos de ensino médio. Usa-se como exemplo, o estudo sobre alguns conceitos do eletromagnetismo e suas aplicações. Dentro do tema, aborda-se sobre como o eletromagnetismo é usado atualmente para meios de transporte como o Maglev. Além do uso de vídeos sobre o trem Maglev, aborda-se o tema com experiências simples para que cada aluno possa ter um entendimento geral e mais básico sobre seu funcionamento. Avaliam-se os alunos mediante um questionário, contendo perguntas sobre o tema, com a finalidade de saber o nível de entendimento adquirido pela turma antes e após da aula lhes ter sido ministrada.

Palavras-chave : Ensino de física, Física experimental, Eletromagnetismo, Maglev

## Introdução

Ao procurar um assunto relacionado ao progresso tecnológico de bem comum, em que se pode aplicar conceitos físicos sem cálculos extensos, decidiu-se abordar o funcionamento do trem magnético, também conhecido como Maglev, explicando-o usando um brinquedo conhecido como Levitron. Como base neste exemplo, é possível comprovar a existência de um ponto de equilíbrio em um campo magnético, explicando sua utilização em nosso cotidiano.

- O tema foi também escolhido por causa do avanço brasileiro nas pesquisas, desenvolvimento e construção de transporte que funcione através de levitação magnética. De fato, em algumas universidades como a UFRJ por exemplo, pesquisadores e estudantes encontram-se engajados nesse trabalho, tendo desenvolvido um protótipo, o Maglev-Cobra.

A utilização de levitação magnética vem sendo uma ótima alternativa para suprir a demanda existente no transporte público em muitos países, o que motiva as pesquisas realizadas. Esse tipo de transporte pode levar uma quantidade razoável de passageiros entre grandes distâncias em um intervalo bem curto de tempo. Além dessas vantagens, é um transporte que causa pouco desgaste à natureza.

Para o desenvolvimento deste trabalho, além de pesquisas e artigos existentes, usaremos o método de observação prática do comportamento magnético

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dos imãs para entendermos melhor o objeto de nossa pesquisa. Para que os alunos possam ter uma visão do que é o Maglev em operação, foi passado um vídeo, e demonstrado de forma simples, através de um experimento em sala de aula, como descrito no desenvolvimento.

## Desenvolvimento

Foram pesquisados trabalhos que tratam conceitos de eletromagnetismo, aplicando-os na levitação com base em imã ou eletroímãs como força motriz em um meio de transporte.

Para auxiliar o desenvolvimento e construção do raciocínio sobre o tema proposto, foi utilizado também o estudo sobre o Levitron, um pião com um imã magnético em sua composição e suas propriedades. Por observação em vídeos, é possível analisar como essas propriedades o permitem levitar quando posto para girar logo acima de sua base. A base é também composta por imãs, em que são fixados de modo que seus polos venham a repelir os do pião, causando o efeito de levitação, mantendo-o no ar sem a influência de atrito, mas somente da força peso exercida pela gravidade da Terra.

A aplicação desses conceitos foi feita em uma turma com 15 alunos do segundo ano de EJA de ensino médio de uma escola estadual no município de Betim. A educação de jovens a adultos consubstancia-se na lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB 9394/1996, BRASIL, 1996). Segundo Galvão e Soares (2004) a educação de adultos existe desde o período colonial. Pode-se dizer que a mesma ocorria juntamente com a educação e catequese das crianças indígenas, sendo assim realizada com índios adultos e por parte dos jesuítas que apreendeu a língua indígena para catequizá-los e educá-los.

Além da instrução formal houve, nesse período, várias experiências informais de educação de adultos. Os escravos negros, com atividades nos centros urbanos, e os escravos da igreja tiveram contato com textos e leituras orais, por brancos, através da memorização e do reconhecimento posterior do texto memorizado, promovendo assim a alfabetização e o aprendizado da leitura e escrita tão necessárias para esse grupo conquistar direitos civis (GALVÃO e SOARES, 2004). Pode-se notar que apesar da EJA ter iniciado há mais de um século, ainda persiste no Brasil um número alto de analfabetos.

A sequência didática foi desenvolvida em duas aulas distribuídas em dois dias. Durante contato com esses alunos da EJA, com uma faixa etária variando de 18 a 35 anos aproximadamente, foi possível perceber a falta de preparo para o aprendizado das disciplinas que devem ser aplicadas no segundo ano do ensino médio, de acordo com o currículo do MEC.

A construção do conhecimento foi dada fazendo-se uma breve revisão sobre os imãs e suas propriedades eletromagnéticas. Os alunos puderam manusear pequenos imãs de ferrite e ver suas linhas magnéticas usando limalha de ferro. Logo em seguida foi feito uma apresentação de alguns meios de levitação magnéticas utilizados atualmente. O experimento usado para exemplificar um meio de levitação magnética foi a construção de um eletroímã feito com um prego comum enrolado em fio de cobre, em que as pontas do fio foram ligadas em uma pilha alcalina.

Após essa etapa, tratamos do trem Maglev e de seus aspectos principais. Nesse momento o apresentamos um vídeo sobre o Maglev à classe. Para

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exemplificar sobre a possibilidade da utilização da levitação magnética como meio propulsor foi mostrado um outro vídeo sobre o Levitron e foi discutido com os alunos o seu funcionamento.

Em seguida procuramos estabelecer pontes entre o Levitron e o Maglev, entender melhor sobre como o Maglev opera e como é possível existir um ponto de equilíbrio em um determinado campo magnético.

Por se tratar de uma turma de EJA em seu primeiro contato com o tema, não foram usados cálculos para as forças eletromagnéticas, nem no Levitron, tampouco no Maglev.

Para efeitos de avaliação sobre a evolução no entendimento dos alunos foi aplicado um questionário antes e após a aula sobre o assunto. Os resultados são apresentados a seguir.

Ao analisar as respostas dos estudantes procuramos entender como uma aula demonstrativa e com engajamento dos alunos pôde contribuir na evolução do entendimento dos participantes das aulas ministradas pelo professor. Os dados foram analisados pela análise de conteúdo de Bardin (1977), a qual se trata de um conjunto de técnicas de análise das comunicações visando obter por procedimentos sistemáticos e objetivos de descrição de conteúdo das mensagens, que permitam a inferência de conhecimentos relativos às condições de produção/recepção destas mensagens (BARDIN, 1977).

As respostas foram categorizadas a posteriori e a seguir são apresentados, graficamente, os resultados antes a após ministração da aula, expurgadas as respostas em branco.

Gráfico 01: Uso do eletromagnetismo para benefício local e globalFonte: Dados da Pesquisa

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O gráfico 01 mostra o nível de conhecimento dos alunos sobre os benefícios que são ou podem ser presentes na sociedade em geral, antes e depois da aula.

Exemplo de resposta dos alunos:

Antes: 'o eletromagnetismo pode ser usado nas cidades sim, como detectores de metais em bancos' - Aluno 2, categoria 'Em estabelecimentos públicos (segurança) e equipamentos diversos'.

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Depois: 'pode ser usado em trens, chuveiro, geladeira, fone, caixa de som' Aluno 1, categoria 'Em estabelecimentos públicos (segurança) e equipamentos diversos'.

Gráfico 02: Polos magnéticos de um imã

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Fonte: Dados da Pesquisa

Gráfico 03: Características dos imãs que são conhecidasFonte: Dados da Pesquisa

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Os gráficos 02 e 03 materializam o resultado de duas perguntas que envolvem saber quais características dos imãs são conhecidas pelos alunos, antes e depois da aula.

Exemplo de respostas dos alunos:

Antes: 'eles puxam ferro' - Aluno 1, gráfico 4, categoria 'Atraem materiais ferrosos e outros imãs'

Depois: 'norte e sul, eles provavelmente não se juntam mais' - Aluno 8, categoria 'Não se unem mais no local onde se partem'

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Gráfico 04: Conhecimentos sobre o MaglevFonte: Dados da Pesquisa

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O gráfico 04 permite saber se os alunos possuíam algum conhecimento sobre o Maglev antes e depois da aula ser ministrada.

Exemplo de resposta de um aluno:

Antes: 'que é muito rápido' - Aluno 1, categoria 'É muito rápido'

Depois: 'ele se locomove tendo base o eletromagnetismo' - Aluno 9, categoria 'Movido com eletromagnetismo'

Gráfico 05: Interesse em aprender mais sobre o temaFonte: Dados da Pesquisa

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O gráfico 05 mostra, antes e depois da aula, o nível de interesse dos alunos em aprender sobre o tema proposto.

Exemplo de resposta de um aluno:

Antes: '90% pois tenho curiosidade' - Aluno 4, categoria 'Tenho interesse'

Depois: 'Alto! Por que, daqui alguns anos nossos carros irão andar com a ajuda de imãs' - Aluno 1, categoria 'Tenho interesse'

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Gráfico 06: Pontos positivos de uma aula com atividade prática.

Fonte: Dados da Pesquisa

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A gráfico 06 ajuda a ter uma visão dos alunos, antes e depois da aula, sobre aulas com atividades práticas durante o ensino.

Exemplo de resposta dos alunos:

Antes: 'aprenderia mais' -Aluno 7, categoria 'Muito bom para o aprendizado'

Depois: 'muita coisa eu ia aprender mais' - Aluno 8, categoria 'Muito bom para o aprendizado'

Pôde-se notar, pelos resultados, o conhecimento frágil, antes e depois, acerca do assunto. Observamos um leve progresso no entendimento dos alunos sobre o tema abordado em sala de aula. Nota-se mais entusiasmo dos alunos ao responder o questionário pela segunda vez, com maior interesse em se expressar, apesar de, em alguns momentos, terem respondido fora do contexto da questão.

Gráfico 08: Comparação de desempenho antes e depois da aulaFonte: Dados da Pesquisa

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No gráfico 08 vê-se que o número de alunos que respondeu 'não sei' diminui entre o início e fim do processo. A análise percentual foi feita de acordo com o número de respostas dadas, levando em consideração o número de alunos reduzidos na segunda aula. Pode-se notar no gráfico também uma melhoria na qualidade das respostas dos alunos ao lado de um percentual maior de alunos que não responderam questões na segunda vez que preencheram o questionário.

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## Considerações Finais

No processo de escolha da turma para a aplicação do presente trabalho, foi pensado no ensino regular de ensino médio, porém, foi considerada a oportunidade de trabalho junto a uma turma da Educação de Jovens Adultos (EJA). A oportunidade foi significativa como experiência de ensino, pois esses alunos, matriculados em uma turma do segundo ano do EJA do ensino médio, em sua maioria, tinham pouco ou quase nenhum conhecimento acerca do tema abordado.

Sobre o tema em foco, a turma mostrou entusiasmo ao assistir e participar das demonstrações e explicações sobre como os imãs e eletroímãs podem ser úteis no nosso cotidiano. Houve uma boa participação dos alunos e muitas perguntas, o que fez com que a aula se tornasse mais rica, potencializando o aprendizado de todos os envolvidos.

A sequência didática foi dividida em duas aulas distribuídas em dois dias. No primeiro dia foi abordado a teoria envolvendo o eletromagnetismo e a levitação magnética. Os alunos puderam ver e manipular as linhas de força de um imã através de uma prática, como descrito na metodologia aplicada. Antes de iniciar a abordagem teórica, os alunos preencheram um questionário para saber se tinham algum conhecimento sobre o que iria ser apresentado. Na segunda parte, foi feita uma breve revisão teórica e atividades práticas para ilustrar um eletroímã e um trem Maglev. Após isso, os alunos preencheram o mesmo formulário para que fosse possível uma comparação na evolução do conhecimento da turma sobre o tema.

Abordando o método proposto foi possível ao professor, através de uma interação maior com os alunos, devido às atividades práticas em sala de aula, entender um pouco melhor como abordar o assunto de forma nivelada com a turma e assim procurar atingir todos os alunos da classe envolvida.

É possível notar o progresso antes e depois da aula e como o processo de manusear materiais comuns, como imãs nesse caso, aguçou mais a curiosidade e a vontade de participação da turma. Isso tornou a experiência de aprendizado significativa, não somente aos alunos, mas para o professor que ministrou a aula.

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