OBSERVAÇÃO ASTRONÔMICA COMO ABORDAGEM PARA ENSINO DE ÓPTICA DE UMA PERSPECTIVA INVESTIGATIVA

## OBSERVAÇÃO ASTRONOMICA COMO ABORDAGEM PARA O ENSINO DE ÓPTICA DE UMA PERSPECTIVA INVESTIGATIVA

## Rodolfo Sant' Ana Silva 1 , Geide Rosa Coelho 2

1 UFES/PPGEnFis, rodolfoss.fisica@gmail.com

2 UFES/PPGEnFis/Centro de Educação, geidecoelho@gmail.com

## Resumo

Neste trabalho apresentaremos o desenvolvimento de uma sequência didática investigativa planejada como projeto de pesquisa, cujo objetivo é analisar como a prática de observações astronômicas com telescópios pode contribuir para o entendimento dos fenômenos de refração e reflexão, bem como aproximar os estudantes da prática de observação astronômica e desenvolver o conhecimento sobre os objetos celestes em turmas da segunda série do ensino médio de uma escola estadual do estado do Espirito Santo. Neste estudo teremos foco em apresentar a sequência de ensino investigativo desenvolvido na qual intencionamos o desenvolvimento do protagonismo estudantil e posicionamento crítico mediante a uma situação problema, elaborada para mediar a investigação e seu desenvolvimento conta com o questionamento, levantamento de hipóteses, socialização das conclusões e debates entre a turma em parceria com o professor para auxiliar no avanço da investigação do fenômeno em questão. O eixo central da intervenção tem como tema a observação astronômica, por ser um tema transversal entre outras áreas do conhecimento. Muitos fenômenos celestes são de conhecimento popular, mas usando outros nomes e tendo explicações não cientificas, gerando confusões e mal-entendidos. É comum os estudantes trazerem estas concepções alternativas em suas falas iniciais sobre o assunto, portanto a sequência didática desenvolvida traz com ela uma proposta de desenvolver alguns desses assuntos com mais atenção por meio das problematizações, atividades e diálogos no seu desenrolar. A aplicação da sequência didática se encontra em andamento, portanto vamos apresentar a proposta da sequência, seu processo de validação, seus aspectos teóricos e metodológicos e um breve relato de algumas das atividades já desenvolvidas. Consideramos que o material poderá potencializar o ensino de Física e Astronomia, bem como as diferentes aprendizagens, tanto de forma conceitual como as relacionadas a procedimentos e atitudes.

Palavras-chave : Ensino de Física, ensino de Astronomia, ensino por investigação, observação astronômica, ensino de óptica.

## Introdução

Neste trabalho apresentaremos o desenvolvimento de uma sequência didática investigativa planejada como um projeto de pesquisa cujo objetivo é analisar como a prática de observações astronômicas com telescópios pode contribuir para o entendimento dos fenômenos de refração e reflexão, por parte dos alunos da segunda série do ensino médio de uma escola da rede pública estadual do Espírito Santo. Como a pesquisa ainda está em andamento, não será apresentado neste artigo os resultados finais da intervenção, nosso foco é apresentar os processos de construção e validação da sequência didática, seus aspectos teóricos e metodológicos, bem como algumas das atividades já aplicadas durante a intervenção. As imagens usadas neste artigo provem dos registros das atividades, portanto não podem ser encontradas em outras fontes.

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A temática usada como eixo central da intervenção é a Astronomia, mesmo não sendo um conteúdo previsto, de forma extensa, no currículo. Porém é um tema transversal entre várias disciplinas e que agrega vários conceitos Físicos. Por não haver um estudo curricular padrão mais aprofundado no ensino fundamental e médio é comum o tema Astronomia trazer a tona diversas dúvidas por parte dos estudantes. O que possibilita fazer ligações com outras áreas do conhecimento e significar fenômenos popularmente conhecidos com o discurso científico e aproximar os estudantes da prática de observação e reconhecimento dos objetos celestes (BERNARDES, et al, 2008).

A sequência didática foi desenvolvida para uma abordagem investigativa, buscando contribuir com a autonomia dos estudantes, o desenvolvimento do pensamento crítico e a socialização dos conhecimentos por meio de situações problemas e abrindo espaço para debates para que haja desenvolvimento conceitual, procedimental e atitudinal. Portanto é importante para a perspectiva observar a apropriação do discurso científico, atitude perante a busca pela solução da situação problema e o respeito às opiniões diversas para que haja contribuição mútua entre os estudantes na investigação do problema (AZEVEDO, 2004).

## Ensino por investigação

O ensino por investigação possui a característica de centralizar as atividades no estudante e busca incentivar mudanças em suas atitudes através do protagonismo estudantil. Para promover tais atitudes as atividades são propostas a partir de uma situação problema que os estudantes precisem investigar uma, ou mais soluções. Tais problemas podem proporcionar diferentes soluções possíveis, potencializando o aprendizado através da socialização de diferentes respostas.

Nessa perspectiva investigativa, os estudantes devem levantar e testar hipóteses, coletar e analisar dados, socializar suas conclusões levando suas ideias para uma discussão mais ampla com a turma e o professor, com o objetivo de responder a situação problema e investigar, não somente o problema, mas o assunto que o cerca (Sá, et al, 2007). Nesse processo de aprendizagem a mediação estabelecida pelo professor visa orientar os estudantes nas discussões e questionando os conceitos envolvidos para que a investigação avance, já que podem existir momentos em que os estudantes precisam de direcionamento, mas não entregando as respostas de forma direta. Portanto o problema proposto é de grande importância para que o estudante se envolva de forma ativa no processo de investigação, de forma que a atividade investigativa estimule o pensamento crítico e reflexivo, a argumentação e apropriação do discurso científico, a socialização das ideias e conceitos, bem como o respeito às diferentes ideias e concepções que são comuns à diversidade da sala de aula (CARVALHO, 2013).

Outro fator fundamental para essa perspectiva é a atitude do professor perante o problema e as discussões que o envolvem. Dizer que as atividades no ensino por investigação são centradas nos estudantes, não significa que o papel do professor é reduzido no processo de aprendizagem, pois ao se tornar o agente articulador entre a situação problema e os estudantes é necessário que o professor tenha grande conhecimento do assunto para guiar as interações sem prejudicar o processo de investigação. Saber o que questionar e quando questionar, saber quando uma reformulação de hipótese é suficiente e quando uma informação nova pode auxiliar no desenvolvimento da investigação, pois todo o processo de

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aprendizado dos alunos ocorre de forma conjunta com as ações do professor (SASSERON, 2013). É necessária uma mudança de postura do professor, pois ele não será o transmissor do conhecimento de forma direta. Tanto professor quanto os estudantes devem atuar de forma investigativa. Portanto é fundamental uma boa compreensão da perspectiva, reflexão das ações em sala de aula e o entendimento de que o papel da mediação que deve ser estabelecida com as atividades investigativas também contribui para uma produção genuína de conhecimento científico.

## Ensino de astronomia

A Astronomia é um conteúdo cientifico com grande potencial no ensino de ciências, pois é um tema transversal entre varias áreas do conhecimento como Matemática, Geografia, História e Física. Porém sua presença no currículo escolar é pequena, limitada a poucas séries no ensino fundamental e em alguns breves temas no ensino médio. Portanto o ensino de Astronomia é, por muitas vezes, deixado para instituições que promovem uma educação não formal, como planetários e observatórios. Infelizmente a articulação entre o ensino escolar formal e a educação não formal oferecida por estas instituições, nem sempre se completam pois, muitos planetários modernos possuem características mais propicias para lazer e turismo que para o ensino/aprendizagem (Langhi e Nardi, 2009). Por se tratar de uma instituição de educação não formal, isso não se mostra um problema, mas acaba sendo utilizada por poucos, mesmo professores, como uma ferramenta auxiliar de ensino. Dessa forma, ao visar um tema astronômico para o ensino básico, a utilização consciente desses espaços é fundamental para o desenvolvimento educacional. Aproveitando seus recursos para a o popularização e divulgação científica, bem como para o ensino/aprendizagem sem comprometer sua característica de espaço não formal de ensino. Para Langhi e Nardi:

'[...] o objetivo principal de um planetário deveria ser o de educar nas diferentes áreas do conhecimento, a partir dos princípios astronômicos. De fato, o enorme potencial pedagógico de um equipamento como o planetário é amplamente reconhecido na área [33], embora muitas pessoas não (incluindo professores) desconheçam um planetário e sua finalidade [30], nem tampouco foram conscientizadas para sua utilização como ferramenta didática.' (LANGHI e NARDI, 2009, p. 4402-5). [1]

Existe muita curiosidade sobre a Astronomia, mas a falta de proximidade com o assunto deixa espaço para dúvidas e uma série de concepções alternativas. É muito comum estudantes do ensino médio não terem a apropriação esperada a cerca de temas simples como os movimentos e fases da Lua, planetas terrestres e planetas gasosos, meteoros ou até mesmo sobre o Sol. Portanto uma abordagem mais específica sobre Astronomia pode contribuir com um melhor entendimento dos objetos celestes próximos e seus movimentos, articular conceitos científicos já explorados, mas aparentemente desconexos, aproximar os estudantes da prática de observação astronômica a vista desarmada e com instrumentos e através da

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experiência desmitificar as várias concepções alternativas relacionadas aos astros (BERNARDES, et al, 2008).

## Apresentando a sequência didática e algumas atividades

Esta intervenção está sendo realizada com quatro turmas da segunda série do ensino médio de uma escola da rede estadual do Espirito Santo. O objetivo da pesquisa é analisar como a prática de observações astronômicas com telescópios pode contribuir para o entendimento dos fenômenos de refração e reflexão. Para alcançar este objetivo foi desenvolvida uma sequência didática investigativa trazendo a Astronomia como eixo central para a problematização. Essa sequência se caracterizada como uma pesquisa do tipo intervenção, pois tem como parte de seus objetivos o intuito de produzir mudanças, a tentativa de resolução de um problema, a necessidade de diálogo com um referencial teórico e a possibilidade de produzir conhecimento. Características quem tem base na organização feita por DAMIANI, et al (2013), ao discutir sobre as pesquisas do tipo intervenção pedagógica.

A sequência didática foi desenvolvida como parte da pesquisa de mestrado profissional pelo Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física da Universidade Federal do Espírito Santo (PPGEnFis - UFES). A sequência foi submetida a um por um processo de validação por pares por parte do grupo de pesquisa em Ensino de Física por investigação e formação de professores da educação básica. Contando com a presença e contribuição do professor coordenador do grupo, um professor da instituição e três mestrandos do PPGEnFis integrantes do grupo de pesquisa. Que fizeram apontamentos sobre a duração das atividades, os objetivos da sequência e pesquisa e o registro das atividades para avaliação e fonte de dados. Após revisões feitas a partir dos apontamentos do grupo a sequência foi desenvolvida no contexto escolar.

- O processo de validação foi fundamental para dimensionar o número de aulas relacionado a cada etapa da sequência e repensar o acompanhamento e avaliação do processo de aprendizagem que a sequência didática proporciona. O quadro abaixo mostra as etapas e objetivos da sequencia didática desenvolvida.

Quadro 01: Sequência didática investigativa.

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É importante que cada etapa possui seu próprio número de aulas, a sequência completa está prevista para ter 10 aulas. A situação problema de cada aula foi pensada de forma que possam contribuir com a situação problema inicial, que é 'como é possível conhecer e visualizar estrelas e planetas sem sair da Terra'? As etapas contribuem para a investigação das lentes para responder a situação problema como também desenvolver o conhecimento sobre os objetos e movimentos celestes.

As aulas foram gravadas em áudio e vídeo com a finalidade de análise e avaliação, portanto foi feito um termo de consentimento livre e esclarecido (TCLE), convidando os estudantes a serem voluntários a participarem como sujeitos da pesquisa, solicitando-os a assinatura de seus responsáveis. Por se tratar de uma perspectiva investigativa e dialógica, é necessário analisar o processo de aprendizagem como um todo, portanto o auxílio das gravações é fundamental, pois é necessária grande atenção aos diálogos e discursos que ocorrem durante toda a intervenção. Ter estes diálogos tem se mostrado de grande auxílio, pois as gravações também servem como ferramenta para analisar e repensar as atitudes do professor no decorrer das aulas, o que é importante para avaliação da própria prática docente. E como ferramenta de avaliação e registro os estudantes foram instruídos a registrarem suas observações astronômicas, dúvidas e comentários em um diário de bordo, intitulado diário de observação. Os mecanismos adotados para avaliação da sequência foram as gravações das aulas, para avaliar o engajamento atitudinal e procedimental, a elaboração individual de hipóteses para o funcionamento do Telescópio e os testes experimentais das hipóteses feito em grupo realizado na etapa de sistematização dos fenômenos e a elaboração de um planejamento de observação noturna, utilizando as experiencias e estratégias de observação desenvolvidas ao longo do processo de aprendizagem, além do diário de observação. Apresentamos a seguir algumas atividades da sequência didática.

## Investigação inicial das lentes

Esta atividade foi realizada no final da etapa intitulada como Abordagem histórica. A abordagem histórica na sequência teve foco em apresentar e problematizar as observações astronômicas registradas por antigas civilizações e suas influências culturais, tendo continuidade na apresentação histórica de alguns instrumentos ópticos, entre eles o telescópio. Neste momento a problematização é levada para as lentes que fazem os instrumentos funcionarem, diferenciando os instrumentos em formato e função. Uma breve abordagem histórica foi feita a

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respeito das lentes fazendo um rápido paralelo com o olho humano. Assim a questão do momento é: o que as lentes fazem com a luz para alterar o que vemos através delas?

Para tentar responder essa questão os alunos tiveram disponível um conjunto óptico, contendo uma fonte de luz e várias lentes de acrílico com formatos diferentes para que pudessem manipular e investigar os seus efeitos sobre a fonte de luz. No quadro a seguir temos a transcrição de um dos diálogos que compuseram a investigação:

Quadro 02: Diálogo ocorrido durante a aula transcrito na integra.

As falas dos estudantes indicam um reconhecimento do efeito de refração causado pelas lentes quando há passagem de luz por elas, '...Pelo jeito a lente muda a direção da luz...', mesmo que a princípio não tenham um nome específico para o fenômeno, '...não só muda a direção, muda o formato, parece que espalha a luz...' . É uma característica e um ambiente investigativo, surgirem questionamentos que permeiam o assunto, passando a fazer parte da investigação.

Figura 01: Investigação após o questionamento sobre as cores.

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A princípio as cores não foram problematizadas, mas os próprios estudantes acharam relevante questionar se a luz colorida traria alguma mudança para o efeito, '... , se colocar cor fica parecendo uma balada, será que da diferença '? E no ato da investigação, outro estudante levanta uma hipótese para responder a pergunta, '...a cho q vai misturar as cores, mas acho que o efeito não muda '. Quando o

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professor diz, 'Ideia interessante, que tal pegar as películas coloridas e fazer um teste', invés de responder prontamente a pergunta, ele incentiva os estudantes a estabelecerem uma nova investigação, considerando tanto o questionamento do aluno 2, quanto a hipótese sugerida pelo Aluno 1 estimulando a investigação, o pensamento crítico e dando continuidade a 'estória científica' (MORTIMER e SCOTT, 2002). Como atividade, foi pedido aos estudantes para criarem uma hipótese sobre como esses efeitos vistos nas lentes se relacionam com a visão humana, considerando que o cristalino é uma espécie de lente natural.

## Observação noturna

Para realizar a etapa intitulada Observação noturna, é necessário estar familiarizado com os objetos celestes presentes no céu na noite da observação, pois nem todos estão visíveis ao mesmo tempo. Para isso foi praticado com os estudantes um reconhecimento básico do céu onde foram abordadas as fases da Lua, como diferenciar planetas e estrelas no céu noturno, algumas constelações para orientação como a constelações de Escorpião e Órion, como encontrar os pontos cardiais usando a constelação do Cruzeiro do Sul e a mudança das estrelas de fundo com o passar do ano. Para isso foram utilizados alguns softwares livres usados em celulares e computadores, como Stellarium, SkyView, SkyMap, Star Walk2 e Star Rover para simular o céu noturno e uma visita ao Planetário com o objetivo de fortalecer essa prática e contextualizar as observações com sua importância histórica para as grandes navegações. Inicialmente os estudantes receberam o desafio de encontrar estes astros e constelações no céu em observações a vista desarmada e iniciar seus diários de observação, esta atividade foi iniciada na etapa intitulada Reconhecimento do Céu.

Após alguma experiência de observação, os estudantes foram convidados a visitar um Observatório (UFES/GOA) e experimentar observar o céu com telescópios com caráter mais profissional. Esta visita ocorreu em uma noite de sexta-feira, fora do horário escolar, portanto esta atividade tinha cárter não obrigatório e o convite poderia ser estendido aos familiares dos estudantes. Um total de 20 pessoas compareceu a visita, somando alunos e seus familiares. Os estudantes ficaram responsáveis por fazerem as observações, registrarem sua experiência nos diários e fazerem registros em forma de foto para socializar a experiência com suas turmas para contextualização das aulas seguintes.

Figura 02: Exemplo de registro feito no diário de observações

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## Considerações finais

A sequência de ensino investigativa apresentada nesse trabalho encontra-se em processo de desenvolvimento. A próxima etapa a ser aplicada é a socialização e debate aberto das observações astronômicas e tem previsão de ser finalizada na segunda semana de agosto de 2018. Já temos em mãos alguns dados das etapas iniciais da sequência didática relacionados às concepções prévias dos estudantes e os diálogos entre os estudantes/estudantes e estudantes/professor, via gravações de vídeo e áudio das aulas. Contudo as etapas ainda não foram todas alcançadas, portanto a estória cientifica ainda precisa avançar e os registros feitos em forma de diário pelos estudantes só será recolhida para avaliação ao fim das etapas. Então ainda não temos acesso a todos os registros do processo de aprendizagem.

Esta pesquisa intervenção tem se mostrado muito estimuladora para os estudantes e tem rendido discussões além do planejado, o que demostra como as problematizações e suas investigações podem potencializar o engajamento dos estudantes para produzir conhecimento. Consideramos que essa pesquisa proporcionará melhorias no ensino de Física e de Astronomia no ensino médio, e também fornecerá dados que sejam significativos para o entendimento dos processos de ensino e aprendizagem.

## Referências

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigação: problematizando as atividades em sala de aula. Ensino de ciências: unindo a pesquisa e a prática. In: CARVALHO, A. M. P. (Org.). São Paulo: Pioneira Thomson Learning, p.19-33, 2004.

BERNARDES, Tamara de O.; IACHEL, Gustavo; SCALVI, Rosa Maria Fernandes. Metodologias para o ensino de Astronomia e Física através da construção de telescópios. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v. 25, n. 1, p. 103-117, 2008.

CARVALHO, A. M. P. O ensino de Ciências e a proposição de sequências de ensino investigativas. In: CARVALHO, Anna Maria Pessoa de (org.). Ensino de Ciências por Investigação: Condições para Implementação em Sala de Aula. São Paulo: Cengage Learning, p. 1-20. 2013.

DAMIANI, Magda Floriana et al. Discutindo pesquisas do tipo intervenção pedagógica. Cadernos de educação , n. 45, p. 57-67, 2013.

LANGHI, Rodolfo; NARDI, Roberto. Ensino da astronomia no Brasil: educação formal, informal, não formal e divulgação científica. Revista Brasileira de Ensino de Física , p. 4402-4412, 2009.

MORTIMER, Eduardo F.; SCOTT, Phil. Atividade discursiva nas salas de aula de ciências: uma ferramenta sociocultural para analisar e planejar o ensino. Investigações em ensino de ciências , v. 7, n. 3, p. 283-306, 2002.

SÁ, Eliane Ferreira et al. As características das atividades investigativas segundo tutores e coordenadores de um curso de especialização em ensino de ciências. IN: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENSINO DE CIÊNCIAS , v. 6, 2007.

SASSERON, Lúcia H. Interações discursivas e investigação em sala de aula: o papel do professor. Ensino de ciências por investigação: condições para implementação em sala de aula. São Paulo: Cengage Learning , p. 41-62, 2013.

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