DESENVOLVENDO UM MATERIAL DE BAIXO CUSTO PARA O ESTUDO DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

## DESENVOLVENDO UM MATERIAL DE BAIXO CUSTO PARA O ESTUDO DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

## Diônatan Nadal 1 , Tiago Schipp 2 , Maurício José Testa 3 , Tiago Belmonte Nascimento 4 , Manuel Almeida Andrade Neto 5

- 1 IFRS - Campus Bento Gonçalves, dioninadal@hotmail.com
- ² IFRS - Campus Bento Gonçalves, Chipp\_tiago@outolook.com
- 3 IFRS - Campus Bento Gonçalves, mauri.testa18@gmail.com
- 4 IFRS - Campus Bento Gonçalves, tiago.nascimento@bento.ifrs.edu.br
- 5 IFRS - Campus Bento Gonçalves, manuel.neto@bento.ifrs.edu.br

## Resumo

Considerando o papel da experimentação e sua importância na disciplina de Física quando utilizada de forma viável, ou seja, quando o experimento fornece condições de aprendizado, buscou-se através deste artigo demonstrar como um material para trabalhar óptica geométrica pode ser construído com materiais de baixo custo, evidenciando a possibilidade de contornar situações em que o investimento escasso na educação pode acabar se tornando uma barreira para o desenvolvimento do ensino, seja pelo descaso com a estrutura escolar, ou pela falta de estímulo causada pela desvalorização do professor. Este trabalho foi realizado através do Projeto de Extensão 'Inserindo Atividades Experimentais de Óptica no Ensino Médio com Banco Óptico de Baixo Custo' do Instituto Federal do Rio Grande do Sul, campus Bento Gonçalves, onde através de pesquisas anteriores, constatou-se uma grande defasagem dos laboratórios de física nas escolas da Região da Serra Gaúcha, assim como, sua pouca utilização. Desta forma, procurou-se construir uma ferramenta de baixo custo, viável e acessível para explorar o conteúdo de óptica geométrica, e assim, auxiliar no processo de construção do conhecimento.

Palavras-chave : Banco Óptico, Baixo Custo, Ensino, Física.

## Introdução

Quando nos referimos à aprendizagem, consideramos que 'um bom ensino deve ser construtivista, promover a mudança conceitual e facilitar a aprendizagem significativa' (MOREIRA, CABALLERO e RODRIGUES, 1997, p.2). Por isso, reconhecemos que o papel do professor não está na transmissão de conteúdos prontos e inquestionáveis, mas na orientação e auxílio para o processo de construção do conhecimento. Uma vez que a forma como o saber científico é apresentado pode influenciar na visão de ciência do aluno, se torna relevante uma reflexão e análise de pontos que caracterizam o atual ensino. Segundo Silva e Tavares (2005) parece que neste contexto educacional, o ensino da óptica tem perdido o seu espaço no ensino básico. Os autores ainda citam a prevalência de metodologias ultrapassadas que acabam transmitindo para os alunos, fundamentos que estão totalmente fora da sua realidade, assim, dificultando a associação entre os conceitos físicos e a relação existente com os fenômenos do seu dia a dia. Considerando o conteúdo de óptica a ser trabalhado, podemos observar que um dos problemas que pontuam a construção de seus fundamentos, é a falta de um laboratório que acaba impedindo a associação por partes dos estudantes acerca de uma visão mais sólida dos fenômenos físicos (SILVA, TAVARES, 2005).

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Considerando a importância do desenvolvimento de metodologias que visam melhorar o ensino, segundo Araujo e Abib (2003), o uso de atividades experimentais como estratégia para minimizar as dificuldades de aprendizado no ensino de física, tem sido evidenciado por professores e alunos como uma importante ferramenta para o desenvolvimento do conteúdo de modo mais consistente. Revisando as pesquisas sobre atividades experimentais, como citam Higa e Oliveira (2012), percebe-se que estas contemplam duas grandes abordagens: uma que valoriza a interação e outra que valoriza a aprendizagem. Podemos entender como valorização da aprendizagem, a promoção de atividades com o objetivo de compreender e articular a teoria à prática. Visando a interação, temos que o objetivo principal se resume em promover a participação do aluno junto aos participantes para o desenvolvimento das atividades. Quando se debate sobre ensino de Física no Ensino Médio, o papel da experimentação ganha destaque nas discussões acerca da colaboração que esta possui no processo de construção do conhecimento:

A experimentação enquanto estratégia de ensino-aprendizagem tem sido defendida no ensino de Física há algumas décadas. Em especial nos anos 60-70 do século passado, a defesa por tal estratégia se intensificou, por meio da incorporação dos projetos de ensino nacionais ou internacionais nas escolas brasileiras. Desde então, tal incorporação tem ocorrido sob diferentes concepções de ciência, de ensino e de aprendizagem, por conta de que também tem sido objeto de pesquisas na área, sob diferentes referenciais teóricos (HIGA, OLIVEIRA, 2012, p. 76).

Deve-se levar em conta que o uso da experimentação como ferramenta didática, deve ser favorável para que a construção do conhecimento seja desenvolvida de forma mais autônoma. Por isso, o uso de atividades experimentais não deve ser explorado de qualquer jeito, ou seja, a metodologia deve ser viável para uma aprendizagem significativa. De acordo com Higa e Oliveira (2012), podemos destacar três modelos que usualmente são utilizados em laboratório: O primeiro modelo de aprendizagem é o da transmissão-recepção de conhecimentos, caracterizado pela forma mais mecânica de desenvolvimento do conteúdo; no segundo caso a experimentação é concebida como uma estratégia de descoberta, ou seja, o conhecimento é produzido através da interação com o meio em um processo indutivo; e no terceiro modelo, a experimentação é a base para a introdução do estudante nos processos científicos, tendo como objetivo familiarizar o aluno ao 'fazer ciência'. Desse modo, podemos evidenciar que a aplicação de um determinado experimento pode envolver diferentes concepções de ensino de acordo com a metodologia aplicada. Por isso, 'com diferentes visões de laboratórios didáticos e tipos de atividades, são desenvolvidas pesquisas com referenciais pressupondo diferentes paradigmas de aprendizagem' (HIGA, OLIVEIRA, 2012, p. 78).

Além das diferentes concepções de ensino que podem ser evidenciadas pelos professores, o contexto que estes atuam também possui forte influência no desenvolvimento das suas aulas, pois entendemos que o 'desenvolvimento cognitivo não pode ser entendido sem referência ao contexto social, histórico e cultural em que ocorre' (MOREIRA, CABALLERO e RODRIGUES, 1997, p.7). De modo geral, os professores de física acabam não ministrando boa parte dos conteúdos previstos para o ensino médio. Constatamos que a óptica, junto com a física moderna, são os menos abordados em sala de aula. Dentre algumas dificuldades enfrentadas atualmente pelos professores para o desenvolvimento de atividades experimentais, que visam a abordagem destes conteúdos, estão: falta de tempo para planejamento, não existência de laboratórios, falta de equipamentos, entre outros, levantados por

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SCHIPP, NASCIMENTO e ANDRADE NETO (2017) e vários outros autores. Desse modo, buscando desenvolver uma ferramenta que pudesse auxiliar nessa problemática com o intuito de minimizar a carência pelos laboratórios para desenvolver atividades experimentais, elaborou-se atividades com o uso do banco óptico de baixo custo para aplicação nas escolas do ensino médio, como forma de demonstrar a importância da experimentação, assim como, a possibilidade de contornar os problemas evidenciados pelo descaso com a educação. Este trabalho apresentará as partes do banco óptico desenvolvidas durante seu processo de construção, assim como, o material que foi utilizado. Como base de conteúdo para construção do banco óptico, foi utilizado o livro do ensino médio Sampaio e Calçada, Física, volume único, 3d. Para material complementar, utilizamos o livro Fundamentos de Física, volume 4, Halliday, Resnick e Walker. Os conteúdos que podem ser explorados com o uso do banco óptico desenvolvido são: propriedades dos raios luminosos; ângulo de incidência e reflexão; formação de imagens no espelho plano e campo visual; imagem real e virtual; formação de imagens em espelhos côncavo e convexo; refração da luz; ângulo de refração; formação de imagens em lentes convergente e divergente; interferência; difração da luz; decomposição da luz branca na rede de difração.

## Construção do Banco Óptico

O banco óptico constitui-se de uma base de madeira MDF 1 15mm, com um comprimento de aproximadamente 100 cm e largura de 5 cm, apoiada em suportes construídos com pedaços de cano de PVC 2 . A base serve para a montagem dos materiais de acordo com o experimento a ser explorado funcionando como um trilho. Escolheu-se o MDF por ser um material barato e fácil de encontrar nas lojas.

Figura 01 : Base do banco óptico construída com MDF 15mm .

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Fonte : Do autor.

Utilizando do mesmo material da base, foram construídos suportes de apoio, variando sua altura de acordo com suas funções, sendo uma para manter o anteparo, duas para lentes e espelhos, e uma para colocação de uma vela que funciona como fonte de luz no estudo de formação de imagens. Esses suportes funcionam como bases deslizantes que auxiliam no ajuste das medidas.

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Figura 02

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: Suportes e anteparo do banco óptico Fonte : Do autor.

Como anteparo, foi utilizado uma chapa de madeira MDF 5mm branca. Os espelhos côncavos e convexos, assim como os planos, são facilmente achados em lojas de variedades, podendo ser utilizado um pequeno cano de PVC quando algum destes precisar de suporte. As lupas com lentes bicôncavas, também são encontradas facilmente em lojas, e para a lente biconvexa, foram utilizados dois vidros de relógios, colados com silicone (cola acética com fungicida) em um pedaço de cano, sendo preenchidos em seu interior e apoiado em um suporte de PVC.

Lentes e espelhos utilizados no banco óptico

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Figura 03 : Fonte : Do autor.

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Figura 04 : Espelhos planos.

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Fonte: Do autor.

O banco óptico pode ser ajustado de acordo com o experimento a ser realizado, podendo ser incrementado com transferidor para análise de ângulos, tendo como opção também para fonte de luz, o mini laser encontrado em lojas por preços bem acessíveis.

Figura 5 : Banco óptico.

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Fonte : Do autor.

Também são materiais necessários para as atividades: o uso de trenas para medição da distância focal de lentes e espelhos, CDs para montar redes de difração e lâminas de plástico com fendas para estudo da interferência.

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Figura 6 : Imagem formada pela lente divergente construída com vidro de relógio. Fonte: LAZZARINI (2016).

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## Considerações Finais

O banco óptico de baixo custo demonstrou ser uma ferramenta viável para o estudo experimental da óptica geométrica, uma vez que possui um preço mais acessível do que aqueles comercializados por fábricas, tendo contemplado em si, vários experimentos que auxiliam no desenvolvimento do conteúdo. Podemos utilizar o suporte com o vidro (figura 4), para trabalhar formação de imagens em espelhos planos e campo visual, assim como, utilizar o mesmo suporte para apoiar o anteparo, junto ao aparato de lentes (figura 5), para explorar a formação de imagens por lentes. Para estudar a formação de imagens por espelho côncavo e convexo, utilizamos o mesmo suporte de lentes, quando necessário, sendo usado o anteparo para grudar outro espelho (figura 3), podendo ser trabalhado as características das imagens formadas. Em cada experimento, utilizasse-se do suporte com a vela, adaptando de acordo com cada proposta experimental. Cabe salientar, que o contexto em que o banco óptico é aplicado deve ser levado em consideração, pois este é fundamental no processo de ensino aprendizagem. Acordando Butkus e Silva (1982), é necessário que haja um maior incentivo em atividades experimentais, na qual considera-se sua importância, tendo em vista que os instrumentos de ensino devem ser altamente motivadores. Desse modo, como prosseguimento deste projeto, e para análise de sua contribuição no Ensino de Física, será realizada a construção de mais conjuntos de bancos ópticos, junto ao desenvolvimento de unidades didáticas, para serem aplicados, durante o segundo semestre de 2018, nas escolas da Região da Serra Gaúcha.

## Referências

ARAÚJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. dos S. Atividades Experimentais no Ensino de Física: Diferentes Enfoques, Diferentes Finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 25, n. 2, p. 176 - 194. 2003.

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BUTKUS, T.; SILVA, E.S. Levantamento sobre a situação do ensino de física nas escolas de ensino médio de Joinville. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Santa Catarina, v. 2, n. 3, p. 105-113, Dez. 1985.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física, volume 4: óptica e física moderna. Tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. Rio de Janeiro: LTC, 2010

HIGA, I.; OLIVEIRA, O. B. A experimentação nas pesquisas sobre o ensino de Física: fundamentos epistemológicos e pedagógicos. Educar em Revista, Editora UFPR, Curitiba, Brasil, n. 44, p. 75-92, abr./jun. 2012.

LAZZARINI, Sirlene M. O estudo experimental de óptica geométrica a partir dos problemas de visão. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em Física) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul. 2016.

MOREIRA, M. A.; CABALERRO, M. C; RODRÍGUEZ, M. L. Aprendizagem Significativa: Um conceito subjacente. Actas del Encuentro Internacional sobre el Aprendizaje Significativo. Burgos, Espanha. pp-19-44. 1997.

SAMPAIO, José Luiz; CALÇADA, Caio Sérgio. Física. São Paulo: Atual, 2008. 3d.

SCHIPP, T. ; NASCIMENTO, T. B. ; ANDRADE NETO, M. A. Panorama do ensino experimental de física nas escolas estaduais da região de Bento Gonçalves / RS. In: 9º Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão (Siepe) da Unipampa., 2017, Santana do Livramento. Anais do 9º Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, 2017. v. 9.

SILVA, M.A.F.M.; TAVARES Jr, A. D. A importância do ensino de óptica para o desenvolvimento das tecnologias modernas. Anais do XVI Simpósio nacional de Ensino de Física. RJ, SBF, 2005.

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