ELETROSTÁTICA E SUAS PARTÍCULAS: PRODUZINDO VÍDEOS SOB O OLHAR DA HISTÓRIA DA CIÊNCIA.

## ELETROSTÁTICA E FÍSICA DE PARTÍCULAS: PRODUZINDO VÍDEOS SOB O OLHAR DA HISTÓRIA DA CIÊNCIA.

João Luis Sampaio 1 , Albanisa Áurea de Figueiredo Rodrigue 2 , Ana Beatriz Ferreira dos Santos 3 , Ana Carolina Gomes da Silva 4 , Ana Caroline da Silva Sales 5 , João Vyto da Silva Bezerra 6 , Karolaine dos Santos Fernandes 7 , Laura Vitória Moraes Silva 8 , Maria Heloísa da Silva Marinho 9 , Marília Gabriella de Azevedo 10 , Milena Monteiro Cabral 11 , Paula Beatriz Pontes Oliveira 12

- 1 Instituto Federal Da Paraíba/Professor, jlsampaio@hotmail.com
- 2 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, aurea.figueiredo812@gmail.com
- 3 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, bibia.13@outlook.com
- 4 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, ana\_rol@outlook.com.br
- 5 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, sales597carol@gmail.com
- 6 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, vytobezerra@hotmail.com
- 7 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, karolfernandes2015@hotmail.com
- 8 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, lauramoraes331@gmail.com
- 9 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, mariaheloisa2015@hotmail.com
- 10 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, mariliagabriella32@gmail.com
- 11 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, mylena.monteiro2015@gmail.com
- 12 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, paulabeatriz1226@hotmail.com

## Resumo

A história da ciência (HC) pode ser inserida no Ensino de Física através de diferentes perspectivas pensando em como ensinar melhor a disciplina. Nesta, escolhemos o aspecto motivacional como linha condutora que vem trazer uma abordagem diferenciada dentro da sala de aula fazendo a junção entre Eletrostática, Física de Partículas e História da Ciência. Os episódios históricos podem ser apresentados como motivadores para o entendimento dos conceitos de forma a levar a discussões para entendermos como a ciência é construída, levando os alunos a melhor compreensão do que se está sendo estudado. Diante desses pressupostos, o presente trabalho relata a experiência de planejamento de uma sequência didática onde o objetivo a ser alcançado foi a montagem de um vídeo explicativo. Foi fundamental a participação dos alunos como protagonistas no processo de criação do vídeo uma vez que para a construção foram necessários o estudo e a escolha do que se queria mostrar. O conteúdo trabalhado foi o de Eletrostática com uma abordagem da Física de Partículas ao fundo. A divisão de tarefas, o compartilhamento de ideias e o destaque para habilidades inusitadas, resultou na motivação destes alunos (coautores) para conteúdo de Física. O resultado final consiste em um vídeo explicativo onde todos os alunos tiveram sua participação mostrando o quanto podemos produzir em sala de aula.

Palavras-chave : Ensino de Física. Vídeos. História da Física

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## Introdução

A utilização da História da Ciência como forma de abordagem de conteúdos da física não é uma novidade. Neste trabalho consideramos as diferentes perspectivas apresentadas por Seker (2012), tendo o nível motivacional como mais importante para este trabalho e o concílio do rigor historiográfico à realidade da sala de aula, adaptando a linguagem e conteúdo visando o público a que se destina: os alunos (FORATO et. al., 2011; SOUZA, 2014). Considera-se que o nível ou eixo motivacional é o que pode tornar a ciência mais 'agradável' para os alunos, incentivando-os a seguir carreiras científicas. Entendemos que o motivacional deve considerar o aluno como sujeito participativo no processo de construção do próprio material, tornando-o protagonista no ambiente de ensino (Boghossian; Minayo, 2009).

Este trabalho traz o relato do processo de construção de um vídeo explicativo considerando a história da física que desenvolveu-se tendo os alunos como protagonistas. Esperando assim que os alunos possam ver a ciência com outros olhos em especial a Física que é temida por muitos.

## O projeto

A abordagem dada ao ensino do tópico de eletrostática comumente é feito com apresentações da teoria e a resolução de exercícios, o conteúdo é apresentado de forma engessada pela maioria dos professores que ministram a mesma. Nossa proposta foi incluir a Física de Partículas sob um eixo montado em cima da História da Ciência, onde foi apresentado o conteúdo, seguindo as detecções de partículas envolvidas, nos quais foi aberto um parêntese na discussão para que o aluno e o professor pudessem se aprofundar em alguns casos e temas trazendo o aluno como participativo na aula. O desenvolvimento do projeto torna-se uma oportunidade de se envolver as competências atitudinais e procedimentais (ZABALLA,1998; DE SOUZA, 2015), na mesma medida em que insere os conceitos de física numa perspectiva histórica. O objetivo é tornar a aula mais proveitosa para o aluno e não apenas uma sequência de equações, resolução de exercícios e sim mostrar a origem e discussão dentro de cada tema. O projeto foi aplicado no Instituto Federal da Paraíba na turma do terceiro ano do Ensino Técnico integrado de Edificações. As aulas serão chamadas de encontros tendo a duração de duas aulas de 50 minutos cada. Ao fim dos encontros foi apresentado aos alunos uma lista de palavras para que o mesmo pudesse organizá-las na forma de mapas mentais. Estes mapas serviram de base para a montagem de um texto que seria usado na produção de um roteiro para a gravação do vídeo. Ao final espera-se que o aluno possa organizar os conceitos adequadamente na construção do vídeo.

A seguir traremos o relato do primeiro encontro para que possamos perceber os andamentos diferenciados de uma aula baseada em diálogos e discussões. Os demais encontros podem ser conferidos em Sampaio (2017).

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## Encontro 1 - Do que são feitas as coisas?

Os temas tratados aqui foram: quantidade de carga, condutores e isolantes. A aula se deu início com a pergunta: DO que são formadas as coisas? Alguns alunos responderam rapidamente que as coisas eram formadas por átomos. O professor questionou o que seriam esses átomos e os alunos apresentaram algumas ideias já vistas na disciplina de química relacionando prótons, nêutrons, elétrons. Pediu-se para se desenhar um átomo e a figura apresentada foi como a Figura 01 abaixo:

Figura 01: Representação comum do átomo Fonte: http://cdn.portalsaofrancisco.com.br/wpcontent/uploads/2016/05/atomo-057.jpg

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Foi feita uma discussão sobre modelos e como precisamos deles para expressar a ciência e o seu desenvolvimento. Após a discussão passou-se a apresentação de Slides. Na apresentação sobre Aristóteles os alunos recordaram momentos da aula de Filosofia e citaram os elementos propostos por ele, mas que não recordavam do último - o éter. No decorrer da aula discutiram-se os modelos atômicos chegando a primeira partícula estudada - o elétron. Ao explanar a respeito das pesquisas feitas por Thompson, foi apresentado um vídeo sobre raios catódicos, que mostram um tubo em funcionamento. Durante a apresentação do vídeo (Experimento sobre raios catódicos -https://www.youtube.com/watch?v=1dPv5WKBz9k), uma parte específica foi colocada em discussão, foi a parte em que víamos uma pequena hélice girar. Nesse momento, questionou-se: O que poderia movimentá-la? Chegou-se à conclusão de que ali deveriam conter partículas que seriam objeto de estudo de Thompson.

Discutiu-se sobre os textos de Thompson relativos ao prêmio Nobel e sobre a dificuldade pela qual ele passou no momento em que não teve total crença naquilo que estava propondo. Apresentou-se ainda a primeira discussão histórica sobre a detecção do elétron feita por Thompson, mas também feita por Kaufmann, e explanou-se sobre como isso interferiu na comunidade científica e como a ciência se comportou diante das discussões que envolviam as teorias da época. Nesse momento, uma aluna questionou se o trabalho não era do Thompson; isso se deu pelo fato dos livros didáticos omitirem discussões históricas como esta e apresentarem apenas a teoria 'ganhadora'. Esclareceu-se que os trabalhos foram feitos concomitantemente, mas que Kaufmann, que seguia a doutrina LógicoPositivista, preferiu não publicar seus dados, por isso acabou por não ser reconhecido como um daqueles que 'descobriram' o elétron. Assim, Thompson se beneficiou disso por ter publicado a respeito. Foi mencionado que isso é algo

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comum na ciência, e que ainda hoje vários cientistas estudam as mesmas coisas e pode ocorrer que um deles não publique por algum motivo e o outro que fizer a publicação primeiramente acaba por ganhar reconhecimento dentro da academia. Ainda há casos em que cientistas publicam pesquisas contendo resultados que não são corretos. Neste caso, os experimentos passam por revisões, e mesmo depois de serem refutados, alguns cientistas ganham fama por terem sido os primeiros a publicar sobre tal estudo. Nesse momento, mencionou-se que a ciência é feita por homens e mulheres, e pode estar cheia de erros, e que objetivo desses cientistas superar seus pares e terem seus nomes marcados por feitos científicos. Na sequência, apresentou-se o modelo Saturniano de Nagaoka, bem como a discussão entre ele e Schott. Os alunos perceberam, mais uma vez, como a ciência apresenta problemas em sua construção devido a esses embates. Explanou-se, pela primeira vez, sobre o problema da estabilidade do átomo que o modelo de Nagaoka não conseguia explicar. Apresentou-se o modelo de Rutherford com o qual os alunos já eram mais familiarizados devido aos estudos na disciplina de química. Um aluno lembrou-se parcialmente do experimento da placa de ouro.

Discutimos mais uma vez sobre a estabilidade da eletrosfera com elétrons em movimento que perdem energia por radiação. Foi apresentado e discutido o modelo com base no experimento da placa de ouro. Em seguida, mencionou-se que Bohr e Sommerfeld tentaram estabilizar o modelo de camadas. Foram apresentados, também, os novos modelos de Schrödinger, de Broglie e Heisenberg. Comentou-se a respeito de Schrödinger e sua mecânica ondulatória escrita durante um fim de semana nos Alpes Suíços, juntamente com sua amante, mostrando a natureza humana do cientista e que eles não são intocáveis e gênios, mas pessoas normais como qualquer outra, que tem apenas como diferencial seus estudos.

Apresentou-se o próton como proposição feita por Rutherford em suas pesquisas, analisando mais uma vez o experimento da placa de ouro. Comentou-se a participação de Geiger e Mardsen, que eram aqueles que, de fato, realizavam a maioria dos experimentos, mas os artigos em sua maioria eram assinados apenas por Rutherford. Apresentou-se um pouco da biografia de Rutherford, objetivando mostrar que ainda sendo um cientista reconhecido também levava a vida como qualquer outra pessoa, com seus problemas particulares e anseios como os de pessoas normais, a exemplo, seu casamento. Discutiu-se ainda sobre a transmutação de Nitrogênio em Oxigênio, que era um anseio dos Alquimistas e que, a partir dessa explicação, nasceu a proposta do próton.

Nesse momento, os alunos demostraram interesse na história de transmutação, e em como ela poderia ser feita. O professor relembrou a tabela periódica, e como ela era disposta em ordem de número atômico. Se pudéssemos retirar ou acrescentar prótons, poderíamos transmutar os elementos; isso que estava ocorrendo no experimento de Rutherford, no qual ele explicou que a partícula que sobrava era justamente a que conhecemos como próton.

Questionou-se se era realmente possível obter ouro, mas pelo visto seria difícil acrescentar mais e mais prótons até se chegar a ele. Apresentou-se o Nêutron, que também foi proposto por Rutherford para que o núcleo pudesse ficar estável. Somente anos depois, Chadwick detectou a partícula a partir de experimentos feitos por outros cientistas, com pequenas alterações, demostrando aqui o que chamamos de criatividade humana no capítulo anterior. Nesse momento, começou-se a discutir sobre a carga elétrica e como calculá-la. Apresentou-se o

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experimento de Millikan que calculou a carga fundamental. Aqui os alunos questionaram a respeito do valor da carga, e se deveriam decorá-lo. Outro aluno perguntou a respeito da unidade, o Coulomb. Dúvidas sanadas, passamos a exemplificar como poderíamos calcular a quantidade de carga de uma quantidade de partículas e sobre a conservação das cargas elétricas. Foi explicado como foi feito o experimento de Millikan e as dificuldades da época em relação à atualidade. Apresentamos as fotos originais do experimento. Discutiu-se, então, as propriedades envolvidas nas cargas elétricas quanto à sua quantidade, positivas, negativas, nulas e quais podem se movimentar ou não. Discutiu-se, então, a questão entre Millikan e Fletcher a respeito de quem realmente tinha escrito o artigo sobre o cálculo da carga elétrica elementar, bem como sobre o que culminou disso, que foi o prêmio Nobel. Após a discussão, partimos para a resolução de problemas relativos à carga elétrica. Houve algumas questões quanto aos cálculos decorrentes a conhecimentos de operações matemáticas que foram sanadas durante a resolução dos exercícios.

Apresentaram-se os conceitos de condutores e isolantes. Durante a discussão, uma aluna perguntou se madeira molhada era condutora; esclareceu-se que a condutora, de fato, é a água pois, contém sais e não a madeira. Explicou-se que deveria se considerar que isolantes possuem limites: o mesmo isolante submetido a uma alta tensão poderia ser um condutor, e que outras explicações seriam discutidas na aula sobre potencial elétrico. Foi dado o exemplo do raio que rompe a rigidez elétrica do ar. Nesse momento, um aluno perguntou a respeito da constituição do raio, ao que alguns responderam que era feito de elétrons.

Passamos, então, à resolução de exercícios. Nessa atividade, os alunos discutiram entre eles qual seria a resposta correta, percebendo que não poderiam tocar nos materiais condutores, e, por fim, optaram pelo plástico, que era isolante. Após isso, apresentou-se a lista de palavras (Figura 03) para que os alunos pudessem fazer o mapa conceitual e o texto narrativo. Devido ao tempo, a atividade ficou para ser entregue posteriormente.

## Trabalhos dos alunos

Os alunos, durante os encontros, produziram figuras, textos, relatos que foram usados para a construção do roteiro. Este roteiro foi elaborado pensando-se em um vídeo explicativo. As imagens que foram apresentadas no vídeo foram produzidas a partir dos textos e dos mapas mentais construídos nos encontros. Abaixo apresentamos imagens de experimentos e desenhos feitos pelos alunos em outros encontros como também um modelo da lista de palavras que foi apresentada aos mesmos para a produção dos mapas.

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Figura 02: Desenho feito por alunos no quadro representando o que foi visto no vídeo apresentado.

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Figura 03: Listas de palavras apresentadas pelo professor ao final da aula aos alunos.Figura 04: Produção dos mapas mentais pelos alunos ao final das aulas.

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Figura 05: Desenhos produzidos pelos alunos com base nos textos e mapas mentais para a animação.

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Figura 06: Um momento da animação produzida pelos alunos .

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## Considerações Finais

A produção do vídeo veio como a cereja no bolo após uma caminhada de construção de textos, mapas e desenhos feitos pelos alunos orientados pelo professor. A construção de uma sequência didática que privilegiasse a teoria e discussões em sala foi objeto da dissertação deste professor. Ao final os alunos puderam perceber a quantidade de informações e conceitos apresentados que os mesmos tomaram conta para si, tornando o aprendizado de física algo diferente daquilo que estavam acostumados. Alguns alunos acharam estranho no início aquele modelo de aula uma vez que estavam acostumadas às aulas tradicionais nas quais cobravam apenas a resolução de problemas que seriam cobrados posteriormente em avaliações clássicas. Após toda a aplicação os alunos perceberam o quanto a ciência tem de acertos e erros e que a mesma se encontra em plena construção. Importante ressaltar os casos de divergências científicas discutidas e as 'brigas' por determinadas 'descobertas', que deixaram os alunos mais próximos da ciência e não vendo mais a ciência como algo inatingível e feita

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somente por 'gênios'. O vídeo produzido pode ser acessado no link: https://www.youtube.com/watch?v=I\_I1EcRpGl8

## Referências

BOGHOSSIAN, Cynthia Ozon; DE SOUZA MINAYO, Maria Cecília. Revisão sistemática sobre juventude e participação nos últimos 10 anos . Saúde e sociedade, v. 18, n. 3, p. 411-423, 2009.

DE SOUZA, Regina Magalhães. Protagonismo juvenil: o discurso da juventude sem voz. Revista Brasileira Adolescência e Conflitualidade, v. 1, n. 1, 2015.

FORATO, T. C. M; PIETROCOLA, M.; MARTINS, R. A. Historiografia e natureza da ciência na sala de aula . Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 28, n. 1, p. 27-59, 2011.

SAMPAIO, J. L. Eletrostática e física de partículas sob o olhar da história da ciência: uma proposta para a construção de animações e vídeos no ensino médio. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física) Universidade Estadual da Paraíba. Campina Grande, p. 81. 2017

SEKER, H. The instructional model for using history of Science . Educational Sciences: Theroy and Practice, v. 12, n. 2, p. 1152-1158, 2012.

SOUZA, R. S. Posicionamento dos alunos diante a inserção da história da ciência na sala de aula: entre o ler e o fazer . Anais do 14º Simpósio Nacional de História da Ciência e da Técnica (SNHCT). Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte/MG, 2014.

ZABALA, A. A prática Educativa: Como ensinar . Porto Alegre: Artmed, 1998.

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