A LUZ ALÉM DA NOSSA PERCEPÇÃO: UMA PROPOSTA DE ENSINO DE FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO

## A LUZ ALÉM DA NOSSA PERCEPÇÃO: UMA PROPOSTA DE ENSINO DE FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO

Laryssa P. N. Gama 1 , Ana Caroline C. de Almeida 2 , Hozana A. da Silva³, Matheus S. Soares 4 , Deise M. Vianna 5 , Vitor Cossich 6

1 UFRJ/Instituto de Física, laarypaiva@gmail.com 2 UFRJ/Instituto de Física, anacarolinechagas@yahoo.com.br 3 UFRJ/Instituto de Física, hozanaasilva@yahoo.com.br 4 UFRJ/Instituto de Física, ms.matheus460@gmail.com 5 UFRJ/Instituto de Física, deisemv@if.ufrj.br

6 UFRJ/Instituto de Física/Colégio Pedro II, Campus São Cristóvão III, vcossich@yahoo.com

## Resumo

A atividade que está sendo apresentada é uma proposta educacional e prática de introdução ao conceito de reflexão interna total. Nossa prática foi dividida em três etapas: 'Quebrando a luz', 'Lago no deserto?' e 'Explicando um naufrágio'. Incluímos procedimentos experimentais e problemas abertos, fazendo, assim, com que os alunos pensem, criem e testem hipóteses e discutam a respeito da melhor solução para o problema proposto, justificando suas respostas e trabalhando em grupo. Além disso, envolvemos o que está sendo trabalhado com o cotidiano do aluno através de mídias (fotos e vídeos) sociais e uma reportagem de uma revista, a fim de fazê-los perceber como a Física está presente em suas vidas e entender o quão importante é o aprendizado desta. Essa atividade foi aplicada em uma escola pública federal situada no Rio de Janeiro, através do subprojeto PIBID/UFRJ-FÍSICA no segundo semestre de 2017, pelos monitores e com auxílio do * professor responsável, em uma turma de primeiro ano do ensino médio. Tendo em mãos as respostas dos alunos em relação às perguntas do roteiro, foi possível uma análise do resultado em relação à eficácia da atividade em desenvolver o aprendizado do aluno em Óptica Geométrica, em particular os fenômenos de reflexão e refração.

Palavras-chave : Reflexão Total, CTS, PIBID/CAPES, Ensino de Física, Atividades Investigativas

## Introdução

A atividade proposta neste trabalho foi elaborada e aplicada no Colégio Pedro II, Campus São Cristóvão III, no âmbito do PIBID/UFRJ-Física (PIBID/UFRJFísica, 2018). O tema da nossa prática foi reflexão interna total, parte do conteúdo abordado em Óptica Geométrica. Nossos principais objetivos foram: fazer os alunos relacionarem os conceitos já aprendidos (reflexão e refração) ao novo conceito, reflexão interna total, e associar tal fenômeno com fatos cotidianos próximos da realidade dos alunos.

Em toda a atividade apresentamos aos alunos problemas abertos (SASSERON; MACHADO, 2017), onde promoveu-se a discussão em grupo, a criação de hipóteses e a justificativa para a solução dos problemas propostos. Além

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disso, os alunos tiveram a oportunidade de realizar práticas experimentais, que os auxiliaram a comprovar se suas hipóteses eram satisfatórias. Por fim, mostramos aos alunos como o conteúdo estudado e a Física estão presentes na sua vida, através de imagens, vídeos e reportagens que abordam, por exemplo, as miragens.

Esse tipo de atividade permite uma melhor compreensão do aluno em relação ao conteúdo que futuramente será apresentado e, ainda, a importância da reflexão total para os alunos, já que estes conseguem relacionar o que foi estudado em sala com seu dia-a-dia. Pretendemos, também, desenvolver nos alunos do ensino médio competências e habilidades presentes nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+) de Física (BRASL, 2002, p. 61- 68), a saber:

- 1 -Reconhecer e saber utilizar corretamente símbolos, códigos e nomenclaturas de grandezas Físicas;
- 2 - Acompanhar o noticiário relativo à ciência em jornais, revistas e notícias veiculadas pela mídia, identificando a questão em discussão e interpretando, com objetividade, seus significados e implicações para participar do que se passa à sua volta;
- 3 - Argumentar claramente sobre seus pontos de vista, apresentando razões e justificativas claras e consistentes;
- 4 - Frente a uma situação ou problema concreto, reconhecer a natureza dos fenômenos envolvidos; situando-os dentro do conjunto de fenômenos da Física e identificar as grandezas relevantes, em cada caso.

Também pretendemos desenvolver nos alunos as competências e habilidades presentes na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) do ensino médio (BRASIL, 2018, p. 540 - 545):

- 1 -Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica;
- 2 -Analisar e debater situações controversas sobre a aplicação de conhecimentos da área de Ciências da Natureza, com base em argumentos consistentes, éticos e responsáveis, distinguindo diferentes pontos de vista.

## Ensino em CTS - Ciência, Tecnologia e Sociedade

Através do grande avanço científico-tecnológico na sociedade ao longo dos anos, viu-se necessária uma população mais atenta às mudanças que possam ocorrer devido a esses avanços. A partir desse pensamento, criou-se a proposta de ensino em CTS que relaciona o ensino de ciências à sociedade, economia e política na qual estamos inseridos. Pois, segundo Gallagher (1971, p. 329 - 338), para futuros cidadãos de uma sociedade democrática, compreender a interelação entre ciência, tecnologia e sociedade pode ser tão importante como entender os conceitos e os processos da ciência.

Percebe-se uma deficiência nos alunos em associar o que é ensinado em ciências com os problemas que eles se deparam no cotidiano e na sociedade. Através do ensino com enfoque em CTS, essa desassociação deixa de existir e todo o conhecimento científico passa a ter uma motivação devido às situações presenciadas ou conhecidas por eles. Logo, o ensino com enfoque em CTS proporciona a formação de um cidadão crítico e capaz de opinar sobre problemas

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que aparecem dia após dia na nossa sociedade, visto que ele aprendeu sobre as grandezas que podem ser favoráveis ou não a resolução desses.

Atividades com enfoque em CTS são realizadas através do ensino por investigação, que tem sido considerado como indispensável para o processo de aprendizagem das ciências exatas, pois ele consiste em, através do uso da problematização, fazer com que os alunos as poucos construam o seu entendimento, pois, segundo BRICCIA (2013, p. 115), a existência de um problema é o mote de propulsão do conhecimento. O ensino investigativo faz com que eles aprendam todas as etapas do processo até o produto final, não apenas o último, como normalmente acontece no ensino tradicional, como mostra a autora:

Uma aula com características investigativas favorece a construção do conhecimento pelo diálogo, a argumentação dos estudantes, as interações professor-aluno e aluno-aluno, a avaliação dos processos de ensino, entre outros fatores. (BRICCIA, 2013, p. 112)

Sendo assim, através da construção investigativa do conhecimento dos alunos, o processo de ensino possibilita uma alfabetização científica.

## Aplicação da atividade

Para a aplicação da atividade foi elaborado um roteiro que serve de orientação para os alunos durante a atividade com perguntas a serem respondidas. Esse roteiro também serve como orientação para os professores que queiram aplicar a atividade futuramente e encontra-se disponível no blog do subprojeto PIBID/UFRJ-Física (PIBID/UFRJ-Física, 2018).

A atividade foi elaborada e aplicada no segundo semestre de 2017 para uma turma de primeira série do ensino médio como introdução ao conteúdo de reflexão total. Toda a prática foi realizada durante o horário regular de aula e foram necessários dois tempos de aula consecutivos (de quarenta e cinco minutos cada). O ideal é separar a turma em grupos de aproximadamente cinco alunos para facilitar o manuseio do material por todos e favorecer a discussão em conjunto. Cada grupo recebeu um roteiro, além de todo material necessário para a parte experimental.

No roteiro, inserimos uma pequena introdução, com o intuito de envolver os alunos no assunto abordado, e para a atividade propusemos: perguntas que valorizassem o raciocínio, a argumentação e criação de hipóteses entre os alunos; textos e mídias de apoio que relacionem o tema com o enfoque abordado; e o objetivo bem definido em cada etapa.

A atividade foi dividida em três partes: 'Quebrando a luz', 'Lago no deserto?' e 'Explicando um naufrágio'.

Para a primeira parte, os alunos receberam um tubo de ensaio vazio, um tubo de ensaio com detergente transparente e um laser. Nesta seção, propomos um desafio aos alunos, transformar a luz que se propaga do laser em pedaços dentro dos tubos de ensaio recebidos por eles (Figura 1 e 2). Cada teste feito por eles deveria ser descrito e explicado no roteiro. Em seguida, questionamos se eles conseguiriam realizar o desafio proposto em um tubo de ensaio curvo. Após criarem hipóteses para solucionar o novo problema proposto, pedimos para o grupo realizar um segundo experimento com intuito de verificar se suas hipóteses eram válidas. Para esse experimento, um monitor levou para o grupo uma garrafa pet cheia com água, na qual havia um furo, e um tabuleiro, que continha uma marcação feita de fita

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colorida. Nessa tarefa, eles tinham que acertar a marcação do tabuleiro com a luz do laser passando pela água que saia do furo da garrafa (Figura 3). Para finalizar essa parte, questionamos os alunos sobre a relação dos resultados observados com a tecnologia de transmissão fibra óptica.

Figura 01: Aluno incidindo o laser no tubo de ensaio com detergente.

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Figura 2: Grupo testando o laser no tubo de ensaio vazio.

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Figura 03: Aluno realizando o segundo experimento.

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Na segunda parte do roteiro, abordamos o fenômeno das miragens utilizando fotos (Figura 4) e o vídeo Scooby e Salsicha na Miragem (Scooby - Doo filmes BR Vitor, 2017), que mostra um fragmento do desenho animado Scooby-Doo. Nessa etapa, o problema proposto era perceber as grandezas relacionadas com as miragens e criar hipóteses sobre a origem destas, baseando-se nas mídias

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fornecidas e nas experimentações da etapa anterior. Para essa seção, cada grupo teve a oportunidade de visualização em tablets.

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Figura 04: Algumas das imagens disponibilizadas aos alunos no tablet.

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Na terceira e última parte, relacionamos tudo o que foi visto durante a atividade com o acidente do navio Titanic, que aconteceu no ano de 1912. Utilizamos um fragmento da reportagem 'Resposta para o naufrágio do Titanic foi encontrada, diz especialista' (REVISTA GALILEU, 2018), onde um especialista descreve o cenário do acidente na perspectiva do piloto e dos outros navios que viajavam próximo ao Titanic. Em seguida, incitamos os alunos a criarem justificativas para este acidente.

## Respostas dos alunos e resultados

Apresentamos a seguir algumas das hipóteses e explicações criadas pelos alunos durante a atividade. Assim, podemos perceber como cada grupo argumentou e agiu na resolução dos problemas propostos, respondidos pelos alunos.

Na primeira parte da atividade, os alunos realizaram testes com o laser e dois tubos de ensaio, onde um estava vazio e o outro, com detergente transparente. Ao compararem o que foi testado nas duas situações, tivemos as seguintes respostas:

'A ausência do líquido.'

Grupo 2

'Pois o nível de refração do detergente é diferente do vidro, a luz se comporta de jeito distinto.'

Grupo 3

Com as respostas acimas percebemos que os alunos conseguiram perceber que os meios onde a luz é incidida influenciam na sua propagação. Alguns dos grupos conseguiram ainda relacionar o meio com seu índice de refração.

Nesta mesma seção, foi proposto um segundo problema, se o fenômeno visto nos testes anteriores se repetiria caso os tubos de ensaio fossem curvos. Os alunos criaram as seguintes hipóteses:

'O fenômeno repetiria dependendo da posição do laser.'

Grupo 2

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'Não. O feixe se manteria dividido até a parte que é linear, quando chegasse na curva pararia.'

Grupo 3

Percebemos que nem todos os grupos conseguiram relacionar o fenômeno com a posição do laser e o meio em que este foi incidido. Muitos pensaram que o formato do tubo de ensaio seria uma grandeza significativa para ocorrer o fenômeno estudado. Essa diferença na criação das hipóteses foi favorável, pois, logo após, eles tiveram a oportunidade de testá-las no segundo experimento.

Na segunda parte da atividade, os alunos relacionaram todos os testes executados anteriormente com o aparecimento de miragens. Algumas respostas foram:

'O fenômeno de refração e a diferença de densidade.'

(Grupo 1)

'Poderíamos pensar na superfície na qual a luz está batendo, a distância, a refração da luz.'

(Grupo 2)

'A luz solar, o clima, a umidade, a água, a distância.'

(Grupo 3)

Nesta etapa, todos conseguiram perceber as grandezas envolvidas no fenômeno das miragens e explicar tal fenômeno no item seguinte, tanto através de desenhos como na forma escrita.

Na última parte, os alunos associaram tudo que foi apresentado no roteiro nas duas partes anteriores com o naufrágio do navio Titanic. Obtivemos como resposta:

'O fato de ter pouca luz e da ocorrência da miragem, causando um falso horizonte fez com que o acidente acontecesse.'

Grupo 2

Observamos que todos os alunos conseguiram perceber que o acidente ocorreu devido uma miragem superior. Muitos tiveram dificuldade de expressar corretamente, cientificamente falando, em forma de palavras. Porém, todos conseguiram identificar o fenômeno.

## Considerações finais

A proposta da atividade apresentada é fazer com que o aluno seja o protagonista no processo de ensino e aprendizagem. Nesse tipo de abordagem valorizamos o trabalho coletivo, resultando em discussões em grupos e na criação de hipóteses para a resolução de um problema. Assim, cada aluno pensa, cria suposições, expõe seu raciocínio e depois todos debatem qual seria a melhor solução para tal problema, decidindo sempre em conjunto.

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Outro fator importante nesse tipo de atividade é a forma como se expõem as questões presentes no roteiro. É fundamental que os problemas sejam abertos, ou seja, que não haja informações que interfiram na resposta que será dada pelo aluno, tanto antes quanto depois dos experimentos. Os alunos respondem as questões utilizando o produto da observação e análise no momento da atividade, associandoo com os seus conhecimentos prévios. Dessa forma, não existirá uma única resposta, mas um conjunto delas relacionadas aos fenômenos observados.

Também é importante contextualizar o conteúdo com a vida do aluno e com assuntos de conhecimento geral. A turma deve identificar de que maneira o teor da atividade está imersa em sua vida.

Nessa atividade, através da análise das respostas dos alunos, foi possível perceber que os alunos conseguiram identificar as grandezas e os fenômenos físicos - reflexão e refração - relacionados ao que é ensinado em sala de aula, facilitando o entendimento na hora da aula formal sobre o conteúdo. Destaca-se na aplicação da atividade, houve um grande empenho e entusiasmo da turma ao participar deste tipo tarefa.

## Referências

BRASIL. Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Secretaria de Educação Básica: Ministério da Educação, 2002.

BRASIL. Base Nacional Comum Curricular: Educação é a Base - Ensino Médio . Secretaria de Educação Básica: Ministério da Educação, 2018, p. 540 - 545.

BRICCIA, V. Sobre a natureza da Ciência e o ensino. In: CARVALHO, A.M.P. (Org.). Ensino de Ciências por Investigação: Condições para implementação em sala de aula . São Paulo: Cengage Learning, 2013, p. 112 - 115.

GALLAGHER, J.J. A broader base for science education. Science Education . Illinois, v. 55, p. 329-338, 1971.

PIBID/UFRJ - Física. Blog de descrição e divulgação dos projetos realizados pelo PIBID/UFRJ - Física . Disponível em: &lt;http://pibidfisicaufrj.blogspot.com.br/&gt;. Acesso em: 12 Jun. 2018.

REVISTA GALILEU. Resposta para o naufrágio do Titanic foi encontrada, diz especialista . Disponível em:

&lt;http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,,EMI300483-17770,00RESPOSTA+PARA+O+NAUFRAGIO+DO+TITANIC+FOI+ENCONTRADA+DIZ+ES PECIALISTA.html&gt;. Acesso em: 10 Jul. 2018.

SASSERON, L.H.; MACHADO, V.F. Alfabetização Científica na Prática: Inovando a Forma de Ensinar Física. 1ª edição. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2017.

SCOOBY - DOO FILMES BR VITOR. Scooby e Salsicha na miragem. Youtube , 01 Mar. 2017. Disponível em: &lt;https://www.youtube.com/watch?v=qYYkMCe7sWU&gt;. Acesso em: 25 Jun. 2018.

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