O ENSINO DE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS POR MEIO DE INSTRUMENTOS MUSICAIS: A AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM

## O ENSINO DE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS POR MEIO DE INSTRUMENTOS MUSICAIS: A AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM

## André Luiz Oliveira , Wagner Wilson Furtado 1 2

1 Universidade Federal de Goiás/Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e Matemática, dreol@hotmail.com

2 Universidade Federal de Goiás/Instituto de Física/wagner@ufg.br

## Resumo

Esta pesquisa, de cunho quali-quantitativo, teve o objetivo de analisar o ensino da física ondulatória com o uso de instrumentos musicais por meio da observação motivacional e da avaliação da aprendizagem. O trabalho foi realizado em uma escola pública da cidade de Goiânia, Goiás, com 73 alunos, dos quais 53 participaram da avaliação final da aprendizagem e da avaliação do método de ensino. Esses alunos eram de três turmas do segundo ano do ensino médio. Os assuntos abordados foram relativos ao estudo dos fenômenos ondulatórios e das características e propriedades das ondas sonoras: natureza das ondas, amplitude, frequência, comprimento de onda, período, velocidade de propagação, reflexão, refração, interferência e difração das ondas, eco e reverberação, intensidade sonora, altura, timbre, ressonância sonora, batimento e efeito Doppler. Foi realizada uma avaliação da aprendizagem ao final do projeto, formada por questões práticas, utilizando os instrumentos musicais para a contextualização, e outras teóricas. Os resultados dessa avaliação da aprendizagem, juntamente com a postura participativa, inquiridora e dinâmica dos alunos durante todas as seis aulas utilizadas e a avaliação da metodologia realizada pelos alunos, nos indicaram que o ensino de ondulatória utilizando instrumentos musicais é motivador, instigador, promove a autonomia da aprendizagem, desperta interesse no aprendizado e induz a aprendizagem.

Palavras-chave : Ensino com instrumentos musicais. Ensino de ondulatória. Avaliação da aprendizagem.

## Introdução

Os conhecimentos de Física Ondulatória são essenciais para um melhor entendimento dos fenômenos da natureza, tais como: o som, o eletromagnetismo e a óptica física, pois esse e muitos outros necessitam da abordagem ondulatória para que possam ser melhor compreendidos. Apesar de os conteúdos da física ondulatória estarem intimamente relacionados ao dia a dia das pessoas, muitas vezes sua abordagem no ensino médio não é realizada de forma satisfatória, pois muitos alunos deixam o ensino médio sem um domínio de seus conceitos básicos.

Um dos motivos é que a Física Ondulatória é muitas vezes relegada a um segundo plano no ensino médio, e muitas vezes não é abordada por falta de tempo para 'cumprir o programa'. Outro fator é o tratamento matemático que está muito aquém do trabalhado no Ensino Médio, conforme Pacca e Utges (1999) afirmam:

Esses modelos matemáticos que envolvem a Física ondulatória, devido ao seu nível de dificuldade, não podem certamente ser abordados de modo completo no ensino médio. (PACCA e UTGES, 1999, p.2).

Nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), os conceitos de Física Ondulatória aparecem diversas vezes em temas diferentes: som e imagem, equipamentos elétricos e telecomunicações e no tema matéria e radiação (BRASIL,

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1998). Em uma análise do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), verificamos que o número de questões relativas ao objeto de conhecimento nas temáticas sobre 'Ciências da Natureza e suas Tecnologias' mais abordadas no de 2009 a 2016, são os apresentados na Tabela 1.

Tabela 1. Número de questões por conteúdo da Física nos Enem de 2009 a 2016

Fonte: autor

Podemos perceber uma situação contraditória sobre o ensino de Física Ondulatória no Brasil. Por um lado, é tido como importante de acordo com os Parâmetros Nacionais, com os pesquisadores em ensino e com o ENEM, por outro, é deixado em segundo plano e, por vezes, nem é abordado no ensino médio.

## A motivação no ensino da física ondulatória com instrumentos musicais

Refletindo sobre a importância do ensino de ondulatória na disciplina Física, deparamos, na maioria das vezes, com uma prática muito comum, que é o ensino expositivo, no qual o aluno, na maioria das vezes, não consegue acompanhar o raciocínio do professor por não ter embasamento conceitual suficiente, permanecendo na posição de passividade (BORGES, 2002, p.1).

Buscar a motivação dos estudantes pela aprendizagem de Física por meio de estratégias de ensino que aproxime o aluno dos conteúdos curriculares de Física em especial a ondulatória, relacionando ao seu universo cultural, torna-se um grande desafio. A experimentação do ensino de ciências, além de despertar um grande interesse nos alunos, pode proporcionar uma situação de investigação, envolvendo o aluno em sua própria descoberta. Alguns trabalhos, como os de Trentin (2006), Krummenauer, Pasqualetto e Costa (2009), Santos, Molina e Tufaile (2013) e Lago (2015), utilizaram instrumentos musicais como recursos didáticos em suas pesquisas para relacionar, contextualizar, motivar, elucidar, esclarecer conceitos da física ondulatória.

Dentro de um contexto pedagógico, é importante que teoria e prática caminhem juntas no sentido de proporcionar momentos valiosos no processo de ensino aprendizagem. " Se a pesquisa é a razão do ensino, vale o reverso: o ensino é a razão da pesquisa " (DEMO, 1990, p. 52). Portanto, o uso de experimentos, auxilia o aluno a adequar o seu cotidiano com a teoria abordada em sala de aula.

Delizoicov e Angotti (1994) consideram mais harmonioso um trabalho experimental que dê margem a discussão e interpretação de resultados. Dessa forma, o professor desempenhará o papel de orientador crítico da aprendizagem, distanciando-se de uma postura autoritária e dogmática no ensino e possibilitando que os alunos venham a ter uma visão mais clara do trabalho em ciências.

As aulas de ciências, quando utilizados experimentos, são cercadas de muitas expectativas e interesse por parte do aluno. Existe uma motivação natural por aulas dirigidas a enfrentar desafios e a investigar diversos aspectos da natureza nos quais o aluno tem naturalmente grande interesse (BIZZO, 2002).

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A compreensão de fenômenos e seus respectivos conceitos, relacionados à ciência, em sua grande maioria, exige do estudante um entendimento, tanto teórico quanto experimental das leis e teorias gerais que envolvem a Física. Considerando uma metodologia que envolve tanto a teoria quanto a prática, direcionamos nossa atenção para ondulatória e a relação entre a Física e os instrumentos musicais, particularmente com a acústica, no sentido de poder explorar diversos conceitos importantes relativos às ondas e seus fenômenos em geral, a fim de buscar uma interação interdisciplinar no processo de ensino aprendizagem.

Assim, o presente trabalho surgiu mediante essas considerações, e nele investigamos a introdução de elementos da música e o uso de instrumentos musicais para promover o aprendizado dos fenômenos ondulatórios e, assim, possibilitar a participação crítica dos alunos na discussão dos conceitos da acústica. Com isso, a pergunta geral que tentamos responder foi: o uso de instrumentos musicais no ensino de acústica promove o interesse e contribui para a apropriação de conceitos científicos relacionados aos fenômenos ondulatórios? Para tentar responder essa pergunta, o objetivo geral do trabalho foi analisar as atividades de ensino em aulas práticas, utilizando instrumentos musicais, e, também, uma avaliação da aprendizagem realizada de forma prática, na qual instrumentos musicais e sonoros foram utilizados para contextualizar as questões avaliativas.

## METODOLOGIA

Para realização desta pesquisa, foram adotados critérios de observação crítica, condizentes com a modalidade de pesquisa qualitativa, e análise de dados numéricos, condizentes com a modalidade quantitativa. O trabalho foi realizado com 73 alunos, entre 16 e 18 anos de idade, de três turmas do segundo ano do ensino médio de uma escola pública da cidade de Goiânia, GO, sendo 29 alunos da turma A, 25 da C e 19 da D, em seis aulas de 50 minutos cada. O trabalho foi realizado no segundo semestre letivo. Os instrumentos musicais (Clarinete, Violão, Xilofone, Flauta Doce, Pandeiro e Afouche), utilizados para realização desta pesquisa, foram cedidos pelo Centro de Estudo e Pesquisa Ciranda da Arte, vinculada à SEDUCE (Secretaria de Estado de Educação e Cultura do Estado de Goiás).

As aulas foram elaboradas pelo professor pesquisador, utilizando diversos instrumentos musicais e objetos que produziam sons, onde os fenômenos sonoros foram produzidos e debatidos exaustivamente. Alguns fenômenos que não puderam ser apresentados com os instrumentos utilizados foram apresentados em vídeos. Foram apresentadas as características das ondas e fenômenos sonoros, tais como: amplitude, frequência, comprimento de onda, velocidade de propagação, reflexão, refração, interferência e difração das ondas, eco e reverberação, intensidade sonora, altura, timbre, ressonância sonora, batimento e efeito Doppler. Esse conteúdo abordado abrange a parte relativa ao som do currículo referência da rede estadual de educação do estado de Goiás, que é formado por: o som e suas propriedades; ondas e seus fenômenos (efeito Doppler, eco, reverberação, etc.); Acústica Oscilações Harmônicas; Cordas Vibrantes.

Nas aulas práticas, os estudantes, mediados pelo professor e por instrumentos musicais e outros objetos, eram apresentados aos fenômenos sonoros e às características das ondas, de modo a problematizar o assunto e envolver ativamente todos estudantes na construção de seus conhecimentos. A dialogicidade esteve presente durante todo processo, e os estudantes participaram ativamente

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levantando dúvidas e buscando respostas para suas inquietações, buscando sempre certa analogia com seu próprio universo cultural.

Ao final do projeto, foi elaborada uma avaliação final composta de questões práticas e questões conceituais, em forma de múltipla escolha, baseadas nos assuntos abordados nas aulas. Para responder as questões práticas, o professor executava os fenômenos nos instrumentos musicais, ao mesmo tempo em que os alunos respondiam a questão. Participaram da avaliação 53 alunos, sendo 22 alunos da turma A, 17 da turma C e 14 da turma D.

## Resultados e análises

Na primeira questão, o professor pesquisador produziu dois sons diferentes, sendo uma nota aguda e outra grave. Primeiramente, produziu os dois sons em um xilofone, e, em seguida, repetiu com dois diapasões de frequências diferentes. Os alunos foram questionados com relação ao que caracterizava, conceitualmente, essa diferença de sons apresentados. O gráfico da Figura 1 apresenta os resultados das respostas dadas pelos alunos.

Figura 1. Gráfico das respostas à pergunta referente à diferença de frequência entre dois sons apresentados em um instrumento musical e diapasões.

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Podemos verificar que a maioria dos alunos acertou a resposta. Ressaltamos a turma A foi a que tinha o maior número de alunos participantes e que se apresentava mais motivada durante as aulas e que teve 82% de acertos nesta questão. Vemos que nenhum aluno da turma A respondeu timbre e nenhum das três turmas respondeu ressonância. Vemos que poucos ainda confundem os conceitos de frequência e amplitude.

Na segunda pergunta, o conceito questionado foi a amplitude dos sons. Primeiramente, produziu-se na flauta um som com pouca intensidade e depois o mesmo som com mais intensidade, repetindo-se o procedimento várias vezes. Em seguida, os alunos foram questionados o que caracterizava essa diferença de sons apresentados. A Figura 2 apresenta os resultados das respostas.

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Figura 2. Gráfico das respostas à pergunta referente à diferença de amplitude entre dois sons apresentados em uma flauta.

Figura 3. Gráfico das respostas à pergunta referente à diferença de timbres de uma mesma nota musical emitida por um xilofone e por uma flauta.

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Pode-se observar que a maioria dos alunos conseguiu diferenciar os sons a partir da amplitude das ondas sonoras. Para essa pergunta, a turma C se destacou com 78% de acerto. Nenhum aluno das turmas A e B e apenas um da turma C respondeu timbre. Alguns alunos continuaram confundindo frequência com amplitude.

Na terceira pergunta, abordando o timbre, o professor produz a mesma frequência sonora em instrumentos musicais diferentes. Primeiro executou-se uma nota musical no xilofone e depois na flauta. Os alunos são questionados, qual seria a característica conceitual que diferenciava os dois sons. As porcentagens das respostas estão apresentadas na Figura 3.

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Da análise do gráfico, nota-se que a maioria dos alunos respondeu corretamente. Ressaltamos as turmas A e C, nas quais nenhum aluno confundiu timbre com frequência.

Na questão de número quatro, o professor saiu da sala, fechou a porta e tocou um instrumento. Os alunos tiveram que responder qual o principal fenômeno físico que explicaria o fato deles conseguirem escutar o som dentro da sala. A resposta era a difração. Os resultados estão apresentados na Figura 4.

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Figura 4. Gráfico das respostas à pergunta referente à difração da onda sonora, quando o professor tocou um instrumento fora da sala com a porta fechada.

Figura 5. Gráfico das respostas à pergunta referente ao mesmo som tocado com instrumentos diferentes.

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Ressaltamos o resultado da turma C, na qual 37% confundiram difração com refração. Possivelmente, a diferenciação não ficou clara no momento das explicações dadas pelo professor durante as aulas. Ainda assim, 44% souberam diferenciar o fenômeno.

Na pergunta de número cinco, o professor tocou o mesmo som em dois instrumentos diferentes com a mesma intensidade. Na questão, os alunos teriam que indicar que os sons possuíam mesmas frequências e timbres diferentes. Os resultados estão apresentados na Figura 5.

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No gráfico, observa-se que a resposta correta, frequência e timbre, foi a que teve maior quantidade de respostas.

Na questão de número seis, o professor coloca dois diapasões acoplados em suas caixas de ressonância, um de frente para o outro, e em seguida bate em um diapasão produzindo um som, que é transmitido para a outra caixa pelo ar. Ao serem questionados sobre o fenômeno que estaria fazendo a outra caixa vibrar sem que ninguém nela tocasse, os alunos responderam conforme as porcentagens apresentadas na Figura 6.

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Figura 6. Gráfico das respostas à pergunta referente à ressonância sonora ocorrida entre duas caixas de ressonância com diapasões.

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Observa-se, a partir dos dados, que a turma A teve 82% de acertos. Já as turmas C e D apresentaram dúvidas quanto ao fenômeno, sendo que muitos da turma C fizeram confusão entre ressonância e refração, e da turma D entre ressonância e interferência. Esses dados talvez possam ser explicados por ter havido poucas presenças nas turmas C e D no dia em que o assunto foi abordado.

Na avaliação, houve outras questões mais específicas do conteúdo, para as quais não foram utilizados instrumentos musicais em sua apresentação (eco, reverberação, velocidade de propagação, reflexão, refração e outros). Apesar de resultados semelhantes apresentados, essas questões não foram aqui abordadas, pois neste nosso recorte, nos interessou apresentar somente os resultados das questões práticas, nas quais os instrumentos musicais foram utilizados.

## Considerações Finais

Sabemos que uma das maiores preocupações do ensino, quando o assunto é Física, está na dificuldade e no desinteresse dos estudantes, em muitos casos relacionados com o método tradicional de ensino (YAMAZAKI e YAMAZAKI, 2006; PIETROCOLA, 2004). O lúdico em algumas escolas é visto como forma de entreter os alunos, e, segundo Pietrocola (2004), separadas das atividades de raciocínio, como se essas atividades fossem desconexas e não atribuindo ao raciocínio a possibilidade de criar.

Propusemos o uso de instrumentos musicais no ensino da física ondulatória, para tentar minimizar a dificuldade de aprendizagem desse assunto e buscar uma motivação para compreensão dos fenômenos ondulatórios relacionados ao estudo dos fenômenos acústicos.

Durante toda a pesquisa, os alunos se mostraram interessados e bastante atentos a todos os fenômenos apresentados e a suas explicações. Ressaltamos a grande participação de todos os alunos, de forma direta ou indireta, motivados e com intensa vontade de compreender os fenômenos. Ao final do trabalho, pedimos que avaliassem o trabalho. Finalizamos este trabalho, apresentando as avaliações dos alunos, o que nos dispensa de traçar maiores comentários sobre sua validade:

- 1 - Eu estava curiosa com os tipos de sons que os instrumentos faziam e as explicações bem detalhadas que o professor fez.
- 2 - Foi uma técnica muito legal que deveria ser usada mais vezes.
- 3 - Os alunos se interessam mais por aulas diferenciadas.
- 4 - Eu gostei muito e me senti instigada a saber mais no futuro.
- 5 - Foi muito bem, pois foram várias coisas interessantes que eu nem sabia.

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- 6 -Me senti cada vez mais interessada em saber mais sobre os instrumentos musicais.
- 7 - Despertou um interesse maior, pois eu vi que a matéria é bem mais importante do que eu pensava.
- 8 - Me senti satisfeito e com o tempo fiquei curioso e instigado em saber mais.
- 9 - Fazendo ao vivo a gente entende melhor.
- 10 - Entendi melhor com explicações mais práticas e diferentes da maneira que são utilizados por outros professores.
- 11 - A técnica me ajudou a obter mais conhecimento do assunto.
- 12 - Pesquisei sobre cada nome principalmente sobre difração.
- 13 - Cada vez que eu escutava um som, lembrava das explicações dadas na aula.
- 14 - Os alunos fizeram perguntas, participavam dos experimentos e prestavam atenção na explicação.

Assim, a postura inquiridora, participativa e dinâmica dos alunos durante as aulas, os resultados da avaliação prática e as impressões dos alunos sobre a metodologia de ensino reforçam que o ensino de ondulatória, usando instrumentos musicais, promove aprendizagem.

## Referências

BRASIL. Secretaria de Educação Básica. Ministério da Educação -PCN's Parâmetro Curriculares Nacionais (1998), Brasília: MEC/SEF.PACCA, J. L. A.;

BIZZO, N. Ciências: fácil ou difícil? São Paulo: Ática, 2002. p.74-75.

BORGES, A. T. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências . Caderno Brasileiro. Ensino de Física. v. 19, n.3: p.291-313, dez., 2002

DELIZOICOV, D.; ANGOTTI, J. A. Metodologia do ensino de ciências . São Paulo: Cortez,1994.

DEMO, P. Pesquisa: princípio científico e educativo. São Paulo: Cortez, 1990

KRUMMENAUER, W.L., PASQUALETTO, T. I., COSTA, S. S. C. O uso de instrumentos musicais como ferramenta motivadora para o ensino de acústica no ensino médio . PUC - RS. v.10, n.2, 2009.

LAGO, B. L. A guitarra como um instrumento para o ensino de física ondulatória. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 37, n.1, 1504, 2015.

SANTOS, E. M.; MOLINA, C.; TUFAILE, A. P. B. Violão e guitarra como ferramentas para o ensino de física. Rev. Brasileira de Ensino de Física , v.35, n.2, 2507, 2013.

TRENTIN, Os Instrumentos Musicais como recurso didático no ensino de acústica . Dissertação de Mestrado, Instituto de Física, USP - São Paulo, 2006.

UTGES, G. Modelos de onda no senso comum: as analogias como ferramenta de pensamento. In: Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, 2., Anais ... Valinhos, SP: 01 a 04 de setembro, 1999.

PIETROCOLA, M. Curiosidade e imaginação: os caminhos do conhecimento nas ciências, nas artes e no ensino. In: CARVALHO, A. M. P (Org.). Ensino e pesquisa : unindo a pesquisa e a prática. São Paulo: Pioneira Thomson, 2004.

YAMAZAKI, S. C. &amp; YAMAZAKI, R. M .O. Sobre o uso de metodologias alternativas para o ensino aprendizagem de ciências. In: Jornada da educação da grande região de dourados . 2006.

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