Sequência didática para ensino de conceitos de óptica no Ensino Médio: uma proposta instigadora e dialógica

## Sequência didática para ensino de conceitos de óptica no Ensino Médio: uma proposta instigadora e dialógica

Marcos Ramalho Figueiredo da Silva¹; Laís Perini ; José Paulo Cury Kirkorian ; 2 3

¹IFSP - Campus São Paulo / marcosramalho28@gmail.com

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Colégio Novo Tempo - São Paulo / lais.fisica@gmail.com 3 IFSP - Campus São Paulo / gircoreano@ifsp.edu.br

## Resumo

Este trabalho apresenta a descrição de uma sequência didática constituída por um teste diagnóstico sobre conceitos ligados à Óptica e uma atividade dialógica baseada em uma construção experimental denominada 'Caixa do Nada' com a finalidade de discutir alguns conceitos de óptica geométrica e do processo de visão. Essa sequência foi elaborada em uma disciplina de estágio do curso de Licenciatura em Física do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, campus São Paulo e aplicada em um colégio particular da mesma cidade. O objetivo foi proporcionar uma proposta didática diferenciada, voltada para o diálogo efetivo com os alunos no sentido de dar-lhes oportunidade para construir os conceitos científicos de forma significativa, um diálogo em que realmente o professor dá voz ao aluno, ouve suas ideias e as considera efetivamente no desenvolvimento da aula, que o conhecimento desenvolvido pelo aluno faça sentido para ele aprender de fato e possa relacionar o que está aprendendo com suas construções prévias. Dessa forma, essa sequência propõe estabelecer momentos onde há uma relação dialógica criticizada entre o docente e os discentes, estimulando a necessidade do refinamento (critização) dos saberes individuais e coletivos, visando superar saberes de senso comum. Nesse contexto, o professor se encontra como mediador de discussões, não impondo ideias pela exposição de conceitos, nem pela sua posição, mas escutando e, principalmente, utilizando a fala (concepções espontâneas) da classe. Sendo a discussão o maior foco, as Caixas do Nada produzidas, que são caixas montadas com diversos elementos, como lâmpadas, espelhos, brinquedos e outros, para colocar em questão as concepções dos alunos a respeito da luz e do processo de visão, pretendem estimular a interação dialética dos estudantes entre seus pares e dialógica com o mediador, com a finalidade de criar modelos explicativos mais adequados para as situações propostas nas caixas, refletindo acerca de conhecimentos da óptica geométrica. Além disso, espera-se que a descrição e análise aqui apresentadas ofereçam elementos para que outros licenciados possam tentar adaptá-las e utilizá-las conforme a sua realidade.

Palavras chaves: Concepções espontâneas; Óptica; Ensino e aprendizagem de Física

## Introdução

O estudo das concepções espontâneas, ou alternativas, não é algo recente nas pesquisas em Ensino de Ciências, com trabalhos datados da década de 70 e, mais intensamente, nas duas décadas posteriores (Zuliani et al, 2009). As ideias espontâneas compõem modelos explicativos próprios que são construídos ao longo

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da vivência das pessoas e que nem sempre estão de acordo com os saberes científicos. Contudo, esses saberes não são simples erros, uma vez que fundamentam a forma do aluno interpretar vários fenômenos com que se defronta no dia a dia. As concepções são muito arraigadas, 'incrustadas' socialmente e são consideradas satisfatórias pelo aluno para dar conta de diversas situações. Por isso, podem representar um obstáculo sério para o aprendizado dos conceitos científicos.

Apesar das inúmeras pesquisas a respeito das concepções de senso comum, seus resultados parecem ter um alcance restrito, uma vez que nas salas de aula em geral as construções mais pessoais dos estudantes normalmente não são levadas em conta (os alunos são encarados como 'tábuas rasas'), como constatado nas vivências dos licenciandos em física do IFSP na referida disciplina de estágio.

## O papel da dialógica e da dialética na superação das concepções espontâneas.

Na perspectiva de aproveitamento das concepções espontâneas, o diálogo é o principal meio pelo qual o professor pode interagir com seus alunos na tentativa de lhes dar chance de ressignificar conceitos ou construir novos significados, no sentido do cientificamente aceito. O diálogo referido é um processo dialógico criticizado, onde os pares discutem e refletem acerca de um conhecimento. Mas, como a dialética pela dialética nem sempre é dialógica, no sentido de ter a superação de um problema como meta e não simplesmente o convencimento da parte "opositora", é necessário estabelecer um parâmetro para a superação dos obstáculos que surgem em uma discussão de maneira criticizada, como sugere Freire (2002). Assim, o objetivo real do professor é fomentar o diálogo de maneira crítica e não tentar exercer alguma forma de convencimento que tente superpor a explicação científica às ideias dos alunos, com um discurso puramente impositivo. O diálogo que vise o desenvolvimento do nível de criticidade entre os indivíduos, na interação com seus pares pode acessar a zona de desenvolvimento proximal dos estudantes e ajudá-los a superar modelos explicativos mais limitados em favor de modelos mais gerais.

O modelo sociointeracionista de Vygotsky, no tratamento desses saberes, estimula as discussões dialéticas, de acordo com Jófili (2002), onde as concepções presentes na zona de desenvolvimento real são expostas, através de uma interação dialógica por parte do professor, promovendo o acesso à zona de desenvolvimento proximal ao criticar tais saberes de forma coletiva. Para tal, faz-se necessário que o professor observe sua postura de educador diante das discussões, não impondo um novo modelo de conhecimento com o seu papel de autoridade, mas sim construindo uma nova ideia a partir da mediação entre os diferentes saberes. Segundo Freire, o educador precisa respeitar o saber de senso comum, entendido como um saber metodicamente desrigoroso que se traduz em um saber não científico, segue o padrão de observação do cotidiano, construído na experiência diária, um saber de pura experiência feito, buscando caminhar para um processo de superação, respeito e estímulo à capacidade crítica do educando. No processo de criticização desses saberes, busca-se um estímulo da curiosidade ingênua e seu refinamento em curiosidade epistemológica. Apesar de a curiosidade ingênua mudar de qualidade, ela ainda mantém a mesma essência. As concepções arraigadas sempre estarão presentes nos saberes daquele que as possui, mas o diálogo em sala, estimulado pelo professor, pode ampliar essas visões, pois a sua transformação em curiosidade

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epistemológica não termina, uma consequência do inacabamento do ser humano, conforme nos diz Freire:

'Gosto de ser gente porque, inacabado, sei que sou um ser condicionado mas, consciente do inacabamento, sei que posso ir mais além dele'. (FREIRE, 2002)

Nessa perspectiva, valer-se de embates dialógicos, onde os principais interlocutores são os alunos, mediados pelo professor, parece-nos um processo que concorda com o proposto por Vygotsky, segundo Jófili (2002): há uma maior discussão por parte dos estudantes quando esta se dá entre seus pares, visto que possuem uma tendência de aceitar passivamente as informações de pessoas mais velhas, no caso, o professor.

## Descrição da atividade proposta

A presente descrição consiste no relato de duas etapas da proposta didática que fora planejada durante uma disciplina de estágio do IFSP e realizada com duas turmas de um colégio particular da cidade de São Paulo. A primeira etapa consistiu na aplicação e análise de um teste diagnóstico, elaborado com questões adaptadas da literatura específica, para levantar concepções espontâneas na área de Óptica e que serviram de base para a atividade seguinte. A segunda foi composta da aplicação de uma atividade dialógica, mediada através do uso de alguns aparatos experimentais denominados 'caixas do nada', construídas com base na análise das respostas do teste diagnóstico. O trabalho foi realizado com duas salas de aula distintas: uma turma no primeiro ano e outra no terceiro ano do Ensino Médio.

Um teste diagnóstico pode ser usado para levantar as concepções espontâneas presentes entre os estudantes e possibilitar a identificação dos seus modelos explicativos, bem como pode ser o ponto de partida para a discussão didática de conceitos científicos. As perguntas que o compõe não devem objetivar respostas técnicas, mas sim conduzir a situações reflexivas. O teste desenvolvido para esta proposta teve como objetivo mapear explicações sobre como os alunos entendem o papel da luz visível na sua vivência, de que forma acreditam que a visão humana se comporta em ambientes totalmente escuros e como entendem a formação de imagens por espelhos planos, ou seja, qual o caminho da luz quando interage com este tipo de espelho e onde as imagens parecem se formar. Para os licenciandos que cursaram a disciplina de Estágio Curricular, também representou uma oportunidade de lidar na prática com um instrumento dessa natureza. De maneira complementar, a vivência na disciplina de estágio influenciou diretamente na escolha, adaptação e construção das questões do teste, que passou por um processo de discussão entre pares (pelo professor e pelos demais colegas da disciplina de estágio).

Dessa forma, finalizando a primeira etapa do trabalho desenvolvido, a análise do teste diagnóstico se baseou na interpretação das respostas dos estudantes, nas entrevistas para confirmar ou não as possíveis concepções espontâneas e na discussão do teste com estudantes da disciplina de estágio. É importante ressaltar que todos os licenciandos que discutiram essa atividade também estavam pesquisando e formulando testes diagnósticos, além de atividades práticas, com o intuito de trabalhar as concepções espontâneas.

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Na busca da elaboração de uma atividade que proporcionasse oportunidade para a fala dos estudantes e a interação dialógica para a construção do conhecimento, um experimento visto na disciplina de Óptica do curso de Licenciatura denominado 'Caixa do Nada' foi proposto. A 'Caixa do Nada' pode ser feita com qualquer tipo de caixa com tampa e montada com diferentes itens em seu interior (objetos coloridos, espelhos lâmpadas, etc), com fendas em locais estrategicamente pensados, com o objetivo de colocar em xeque concepções espontâneas dos alunos sobre conceitos de óptica e da visão. O uso da caixa em sala de aula tem por finalidade evidenciar que a realidade pode diferir muito daquilo que se enxerga, além de ser pessoal e relativamente subjetiva. A seguir são apresentados os modelos das 'Caixas do Nada' utilizados:

Figura 01: Caixas do Nada 1 e 2

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As lanternas na caixa 1 possuem a intenção de mostrar que não se pode ver se a luz refletida por algum objeto não chegar nos olhos, contrariando a ideia de que é possível enxergar no escuro ou perceber objetos claros. Além disso, na caixa dois há um LED de baixa intensidade, este serve para reforçar a ideia anterior, também discute a intensidade de uma fonte de luz e qual a 'distância' que ela pode percorrer, sendo muito frequente a ideia de que a distância percorrida por um feixe de luz depende da intensidade da sua fonte (Gircoreano, 1997). Grande parte dos estudantes não conseguiram enxergar a luz do LED, devido a uma certa dificuldade para sua visualização, ressaltando a relatividade no processo de visão.

Ambas as caixas possuem espelhos para desdobrar as concepções espontâneas a respeito da posição aparente das imagens. As imagens dos objetos na caixa 2 aparentam estar mais distantes do que o normal, contrariando a ideia de que se encontra no espelho ou à sua frente. A palavra 'óptica' escrita de forma invertida serviu para reforçar uma discussão filosófica a respeito de como a visão pode ser enganada, além de alguns alunos perceberem a inversão da imagem pelo espelho.

Na caixa 2, há um excesso de itens, como as pilhas e circuitos, nenhum deles pode ser visto quando as luzes são acesas, o que aumenta a intensidade da discussão a respeito da percepção dos objetos.

As atividades com a caixa foram divididas em dois momentos: no primeiro momento ocorreu uma explicação a respeito do que os estudantes deveriam fazer com este objeto, ou seja, eles foram orientados a olhar as caixas através das fendas, de uma forma dirigida, anotando em uma folha o que observaram, além de reproduzirem um desenho delas, em forma de esquema representativo. Para melhor visualização do interior da caixa, é conveniente apagar as luzes e fechar as cortinas

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da sala. Os estudantes foram divididos em quatro grupos, onde possuíam cerca de 8 minutos para observar cada caixa, ocorrendo uma troca periódica das caixas entre as equipes. Cada grupo precisou responder três perguntas de acordo com o que estavam observando: O que tem na caixa? Como é? Onde está?

O segundo momento consiste na discussão do que se observou anteriormente e na abertura de cada 'Caixa do Nada'. Nesse processo, é fundamental permitir a exposição dos modelos construídos por cada grupo, o que se constitui num dos momentos de maior importância da atividade, destacando os principais motivos de um grupo ter descrito o que observou em uma posição específica e não em outra. As divergências servem para descobrir quais modelos se criaram e perceber as suposições feitas ou a falta delas. São exemplos de suposições e questionamentos recorrentes, neste caso:

Se uma caixa possui diversos interruptores, o que possibilita enxergar uma parte específica e não outra? Será que o caminho percorrido pela luz não sofre desvio por um espelho? Se sim, o que se vê está invertido? Há mais do que um espelho?

A mediação da discussão gerada por esta situação caminha para a construção de um modelo explicativo compartilhado, aceito por toda a turma, resolvendo todas as divergências encontradas. O resultado final não precisa estar correto. De fato, quanto mais longe o esquema estiver da real configuração, maior será a surpresa dos estudantes na abertura das caixas. As discrepâncias entre o modelo proposto e o observado após a abertura da caixa devem ser aproveitadas para discutir as concepções espontâneas a respeito de como a luz se comportou com todos aqueles aparatos, se houve reflexão, refração ou se existiam espelhos e outros objetos não vistos.

## Resultados obtidos - Até onde o diálogo foi importante?

Durante a aplicação do teste diagnóstico, foi relevante frisar para os estudantes que a atividade não estava vinculada com a atribuição de notas, por isso, deveriam se preocupar apenas em escrever o que estavam pensando. Há uma certa preocupação dos alunos quando descobrem que precisam fazer um teste sobre algo que não estão estudando. Essa preocupação pode ser minimizada com o diálogo.

A parte mais complexa do teste diagnóstico foi a sua análise. Os estudantes incluíram respostas que deixaram dúvidas sobre o que realmente pensavam, de modo que não foi uma tarefa simplória interpretá-las. Em alguns casos, a resposta aparentava estar coerente com as explicações científicas vigentes, mas, devido à pouca clareza na escrita, não foi possível perceber se havia uma concepção espontânea por trás dando margem para ambiguidades. Por causa desse impasse, ocorreu a necessidade de se realizar uma pequena entrevista com algumas pessoas de cada turma. Para os fins desta atividade, as perguntas direcionadas para cada um foram previamente preparadas, tornando a entrevista mais concisa. Essa situação serviu para confirmar se o pensamento realmente estava de acordo com alguma concepção espontânea mapeada pelo teste ou se existia algum outro ponto relevante de análise.

Para complementar o processo de análise das respostas, a leitura das respostas de testes diagnósticos foi realizada em aulas da disciplina de estágio, onde

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outros licenciandos em física, junto com o professor da turma, discutiram as possibilidades a respeito do que os estudantes poderiam estar pensando.

Nos momentos de diálogo, especificamente na fase de discussão da observação (etapa da caixa), foi possível trabalhar confrontando com as concepções espontâneas, discutindo a necessidade de luz para a formação de imagens, onde se fez o estudante reavaliar as concepções alternativas utilizadas no modelo explicativo e reavaliar suas explicações. Por isso, a presença do diálogo fez com que ela pudesse ser entendida como uma atividade didática com potencial para mapear a persistência de concepções alternativas após a abordagem tradicional do conteúdo e, dessa forma, os seus itens serviram para adequar o conhecimento científico ao quadro de concepções validadas e utilizadas pelos alunos. A seguir são descritas algumas categorias de concepções alternativas que puderam ser mapeadas e discutidas com os alunos.

Tabela 01: Concepções alternativas mapeadas.

## Considerações e Conclusões

O desenvolvimento desta atividade possibilita uma grande interação entre os alunos, induzindo-os a refletir sobre os modelos que propuseram e o que os seus colegas realizaram, afinal, é necessário que discutam e encontrem um modelo comum para cada caixa apresentada, antes de ela ser aberta. Esta situação pode criar um ambiente oportuno para a construção de relações dialógicas, onde o professor não se caracteriza como o agente principal da discussão, mas sim a própria interação entre professor e alunos e entre alunos, torna-se o maior foco. É necessário que cada grupo defenda as suas opiniões e seus modelos, confrontando-os com as ideias dos outros grupos. Percebe-se, com esta prática a verificação do que Vygotsky aponta como discussão entre pares, reforçando a ideia de quebra das concepções alternativas como a superação do saber de senso comum, como proposto por Freire, de maneira mais efetiva e permanente.

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Outra discussão relevante emergiu dessa proposta: a natureza da atividade do cientista, tema da filosofia da ciência (Gama, 2011). Quando indivíduos diferentes olham para uma mesma situação e concluem respostas ou propõem modelos diferentes para explicar um mesmo fenômeno, essas pessoas estão contribuindo para a elaboração de um modelo comum, que pode ou não explicar de forma satisfatória o que está acontecendo. Ainda mais, este mesmo modelo varia de acordo com a cultura e experiência do grupo, formando um emaranhado de teorias e explicações diversas. No entanto, verifica-se que a riqueza e o refino das teorias/proposições criadas serão proporcionais ao nível de critização sugerido no momento da discussão, como proposto pelo processo dialógico-dialético de Freire.

Além de todos estes pontos de análise, percebeu-se durante a aplicação da atividade a versatilidade e potencial de adaptação da mesma, variando as discussões e concepções a serem quebradas. A proposta da caixa do nada pode ser construída sem a utilização de lâmpadas, por exemplo, sendo ela uma possível redutora do conceito 'luz' à existência do equipamento lâmpada em seu interior. Assim, uma possível variação da caixa consiste em tornar parte da sua área em uma espécie de orifício com tampa, sendo possível mostrar que se enxerga devido à luz que entra na caixa, dissociando a ideia de luz como algo intrínseco a um objeto.

## Referências

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&lt;http://posgrad.fae.ufmg.br/posgrad/viienpec/pdfs/511.pdf&gt;. Acesso em: 01 jul. 2018.

## Teste Diagnóstico

Nome:

Turma:

- 1) Considere que você está em uma sala com um gato e na sua frente há três caixas grandes: Uma branca, outra amarela e uma preta. Em seguida, alguém apaga a luz e a sala fica totalmente escura.
- a) É possível enxergar quais caixas? Justifique.
- b) O gato conseguiria ver quais caixas? Justifique.
- 2) Em uma noite escura e sem nevoeiro uma vela está acesa em cima de uma caixa em um terreno muito grande e plano. Um observador localizado a 100 metros consegue enxergar a chama da vela. Qual a distância máxima que a luz da vela pode alcançar? Justifique.
- 3) Considere que uma garota está enxergando o livro que está na sua frente, como você explicaria esse processo? Justifique e ilustre a sua resposta com um esquema (desenho) na figura ao lado.

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- 4) Onde está localizada a imagem de um objeto colocado em frente a um espelho plano? Justifique.
- 5) Ainda sobre o problema anterior, pense que você consegue ver a imagem deste objeto ao olhar o espelho. O que aconteceria com a imagem se você se movesse para a esquerda, de forma que você ainda pudesse vê-la? Justifique. Faça um desenho, se necessário.

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