As Aventuras de Bob: Uma Investigação Lúdica do Eletromagnetismo

## AS AVENTURAS DE BOB: UMA INVESTIGAÇÃO LÚDICA DO ELETROMAGNETISMO

## Henrique Kovaliauskas Bezerra , Deise Miranda Vianna , Sandro Soares 1 2 Fernandes 3

1 UFRJ, Instituto de Física, hkbezerra@gmail.com

2 UFRJ, Instituto de Física , deisemv@if.ufrj.br

3 Colégio Pedro II, UFRJ, Instituto de Física, sandrorjbr@if.ufrj.br

## Resumo

Na busca por materiais didáticos que promovam a cultura científica do aluno, foi aplicada uma atividade que possui uma série de experimentos de caráter investigativo com temas de eletromagnetismo, propostos a partir de um enredo de fantasia e aventura. A aventura é protagonizada por Bob, um imã que tem sua casa destruída e sua esposa sequestrada. Com isso, ele parte em uma jornada para resgatar a esposa, cheia de perigos e desafios. A partir da aplicação desta atividade numa escola pública de ensino médio, os alunos precisaram resolver desafios que foram surgindo de acordo com o desenrolar da estória para poderem prosseguir com o enredo. Cada desafio está relacionado a um assunto do eletromagnetismo, sendo eles força elétrica, força magnética, Lei de Ampère e Lei da Indução de Faraday. Conforme os alunos brincavam, eles se envolviam em uma investigação sobre os desafios retirando a pressão das atividades tradicionais e motivandoos a participar, questionar e a buscar soluções para as situações propostas. Na atividade aplicada, visou-se tornar o aluno capaz de analisar, agir e apresentar soluções, levando o aluno a construir um novo conhecimento ao passo que ele se divertia. O presente trabalho traz alguns resultados obtidos através da aplicação desta atividade a fim de observar e analisar os progressos obtidos tanto por parte dos alunos quanto dos professores no contexto de ensino-aprendizagem.

Palavras-chave : Atividade investigativa, Ludicidade, Eletromagnetismo Introdução

Neste trabalho apresentamos uma proposta de atividade investigativa contextualizada em um roteiro lúdico. Contado através de uma estória de aventura, os alunos terão de solucionar problemas que aparecerão para eles no decorrer da narrativa. Cada desafio enfrentado na aventura está relacionado a um experimento e a busca pela solução dos desafios para prosseguimento do enredo fará com que os alunos possam agir sobre o problema e, através da manipulação dos materiais, das regras impostas ao desafio, e das reflexões feitas de seus atos, os alunos poderão construir seu próprio conhecimento.

- O foco nesse processo do ensino-aprendizagem favorece a alfabetização científica do aluno uma vez que ele é inserido em processos de investigações que se assemelham as feitas em laboratórios de ciências.

## Referencial Teórico

## Atividade Investigativa

O ensino de Ciências se mostra mais eficaz quando os alunos têm a oportunidade de fazer ciência (HODSON, 1992) construindo um entendimento sobre fenômenos através de manipulações e investigações científicas. O aluno tem que ter

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a vivência do observar, refletir, discutir, testar e argumentar para que, em grupo, possam arquitetar um entendimento sobre um fenômeno físico (AZEVEDO, 2004).

Uma atividade investigativa deve começar com a proposta de um problema que gere uma questão. Esta questão deve ser aberta possibilitando aos alunos uma discussão mais ampla e permitindo observar o problema por diversos pontos de vista. A discussão deve ser auxiliada pelo professor de modo que ele atue como um orientador, no qual irá propor questões que leve os alunos a refletirem sobre o problema e sua solução, dando base para que eles possam trilhar o caminho na construção do conhecimento (AZEVEDO, 2004; CARVALHO, 2010).

Em atividades tradicionais no ensino de Física, os roteiros são muito mecânicos. Em geral, eles propõem questões fechadas e explicam os passos dos experimentos de forma que o aluno precise seguir uma 'receita de bolo', ficando com aluno a responsabilidade apenas do procedimento experimental e coleta de dados. Numa atividade investigativa, quase todos os procedimentos são feitos pelos alunos, desde a elaboração de hipóteses, a criação de um plano de trabalho, a obtenção e a análise desses dados. Ao professor cabe entregar somente o problema aos alunos (CARVALHO, 2010).

Uma atividade investigativa busca uma maior interação entre os alunos ao passo que os coloca em posição de pequenos cientistas. Ela requer que o aluno aja sobre o problema investigando-o, propondo hipóteses e testando-as. A atividade aprimora a capacidade dos alunos de criar, observar e verbalizar, além de desenvolver a capacidade cognitiva-argumentativas. Todos esses passos são importantes para que o aluno construa seu conhecimento e se sinta mais próximo dele. Além disso, favorece a alfabetização científica do aluno visto que ele é inserido num contexto de investigação semelhante aos passados pelos cientistas em seus laboratórios.

## Ludicidade

Uma atividade lúdica pode ser o ponto de partida para que seja ensinado algum conhecimento ao aluno, pois esta atrai e estimula a participar da atividade e a se envolver com o seu processo de ensino-aprendizagem (SOARES, 2014). Como Ramos e Ferreira ressalvam:

Ao conseguir atuar, ou seja, brincar, o aprendiz / jogador estará se apropriando ludicamente do conhecimento veiculado por um dado material, seja ele um jogo, um brinquedo ou um experimento. A apropriação lúdica do conhecimento ocorrerá, se a representação simbólica deste adquirir características lúdicas para os jogadores. Essas características podem ser sugeridas pelo material a ser utilizado (regras implícitas) ou pela maneira que os jogadores podem interagir com o mesmo (regras explícitas). (RAMOS E FERRERA, 2004 p. 131).

Podemos ver que além da capacidade de sedução do lúdico, o ato de brincar já traz uma carga de conhecimento a ser trabalhada e questionada. Uma vez que o jogo desperta o questionamento no aluno, o domínio do conhecimento do aluno assumirá uma característica mais ampla do que somente o da manipulação das ferramentas.

## Roteiro e Aplicação da Atividade

A atividade foi aplicada numa turma de terceiro ano do ensino médio, em grupos de cinco alunos cada, em dois tempos de 45 minutos. Antes da aplicação do

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roteiro, os alunos tinham visto somente os conteúdos de eletrostática e eletrodinâmica. Os conteúdos de magnetismo e eletromagnetismo ainda não tinham sido trabalhados em sala. Pelo fato dos alunos não terem visto o conteúdo da atividade em sala, eles tiveram a oportunidade de criar seu próprio entendimento e conceitos para um dado fenômeno. Acreditamos que esses conceitos construídos pelo aluno durante a atividade são uma bagagem de conhecimento essencial para quando o professor for sintetizar o que foi discutido na atividade fazer as conexões com o conhecimento científico já consolidado.

- O roteiro da atividade foi entregue aos alunos na forma de um livreto contendo uma estória ilustrada de aventura. A história se desenrola em torno do personagem principal - Bob, um ímã. Ele tem sua esposa sequestrada e levada para um reino distante. Com isso, Bob parte numa jornada em que diversos desafios aparecerão na busca de sua amada. Para superar os desafios, Bob tem que contar com a ajuda dos alunos do grupo que terão de resolver o problema dado com os materiais disponíveis a eles. Todos os experimentos são questionados de forma a problematizar o fenômeno que está envolvido na solução do problema. Para uma maior imersão na brincadeira as questões são propostas em forma de cartas a serem escritas para os familiares de Bob onde ele conta sobre suas aventuras.

A seguir segue o texto entregue aos alunos e alguns comentários sobre cada etapa:

## Quadro 1 : Texto referente à introdução da estória

Bob é um sujeito bipolar que ama o magnetismo. Não podemos culpá-lo por isso, afinal, ele é um ímã. Ele vive numa cidade chamada Magnetolândia, que fica ao sul das Montanhas Elétricas. Num certo dia, depois de mais uma jornada de trabalho, Bob infelizmente encontra a sua casa toda destruída. O cenário por si só já era angustiante: a porta de entrada arrombada e seus pertences totalmente revirados. Imediatamente, ao perceber a situação, Bob corre aflito pela sua casa em busca de sua esposa Josiléia. Durante a busca sem sucesso por sua amada, debaixo de sua cama, quase que imperceptível, Bob encontra um bilhete assinado por sua esposa, dizendo: 'Os Agentes do Reino de Lego me sequestraram! Rápido, venha me resgatar!'.

Após se recompor, nosso herói Bob embarca na missão de resgatar a sua esposa. Para isso, ele não perde tempo, rapidamente arruma suas malas e informa amigos e familiares do ocorrido a fim de encontrar ajuda em sua missão. Sem sucesso em seu meio social, Bob logo percebe que sozinho ele talvez não consiga resgatar sua amada. Que tal se juntar a Bob nesta missão e ajudá-lo a superar os desafios durante a sua jornada entre Magnetolândia até o Reino de Lego?

Lembre-se, como todo aventureiro que se previna, Bob sempre carrega consigo pilhas e baterias que possam auxiliá-lo na jornada, além de materiais como borracha para se disfarçar no Reino estrangeiro. Porém tenham cuidado! Além das fronteiras das Montanhas Elétricas é muito difícil conseguir novas baterias. Portanto são raras e valem ouro. Além disso, como esta viagem é longa e até mesmo perigosa, Bob terá que enviar cartas aos familiares informando seu bem estar e narrar um pouco de suas aventuras. Assim, no final de cada etapa, ajude-o a escrever suas cartas.

Neste início apresentamos alguns materiais aos alunos, como o próprio personagem Bob (que é um ímã de neodímio), a pilha e a borracha (que é entregue em forma de um balão), que serão utilizados em capítulos futuros.

Quadro 2 : Texto referente à 1ª etapa do enredo (O Rio e a Magnetostática)

Para sair de Magnetolândia, Bob terá de atravessar um rio por meio de um barco

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magnético. O rio, em alguns momentos, muda seu fluxo magnético de forma que, para continuar a navegar por ele, é necessário que o barco fique alinhado com a orientação dada pelo rio. Utilizando o Bob, ajude-o a atravessar o rio de forma que o barco se mantenha nas orientações corretas do fluxo do rio.

CARTA: Bob comenta que sempre achou os barcos fascinantes por conta da interação entre si mesmo e o barco. Ele gostaria de poder explicar como que é essa interação, porém Bob não sabe como explicar. Vocês saberiam explicar na carta esta interação? Além disso, vocês assimilam algum objeto conhecido do cotidiano de vocês que se comporte como o Bob e o barco?

Aqui os alunos se deparam com uma maquete de um rio (feito com uma bacia), pedaços de isopor (para as margens e barco) e um ímã no centro do barco. O barco foi moldado de forma a parecer uma agulha de bússola. O objetivo do desafio é que os alunos levem o barco até o final do percurso, de forma que o barco esteja alinhado com as indicações que ficam coladas no fundo do rio (Figura 1).

Os conceitos que o professor poderá explorar aqui são: campo magnético, sua interação com outros objetos, polos magnéticos, a força magnética e a dependência com a distância entre os imãs.

Figura 1 - Cenário e materiais destinados às 1ª e 2ª etapas.

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Quadro 3 : Texto referente à 2ª etapa do enredo (A Cachoeira e a Eletrostática)

No final do rio, nosso herói se depara com uma cachoeira enorme que cai dos penhascos elétricos. Atrás dela há uma caverna que permite a travessia pelos penhascos e que cortaria caminho até a estação de trem. Lá Bob poderia pegar o trem até o Reino de Lego.

Contudo, o barco não poderia passar por baixo da cachoeira, pois isso o danificaria. Por sorte, Bob sabe que vários problemas que ele possa enfrentar pelos penhascos podem ser resolvidos com auxílio de uma borracha. Junto de seus suprimentos ele lembra que trouxe um balão. Bob informa que é de extrema importância que o balão não molhe, pois a água o estragaria, e talvez o balão seja necessário posteriormente. Como Bob poderia abrir caminho através da cachoeira?

CARTA: 'Vocês, por acaso, acham curioso que Magnetolândia fique tão próxima dessas Montanhas Elétricas?' - questiona Bob. O que vocês acham disso? Vocês acham que existe alguma semelhança entre nós de Magnetolândia e os moradores das Montanhas Elétricas? Vocês poderiam nos dizer? Adoramos saber o que os forasteiros pensam sobre nós.

No final do rio os alunos encontram uma garrafa PET com um pequeno furo em sua lateral. A queda d'água representa a cachoeira (Figura 1) e para poder

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concluir o desafio os alunos devem eletrizar o balão e usar a força elétrica para desviar o filete de água para que o Bob possa passar sem se molhar.

Como já dito antes, o conteúdo de Eletrostática já havia sido trabalhada com os alunos em sala de aula, portanto o questionamento que fazemos não tem relação com a resolução da experiência, porém buscamos saber se os alunos possuem algum conhecimento prévio ou conseguem formular ideias que possam ligar os dois fenômenos já trabalhadas até então na atividade.

Quadro 4 : Texto referente à 3ª etapa do enredo (O Terminal de Trem e a Lei de Ampère)

Após perpassar a cachoeira, nosso caro amigo se vê ainda mais próximo de seu destino. O rio segue por dentro das montanhas e por vales. Bob segue por entre enormes desfiladeiros e vales carregados. A todo instante, diversas centelhas cruzam os céus acima das montanhas sobre sua cabeça, como grandes trovões que saem da terra e vão para o outro lado da montanha. Ao fim de sua descida pelo rio e pelas montanhas, ele encontra uma estação 'cobreviária', uma estação semelhante à de uma ferrovia, porém feita de cobre, onde aparenta haver um grande alvoroço.

Bob chega mais próximo para descobrir o que se passa, quando esbarra com um velho amigo, chamado Boris, que parecia muito assustado com toda a situação. Boris explica: 'Eu estava indo pegar o vagão expresso para as Terras do Caos Entrópico, pois teria assuntos a resolver por lá. Porém, os Agentes do Reino de Lego acabaram de passar por aqui e roubaram as baterias do vagão expresso!. Sem elas o trem não tem como partir!!!'. Foi então que nosso herói se lembrou de seus equipamentos: 'Eu tenho ainda algumas baterias com carga, logo posso eu mesmo pilotar o trem! Porém você terá de ficar no final do vagão, para que possamos garantir melhor a segurança dessa gente que vai embarcar. Com esses Agentes por aí, não podemos confiar em ninguém!'.'

Agora Bob e Boris estão presos no terminal e terão que descobrir algum meio deles saírem para que o Bob possa continuar sua missão.

CARTA: Bob está gritando, empolgado devido aos barulhos do trem: 'Eu não sabia que isso funcionava assim! Eu preciso dizer para o pessoal lá da cidade o que a gente fez aqui e também dizer como esses trens funcionam!

Figura 2 - Cenário e material para a 3ª etapa

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Esta etapa é a mais difícil do percurso. Os alunos estão com dois ímãs, o Bob e o seu amigo Boris. Eles têm uma pilha e a linha do trem (um solenóide, conforme podem observar na figura 2). O objetivo desta etapa é construir um trem magnético, colocando um ímã em cada pólo da pilha e depois fechando o 'circuito' colocando o conjunto dentro do solenóide.

Nesta etapa os alunos podem perceber a existência de corrente elétrica (através do efeito joule) e possivelmente relacionar isso com uma força magnética, que age sobre os ímãs em seus polos. Como este experimento depende que os

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ímãs estejam posicionados corretamente nos polos, foram colados gravuras representando rostos nos 'personagens-ímãs', de forma a ser mais intuitivo o posicionamento dos imãs na pilha (as gravuras foram posicionadas no polo norte do ímã).

## Quadro 5 : Texto referente à 4ª etapa do enredo ( A usina e a indução de Faraday)

Ao saltar na estação do Reino de Lego, nosso herói se despede de seu amigo e segue confiante para terminar sua busca e salvar sua esposa. Agora ele sente que está muito perto de encontrá-la. Após passar alguns dias disfarçado com os trapos do balão, Bob escuta, em um restaurante, dois homens tendo uma conversa que lhe dão uma pista sobre o que aconteceu com Josiléia. Um deles diz: 'Você está dizendo que o Governo está sequestrando escravos do Reino dos Ímãs para produzir energia pra gente!?'.E o outro retruca: 'Exatamente! Ouvi dizer que eles ficam nas usinas elétricas aos arredores do Reino.'

Com essa informação, Bob não perde tempo. Chegando nas usinas na calada noite, Bob percebe que não há nenhuma segurança postada pelas redondezas. Ao se aproximar da porta de entrada, consegue identificar um sistema de travas de segurança muito simples onde a porta abre caso a lâmpada pisque numa frequência durante um tempo, porém só é possível acender a lâmpada com uma chave codificada. Bob tenta com sucesso abrir o sistema e usar sua bateria pra fechar um circuito com a lâmpada, mas agora percebe que sua bateria inteira foi descarregada devida a longa viagem. Bob precisa urgentemente ter acesso ao lado de dentro da usina! Como ele pode abrir a porta já que possui acesso à parte interna do sistema de segurança?

CARTA: 'E pensar que em Magnetolândia a gente também usa esse sistema! Acho que vocês deveriam explicar na última carta o que fizemos aqui e informar que esse sistema não é mais tão seguro. Vocês saberiam dizer por que deu certo o que fizemos? Eu não faço ideia!' cochicha Bob.

Esta etapa finaliza os desafios propostos aos alunos. Aqui, os alunos recebem uma caixa, na qual dentro há um tubo de plástico com fio esmaltado enrolado em volta do tubo e com um LED em seus terminais (figura 3). Tendo acesso a parte interna da embalagem, os alunos podem colocar o Bob dentro e ao agitarem o LED piscará, condição esta que abrirá a porta para Bob seguir sua jornada.

Figura 3 - Kit do sistema de segurança para a 4ª etapa

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É importante que os alunos observem a necessidade do ímã estar em movimento para que a luz acenda. É necessário também ressaltar as relações observadas tanto nessa etapa quanto na anterior a respeito das relações entre fenômenos elétricos e magnéticos.

Quadro 6 : Texto referente ao encerramento do enredo

Após conseguir burlar o sistema de segurança, um alarme começa a tocar. Bob corre para dentro da usina, onde encontra sua esposa (junto de vários outros ímãs e

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elétrons). Bob rapidamente remove as amarras que os prendiam e os guia em direção à saída. Após um curto período de tempo, percebem que guardas estão em sua busca e que se aproximam bem rapidamente. Ao que parece, os guardas possuem bússolas, ferramenta esta que denuncia a posição de nosso herói, sua esposa e todos os outros ímãs com eles. No entanto, ímãs percebem sua vantagem numérica e se espalham para todos os lados, confundindo as bússolas dos Agentes e permitindo que Bob consiga conduzir todo seu grupo para a liberdade.

Chegando em casa depois de uma longa viagem, Josiléia pode finalmente se sentir livre e confortável enquanto Bob se deita em sua rede e pensa como seria bom um café. Os outros ímãs resgatados estão voltando a sua vida normal. Agora o Governo do Reino Eletromagnético está com uma política anti-plástico, tornando inviável a entrada de pessoas do reino de Lego em seu território. Além disso, o Conselho dos Grandes Reinos estudam uma forma de resolver o problema de energia no Reino Lego para que novos incidentes como estes sejam evitados.

Para finalizar, a Bancada Eletromagnética do Conselho ficou intrigada pela astúcia dos forasteiros que ajudaram Bob a passar por todos os desafios utilizando diversos materiais de seu reino. Eles então vos perguntam se em seu mundo também se utilizam tais ferramentas e como as utilizam para auxílio de tarefas do dia-a-dia.

Concluindo a estória, deixamos uma pergunta aos alunos para que eles possam refletir e pensar sobre os impactos tecnológicos e sociais que as descobertas feitas por eles possam ter causado em nossa sociedade e nosso modo de viver.

## Análise de Alguns Dados

A proposta para análise de dados não consiste em uma análise profunda dos resultados que os alunos obtiveram no final das atividades. Como mencionado inicialmente, o foco do nosso trabalho é o processo pelo qual o aluno passa, com isso utilizamos os Indicadores de Alfabetização Científica, apresentados por Penha (2009) para poder observar características de investigações e construções feitas pelo grupo.

Os dados a seguir são as falas dos alunos gravadas durante o decorrer da atividade:

Quadro 7 : Transcrição da reação dos alunos durante a 1ª etapa - O rio

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João constata um problema [48], Marcelo propõe solução [49], Maria apoia [50], O professor também apoia a ideia [52], João sintetiza o procedimento [54] e Marcelo o complementa [55].

Com a análise dos áudios foi possível observar o interesse dos alunos em participar e resolver os desafios. Junto a isso, é possível notar muitos questionamentos feitos pelos alunos e as respostas às questões, advindas do trabalho em grupo evidenciam a construção do conhecimento feita por eles.

## Considerações Finais

Para os alunos a atividade se mostrou divertida e interessante. Os questionamentos surgiram de forma natural nos alunos e eles buscaram soluções lógicas para explicar o que aconteceu. Conforme os alunos progrediram nos desafios, foram construindo um entendimento acerca dos fenômenos eletromagnéticos, com isso o prazer de ter descoberto algo novo e a posse de um conhecimento construído por eles próprios.

Nós buscamos valorizar o processo de ensino-aprendizagem do aluno, desenvolvendo suas capacidades cognitivas sem muito compromisso com o resultado final, mas sim com o caminho tomado para chegar nele. Esse foco na atividade em si nos permite desenvolver capacidades competentes aos alunos que os tornarão cidadãos críticos não só a respeito da ciência, porém de qualquer situação rotineira.

O ensino de Física muitas vezes se mostra mecânico e maçante, tornando desinteressante o processo de aprendizagem para o aluno. Visando contornar este problema, o professor deve buscar métodos alternativos de ensino que possam seduzir e cativar a atenção do aluno de forma lúdica, levando este a sentir uma maior motivação para compreender os fenômenos da Natureza.

## Referências

Azevedo, M. C. P. Ensino por investigação problematizando as atividades em sala de aula. In: CARVALHO, Anna Maria Pessoa de (Org.). Ensino de Ciências: Unindo a Pesquisa e a Prática. São Paulo-SP: Thompson, 2004. cap. 2, p. 19-33.

Carvalho, A. M. P. As práticas experimentais no ensino de Física. In: Anna Maria Pessoa de Carvalho (coordenadora da coleção). (Org.). Ensino de Física. 1ªed.São Paulo: Cengage Learning, 2010, p. 53-78.

Hodson, D. In search of a meaningful relationship: an exploration of some issues relating to integration in science and science education. International Journal of Science Education, London, v. 14, n. 5, p. 541-566, 1992.

Penha, S.P, Carvalho, A.M.P., Vianna, D.M. A Utilização de Atividades Investigativas em uma proposta de enculturação científica: novos indicadores para análise do processo. In: Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, 7., 2009. Florianópolis.

Ramos E.M.F. e Ferreira N.C, Brinquedos e jogos no ensino de Física. Pesquisas em Ensino de Física, São Paulo. Escrituras Editora, 1998, p. 127-138.

Soares M.C., O ensino de ciências pelo meio da ludicidade: Alternativas pedagógicas para uma prática interdisciplinar. Revista Ciências &amp; Ideias. V.5 N.1, 2014,p 83-88.

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