UMA PROPOSTA DE SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ENSINO DE ÓPTICA FÍSICA: UTILIZANDO UM LABORATÓRIO REMOTO EM UMA PERSPECTIVA INVESTIGATIVA

## UMA PROPOSTA DE SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ENSINO DE ÓPTICA FÍSICA: UTILIZANDO UM LABORATÓRIO REMOTO EM UMA PERSPECTIVA INVESTIGATIVA

Marcos Paulo Cyrillo da Silva 1 , Cíntia Torres Lemes Galvão 2 , Juliana Fernandes Costa 3 , Mariana dos Santos Silva 4 , Thiago Costa Caetano 5

- 1 Universidade Federal de Itajubá / IFQ / marcospaulocyr@hotmail.com
- 2 Universidade Federal de Itajubá / IFQ / cintiatlg.fisica@gmail.com
- 3 Universidade Federal de Itajubá / IFQ / juliana.fernandes.costa@hotmail.com
- 4 Universidade Federal de Itajubá / IFQ / mariana\_santos1996@outlook.com
- 5 Universidade Federal de Itajubá / IFQ / tccaetano@unifei.edu.br

## Resumo

O uso de atividades experimentais no ensino de física mostra-se importante no âmbito educacional por ser uma forma de minimizar e contornar as dificuldades enfrentadas pelos alunos em relação ao entendimento do conteúdo teórico visto em sala de aula. Os experimentos podem proporcionar novas experiências entre o conteúdo e o aluno, além de trabalhar a interação desses alunos em sala de aula, o que é interessante, uma vez que isso desenvolve a criticidade, o trabalho em grupo e diversos outros fatores. No entanto, devido às dificuldades estruturais e metodológicas, tais atividades, na maioria das vezes, não podem ser utilizadas como potenciais recursos didáticos. Desse modo, o uso de novas tecnologias de informação e comunicação pode ser significativo, uma vez que elas estão constantemente presentes no cotidiano dos alunos. Assim, o uso destas tecnologias no ensino de física pode ser complementado com a ajuda dos laboratórios didáticos controlados remotamente, que se configuram como um excelente recurso educacional. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma proposta de sequência didática aliada ao uso de um laboratório didático de física com acesso remoto, que está sendo construído na Universidade Federal de Itajubá para o ensino de óptica física, em que visa abordar as novas tecnologias de informação e comunicação como recursos educacionais.

Palavras-chave : Atividades Experimentais, Laboratório Remoto, Sequência Didática.

## Introdução

O uso de experimentos em sala de aula mostra-se de grande importância para o desenvolvimento do aluno como ser crítico e pensante, evidenciando inúmeras vantagens ao se utilizar tal prática no ensino de Física.

Segundo Silva (2013), fazer com que o aluno realize um experimento permitirá novos questionamentos por parte dele, no qual a interação entre este aluno e o conteúdo criará bases para desenvolver saberes, auxiliando na compreensão dos conceitos que estão envolvidos nas práticas teórica e experimental estudadas em sala de aula.

Como a experimentação no ensino de física é fundamental, torna-se necessário criar meios para superar algumas dificuldades em sua implementação, como a falta de estrutura por parte escola, a falta de interesse por parte dos alunos e a falta de preparo do professor em realizar um experimento em sala de aula.

Uma alternativa para contornar esses problemas é utilizar as TIC (Tecnologias de Informação e Comunicação), em que, no âmbito escolar, associa-se à aplicação

de novas tecnologias ao ensino, focando no que o aluno vivencia por meio de seus aparatos tecnológicos e o conteúdo estudado em sua escola. Para Correa (2004), essas tecnologias funcionam

como força impulsionadora da criatividade humana, da imaginação, devido à visibilidade de material que circula na rede, permitindo que a comunicação se intensifique, ou seja, as ferramentas promovem o convívio, o contato (p. 3).

A experiência que os alunos podem vivenciar ao utilizar as TIC é variada, na qual pode possibilitar realidades não vistas em suas escolas. Uma dessas realidades é o Laboratório de Acesso Remoto (LabRemoto), no qual se configura como uma interface que permite o acesso remotamente, em que o aluno poderá observar e realizar um experimento, coletando dados em tempo real através de sistemas de câmeras e circuitos elétricos, que utilizam como base de transmissão a tecnologia de streaming (SIEVERS et al, 2007).

Com o experimento feito através da interface do LabRemoto pode-se aplicar diversas metodologias de ensino que auxiliem e ampliem as possibilidades de aprendizagem dos alunos, como o ensino por investigação que

fomenta o questionamento, o planeamento, a recolha de evidências, as explicações com bases nas evidências e a comunicação. Usa processos da investigação científica e conhecimentos científicos, podendo ajudar os alunos a aprender a fazer ciência e sobre ciência. (BAPTISTA, 2010, p. 79)

Ao fazer uso do LabRemoto, também pode-se utilizar as metodologias ativas, como o peer instruction (Araújo & Mazur, 2013), que visa a realização de atividades colaborativas, como amplificador da aprendizagem. Nesta metodologia o aluno constrói seu conhecimento por meio da colaboração e discussão com os colegas; prática que também é incentivada e pode ser realizada em conjunto com o ensino investigativo.

De acordo com Müller et al. (2012)

o método peer instruction, ou instrução pelos colegas, faz com que os estudantes interajam entre si ao decorrer da aula, ensinando uns aos outros os conceitos estudados e tentando aplicá-los na solução das questões conceituais apresentadas. Com isso, tal abordagem tenta ao máximo envolver ativamente os alunos na sua própria aprendizagem (p. 496).

Em suma, Cardoso e Takahashi (2017) apontam que por ser um campo novo e pouco explorado no ensino de ciências, a utilização de experimentos remotos carece de propostas metodológicas que sejam adequadas à sua utilização como recurso didático. Sendo assim, esse trabalho apresenta uma proposta de sequência didática sobre Física Ótica, utilizando um experimento remoto construído na Universidade Federal de Itajubá.

Tal proposta se deu por meio da disciplina de Instrumentação para o Ensino de Física I, que tem como propósito aplicá-la no segundo semestre do ano de 2018 na disciplina de Instrumentação para o ensino de Física II. A aplicação da sequência está destina à uma turma de 2º ano do Ensino Médio como forma de complemento nos estudos de ondas e ótica.

## Sequência Didática

A sequência é proposta às turmas de segundo ano do ensino médio de uma escola pública, em conformidade com a proposta curricular. Ela pode ser aplicada como uma atividade extracurricular ou em sala de aula, dependendo da disponibilidade da escola e do professor de física atuante.

Conforme o PCN, os alunos devem desenvolver na disciplina de física habilidades de investigar, classificar, organizar, sistematizar, fazer hipóteses, compreender a Física presente no dia a dia, dentre outras características. Com base nisso, esta sequência didática foi elaborada de acordo com uma atividade investigativa, que segundo Tomaz et al. (2017), deve ser dividida em orientação, contextualização, investigação, conclusão e discussão.

Para isso, são propostas seis aulas, com o tema difração e interferência envolvendo uma abordagem investigativa com um experimento remoto. Esse laboratório é uma nova tecnologia que vem sendo utilizada no ensino de ciências e, mais recentemente no ensino de Física (SIEVERS, et al, 2007). Essa alternativa para os laboratórios é potencialmente significativa, dada à realidade das escolas, onde há pouco investimento em laboratórios e em suporte técnico para a sua manutenção. No entanto, é preciso que a utilização desses laboratórios tenha um propósito bem definido e, que o foco não seja apenas a utilização das novas tecnologias, mas que seja um instrumento para contribuir no processo de ensino e aprendizagem em uma perspectiva crítica (SOUZA, et al, 2015). Monteiro et al (2015) destaca que atividades experimentais podem ser significativas no ensino de ciências para motivar os alunos e desenvolverem habilidades e competências, contudo, essas contribuições não se devem apenas ao ato de experimentar, mas ao modo como as atividades são planejadas e conduzidas pelo professor e pelos alunos.

Para Azevedo (2004), uma atividade de investigação deve conter características de um trabalho científico, ou seja, o aluno deve refletir, discutir, explicar e relatar o que ele está observando com os resultados do experimento. Cardoso et al (2015) apontam que uma das vantagens do laboratório remoto é poder ser trabalhado com uma abordagem investigativa, em que o aluno deve ser mais ativo na sua aprendizagem, buscando novos conhecimentos fora do contexto escolar. Assim, como estes laboratórios possuem flexibilidade de horário, rompendo as barreiras da sala de aula, eles permitem que os alunos explorem o experimento e aprofundem seu entendimento sobre o fenômeno. No entanto, essa flexibilidade de horários precisa ser conciliada com o agendamento da atividade.

Desse modo, a sequência foi dividida em três seções estruturadoras. Na primeira etapa de orientação busca-se revisar, com os alunos, os conteúdos necessários para a compreensão do assunto. Na segunda parte de contextualização procura-se apresentar a matéria, na qual, será necessária para entender e realizar o experimento remoto. Na terceira e última seção de investigação, conclusão e discussão, os alunos realizarão um experimento, discutirão e refletirão sobre os resultados. Essas etapas estão descritas com mais detalhes a seguir.

## Seção Estruturadora 1: Orientação/Revisão

Essa seção, destinada para duas aulas, tem como principal objetivo revisar com os alunos alguns conteúdos sobre ondas. Essa revisão é de suma importância pois será a base das demais seções estruturadoras.

O docente irá expor na lousa o conteúdo, de forma clara e coesa, explicando e tirando dúvidas dos alunos. O conteúdo trabalhado será as características das ondas, como a natureza (mecânicas ou eletromagnéticas), à direção de propagação (uni, bi, ou tridimensionais), à direção de vibração (transversal, longitudinal ou mista), a velocidade de propagação e termos como comprimento de onda, frequência, período, tensão, cristas, vales entre outros. Dentro dessas questões, o professor poderá correlacioná-las com o cotidiano, mostrando onde podem ser encontradas e, falar sobre as ondas de rádio e de televisão, além de fazer algumas considerações e aplicações matemáticas.

Para contextualizar e, demonstrar esse conteúdo será usado uma simulação do PhET Colorado. Para essa simulação será usado um Datashow e, o professor aplicará uma metodologia ativa conhecida como Instrução Pelos Colegas (Peer Instruction, Araújo & Mazur, 2013). Os alunos deverão interagir entre si, discutindo o que acontecerá ao mudar as variáveis do simulador. Após discutirem, o professor mudará as variáveis e irá discutir, juntamente com eles, buscando tirar dúvidas e concepções que os alunos carregam. No decorrer das atividades, o docente poderá fazer uma avaliação formativa, observando e investigando os alunos durante todo o tempo.

Ao fazer toda essa revisão, o professor dará um enfoque maior em ondas eletromagnéticas, que é o alvo desse trabalho onde será feito uma descrição qualitativa dessa parte.

## Seção Estruturadora 2: Contextualização/Apresentação

Nessa seção o docente irá introduzir o conceito de interferência e difração. Esses assuntos deverão ser bem compreendidos pelos alunos pois, serão necessários para entender e realizar o experimento. Nessa etapa, o professor explicará o que é cada fenômeno, apresentará exemplos e aplicações no dia a dia, visto que esses são assuntos que não fazem parte da realidade dos alunos.

Na proposta de Cardoso e Takahashi (2017), onde elaboraram e aplicaram uma sequência didática com um experimento remoto para determinar a razão cargamassa do elétron, foi evidenciado que na atividade de reconhecimento do aparato experimental os alunos tiveram dificuldades para compreendê-lo, sendo necessário o professor trazer elementos do dia a dia para a discussão. Em seu trabalho, fica evidente a necessidade do professor situar o aluno e trazer elementos que façam parte do seu cotidiano para que então ele possa buscar relações do experimento com os fenômenos físicos.

Assim, antes de realizarem o experimento no laboratório remoto, o professor levará para eles um experimento de baixo custo, que tem como materiais um CD, uma lanterna e uma lupa. Esse experimento tem como objetivo mostrar na prática o conceito de difração, mostrar uma prévia do que poderão encontrar ao realizar o experimento remoto, além de tirar dúvidas e trazer elementos do cotidiano para a discussão.

## Seção Estruturadora 3: Investigação/Discussão/Conclusão

Esta etapa se inicia com a realização do experimento remoto. Os alunos serão divididos em grupos com quatro participantes e levados para uma sala com acesso à internet na escola. O professor irá passar o site do Laboratório Remoto da Universidade Federal de Itajubá e, os alunos deverão selecionar a opção experimentos, para então escolher o experimento de Ótica Física. É importante ressaltar que o experimento só poderá ser acessado por uma equipe de cada vez, pois o laboratório possui apenas um equipamento disponível.

A sequência didática de Tomaz et al (2017) utilizou um experimento didático controlado remotamente para trabalhar educação ambiental e, a única objeção dos alunos foi quanto a fila de espera para realizar o experimento. Assim, será dado aos alunos, para ler enquanto esperam pelo experimento, um texto sobre a abordagem histórica dos conceitos de difração e interferência.

Antes de iniciar a atividade, o professor explicará aos alunos como funciona a plataforma online e como controlar as variáveis do experimento. Assim, os alunos farão a atividade, explorando todas as possibilidades que o experimento oferece e,

também deverão colher os dados que acharem necessário. É importante mencionar que o professor atuará como mediador nessa etapa da aula, tirando dúvidas e auxiliando na procura de dados.

Após a coleta de dados e observação dos fenômenos, enquanto as outras equipes realizam o experimento, o grupo deverá fazer considerações sobre o que observaram e sobre os seus dados para uma discussão posterior. Em seguida, o professor iniciará uma discussão sobre o conteúdo de interferência e difração presente no experimento e contará com a participação dos alunos que apresentarão seus resultados. Depois da conversa, o objetivo do professor é conduzir para que todos cheguem a uma mesma conclusão sobre os dois fenômenos de Ótica Física. Ao termino dessa etapa, como avaliação da atividade e participação na aula, os alunos deveram entregar um relato breve sobre o que observou no experimento e quais foram os resultados encontrados.

## Considerações Finais

Nesta proposta de sequência didática buscou-se valorizar algumas metodologias que privilegiam a busca de autonomia por parte dos alunos e para que eles compreendam alguns fenômenos físicos que fazem parte do mundo ao qual estão inseridos. Ainda, a utilização de recursos tecnológicos, em especial do Laboratório Remoto, tem a finalidade de inserir novas tecnologias no processo de ensino aprendizagem e não tê-lo como foco.

Este trabalho é fruto de uma disciplina do primeiro semestre do ano de 2018 do curso de Física Licenciatura da Universidade Federal de Itajubá, e que será aplicada no segundo semestre. Espera-se, com a sua aplicação, analisar a efetividade do uso de diferentes metodologias para o ensino de Ótica Física e, em especial do Laboratório Remoto, que é uma novo e promissor recurso tecnológico.

## Referências

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