PROPOSTA DE SEQUÊNCIA DIDÁTICA AMPLA PARA ENSINO DOS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA COM USO DO SIMULADOR PHET COLORADO - VISÃO DE COR

## PROPOSTA DE SEQUÊNCIA DIDÁTICA AMPLA PARA ENSINO DOS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA COM USO DO SIMULADOR PHET COLORADO - VISÃO DE COR

## Helder Clementino Lima Silva 1 , Thalita Leite de Santana Escanilha 2

- 1 Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), Universidade Federal Fluminense (UFF) /Instituto de Ciências Exatas (ICEx) /EE Ryoiti Yassuda, helderlima@id.uff.br
- 2 Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), Universidade Federal Fluminense (UFF) /Instituto de Ciências Exatas (ICEx) / Rede Municipal de Angra dos Reis,

thalita\_math@hotmail.com

## Resumo

- O presente trabalho tem como finalidade apresentar uma sequência didática que possa ser utilizada pelos menos em dois segmentos da educação básica, sequência que denominamos sequência didática ampla (SDA). Utilizamos como fundamentação teórica os três momentos pedagógicos (3MP), de modo a organizar nossa sequência para abordar o conteúdo de óptica geométrica somado a utilização do simulador Phet Colorado para favorecer a aprendizagem dos tópicos Luz e Cor. A sequência didática apresentada foi desenvolvida, de modo a aproximar professores do ensino fundamental I, II e ensino médio, por meio da cooperação e construção de atividade que possam ser estruturadas de modo a atender o ensino de Ciências do nível inicial ao médio por meio de estratégias especialmente pensadas por professores de diversos segmentos em conjunto, assim enriquecendo a aprendizagem dos estudantes e favorecendo a formação de professores em ensino de ciências.

Palavras-chave : Sequência didática ampla, óptica, Física.

## Introdução

- O presente trabalho tem como objetivo fornecer aos professores da Educação Básica uma Sequência Didática, voltada ao estudo da Óptica Geométrica, através do uso de simulações computacionais, tendo como ferramenta o simulador Phet Colorado.

Na construção dessa sequência optamos por fazê-la de modo a potencializar o olhar do professor sobre o sentido do aprender ciência como um caminho a ser percorrido pelo educando ao longo de toda a educação básica, sendo assim, ela foi construída com a contribuição de um grupo de professores de vários segmentos de Ensino, possibilitando sua adequação às várias séries (ou anos) de escolaridade.

- O uso do Simulador funcionou como elemento importante tanto para o debate entre professores na construção da sequência, quanto para viabilidade da aplicação da sequência em vários segmentos.

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A organização das aulas foi pautada pela metodologia dos três momentos pedagógicos (3MP) conforme Delizoicov; Angotti e Pernambuco (2002). De modo geral, propostas curriculares voltadas ao Ensino das Ciências no Ensino Fundamental e da Física no Ensino Médio abrangem conteúdos considerados historicamente relevantes, presentes no cotidiano dos educandos ou importantes para compreensão do mundo tecnológico. Entretanto, ainda assim, esses conteúdos não têm conseguido motivar a aprendizagem quando ministrados de forma tradicional, geralmente favorecendo apenas uma aquisição mecânica e pouco aprofundada dos tópicos apresentados.

Fornecemos aqui uma indicação de um conjunto de posturas didáticas, atividades e técnicas organizadas de forma a auxiliar o professor na contextualização dos conteúdos e processos de aprendizagem de modo que permitam aos educandos assumirem um papel mais efetivo tornando-se protagonistas na construção do próprio conhecimento com auxílio da mediação do professor.

Designamos nosso trabalho como Sequência Didática Ampla (SDA), pois possibilita que o professor possa desenvolver a referida sequência para qualquer ano ou grupamento de estudantes do Ensino Básico a partir do mesmo conjunto de atividades iniciais, observando o grau de desenvolvimento e maturidade da turma e realizando pequenas adaptações.

- O desenvolvimento da sequência para ser caracterizada como ampla se apoia em quatro características básicas:
- 1º. Tema de interesse dos educandos em várias fases do desenvolvimento escolar e cognitivo;
- 2º. Sequência que com adaptações possa ser trabalhada em pelo menos dois segmentos da Educação Básica;
- 3º. Fenômeno natural experienciado pelo educando;
- 4º. Permitir o desenvolvimento de atividades que explorem a ludicidade, a manipulação de objetos, experimentos ou outras percepções em seus momentos de aplicação.

Um outro elemento fundamental para a elaboração da sequência ampla é a aproximação e colaboração entre professores que atuem em ciclos (ou anos) diferentes e não só a especialização dos conceitos, mas também o reconhecimento da complementaridade do percurso a ser executado pelo estudante, de forma integral ao longo de toda sua formação.

## Metodologia

Com base nos estudos voltados à Óptica Geométrica, desenvolvemos estratégias de ensino através do uso de simulações computacionais (Phet Colorado), além de explorarmos a História e Filosofia da Ciência como base para o trabalho com textos associados à conceitos científicos, seus impactos na sociedade e evolução da própria ciência.

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Nosso trabalho ainda se encontra em desenvolvimento, porém, segundo Demo (2003), podemos caracterizar os procedimentos metodológicos como uma pesquisa qualitativa.

Quanto aos procedimentos na coleta de dados, considerando que de modo geral as capacitações de professores das séries iniciais e ensino médio são na maioria dos casos feitas em separado e que somente em nosso curso conseguimos espaço para o desenvolvimento da atividade como idealizamos, consideramos a pesquisa do tipo Estudo de Caso (CCHIZZOTTI, 1995). Os instrumentos para obtenção de dados devem ser produções e registros dos alunos durante as atividades e apontamentos dos professores-pesquisadores na forma de diários (ZABALZA, 2002).

- A Sequência Didática Ampla tomou como base os Três Momentos Pedagógicos que segundo Muenchen e Delizoicov no texto Concepções Sobre Problematização na Educação em Ciências, apresentado no IX Congresso Internacional sobre Investigación en didáctica de las ciencias (2013) pode ser caracterizada como:
- '[...] Problematização Inicial: apresentam-se questões ou situações reais que os alunos conhecem e presenciam. Nesse momento, os alunos são desafiados a expor o que pensam sobre as situações, a fim de que o professor possa ir conhecendo o que eles pensam. Organização do Conhecimento: sob a orientação do professor os conhecimentos necessários para a compreensão das questões e situações e da problematização inicial são estudados. Aplicação do Conhecimento: destina-se a abordar sistematicamente o conhecimento incorporado pelo aluno, para analisar e interpretar tanto as situações iniciais que determinaram seu estudo quanto outras que, embora não estejam diretamente ligadas ao momento inicial, possam ser compreendidas pelo mesmo conhecimento [...]'
- O primeiro passo desta Sequência consiste na formulação de perguntas problematizadoras onde os alunos devem testar suas hipóteses através do simulador, discuti-las em grupos e apresentar suas conclusões para toda turma.
- No momento da organização do conhecimento alguns recursos foram utilizados a fim de sistematizar os conceitos, tais como, o texto 'Um pouco sobre a luz na Antiguidade grega' de Thaís Cyrino de Mello Forato, vídeos educativos, livro texto e exercícios dirigidos.
- Por fim, na aplicação do conhecimento, realizamos os experimentos na simulação Phet Colorado com materiais manipuláveis, como lâmpadas e filtros coloridos. Desta forma, o aluno deverá ser capaz de relacionar a simulação computacional com situações que remetam ao seu cotidiano.
- Ao professor caberá o papel de articulador do conhecimento durante o percurso da SDA, oportunizando a interação entre indivíduos e grupos, favorecendo a troca de experiências e aprendizagem.

Essa sequência foi pensada para ser desenvolvida em três encontros, sendo cada encontro de duas horas-aulas, correspondendo cada conjunto de aulas a um dos momentos pedagógicos.

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## Desenvolvimento da Atividade

Desenvolvimento da Situação de Aprendizagem - 1 / Atividade para os

alunos 1º Encontro - Problematização Inicial - Como vemos o mundo?

Você já parou para pensar como vemos o mundo ao nosso redor?

Pode ser que a primeira resposta que lhe venha à cabeça seja: vemos com os olhos, mas será que realmente só é isso?

Nossos olhos são sim uma grande porta para as informações que chegam ao nosso cérebro, porém pense mais um pouco… Como a informação da cor de um objeto, seu tamanho, sua forma chega até nós?

Como os olhos veem?

O que é necessário para que enxerguemos o mundo ao nosso redor?

a) Descreva pelo menos três condições necessárias para vermos um objeto, por exemplo um vaso de flores em uma mesa a dois metros de distância?

- b) O que pode impedir nossa visão?
- c) Por que não enxergamos as coisas em um quarto escuro?
- d) Por que vemos o mundo colorido?
- e) Como acontece o arco-íris?
- f) Por que ele tem várias cores?

g) Como vemos as coisas quando colocamos um óculos de lentes amarelas? Por quê?

## Encaminhamento da ação:

O professor deve organizar a turma em pequenos grupos de até 5 pessoas. A partir das questões enunciadas, solicitar aos alunos que as respondam no caderno e posteriormente construam uma rápida apresentação das suas respostas.

Como forma de estimular os alunos, logo no início da aula apresente o tema do encontro, projete ou distribua pelo ambiente várias imagens, de objetos do cotidiano, flores, lugares, nuvens, céu etc. instigando-os a interpretarem o que veem e qual o papel da luz em cada imagem.

Observação: É sempre importante adaptar as imagens ao ano de escolaridade. Nas turmas iniciais pode ser interessante solicitar que antes da apresentação das perguntas os alunos façam seus próprios desenhos a respeito de seus principais interesses ou temas relacionados a luz e cor.

Este momento tem como objetivo levantar conhecimentos prévios dos alunos e propiciar a interação entre os indivíduos e o grupo. Após essa sensibilização inicial o professor deverá apresentar aos alunos o simulador Phet Colorado.

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## Phet Colorado - Visão de Cor

- 1- Deixe que os alunos explorem por alguns minutos inicialmente o ambiente de simulação de forma livre. (https://phet.colorado.edu/pt\_BR/simulation/colorvision)
- 2- Proponha que os alunos tentem variar a cor da luz usando o recurso 'Uma lâmpada', inserido na tela de abertura.
- 3- Proponha aos alunos que voltem ao menu inicial - Visão de cor e escolham a 'Lâmpada RGB'.
- 4- Proponha que os alunos, usando a ferramenta 'Lâmpada RGB', tentem variar a cor da luz.

É possível produzir, no ambiente do simulador, uma luz que a pessoa perceba como a cor magenta (rosa) a partir da mistura de cores-luz (verde, vermelho, azul)? Quantas cores mais você é capaz de produzir a partir da mistura de 3 ou 2 cores das lâmpadas?

Finalizadas as apresentações o professor conduzirá a construção de um mapa mental que represente os pontos comuns a todos grupos, o que constituirá, de modo geral, o pensamento da turma.

## 2º Encontro - Organização do conhecimento

Desenvolvimento da Situação de Aprendizagem - 2 / Atividade para os alunos

Leitura de Texto: Um pouco sobre a luz na Antiguidade grega - Thaís Cyrino de Mello Forato, Nupic - Universidade de São Paulo (USP)

## Encaminhamento da ação:

O professor deve conduzir a leitura do texto de forma compartilhada, iniciando por uma exploração dos elementos textuais (pré-leitura) de modo a sensibilizar os estudantes para o tema.

Após a sensibilização solicite à turma que faça uma rápida leitura silenciosa do texto como preparação para a leitura coletiva e comentada, que deve acontecer logo na sequência.

Finalize o segundo encontro utilizando o vídeo ' The Feynman Series -Beleza' (https://www.youtube.com/watch?v=9VBM0dwDPFY), indicado para o Ensino Médio.

No canal 'Manual do Mundo', no YouTube , você encontra o vídeo 'Cinema na caixa' (Câmara escura) (https://www.youtube.com/watch?v=9JBs4T-sd6E), que pode ser utilizado para o Fundamental II.

No YouTube , a série 'Kika - De onde Vem o Arco-Íris?' (Episódio 5) (https://youtu.be/tW819inM4hg) é uma animação indicada para as séries finais do Ensino Fundamental I.

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De posse de todas as informações a turma deve ser questionada sobre qual o melhor modelo explicativo para o funcionamento da visão.

## 3º Encontro: Aplicação do conhecimento

Desenvolvimento da Situação de Aprendizagem - 3 / Atividade para os alunos O que é a fotografia?

Você já pensou como a ciência pode ajudar a entender o processo fotográfico?

No dicionário, o termo fotografia geralmente é definido como escrever ou desenhar com luz.

- S.F.(a). Etm. Foto (luz) + grafia (escrita) = fotografia.
- 1.Processo de fixar numa superfície sensível, por meio da luz a imagem dos objetos.
- 2.Imagem; foto.

Fonte: http://www.dicionarioinformal.com.br/significado/fotografia/422/

Neste terceiro encontro faça a aplicação dos conhecimentos adquiridos. Começaremos com a construção de um dispositivo que funcione como uma câmera fotográfica rudimentar ( pinhole ) ou a realização de uma pesquisa sobre a história da fotografia e do processo fotográfico que culmine numa exposição de fotos feitas pela turma. As fotografias podem ser realizadas com a pinhole ou com smartphones.

Acompanhando a produção fotográfica devem ser produzidos cartazes ou apresentações multimídias que expliquem:

- a) Qual a primeira máquina fotográfica inventada? Como funcionava e quais seus princípios físicos?
- b) O princípio das primeiras máquinas fotográficas?
- c) Como funciona a câmera fotográfica de um celular?

Abaixo seguem alguns links interessantes:

Guia prático e curiosidades da fotografia Pinhole

http://www.janelamagica.net/Revista.pdfcidadeinvertida.com.br

Câmara Pinhole de Lata - Manual do Mundo

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http://www.manualdomundo.com.br/2012/11/camera-fotografica-caseira-pinhole-delata/

## Construção de uma câmara Pinhole

https://eba.ufmg.br/cfalieri/pinhole.html

## Encaminhamento de ação:

Para formalização dos conceitos associados à visão, seria muito interessante a construção de uma câmara de orifício ( pinhole ), porém essa atividade demanda tempo e gastos. Como alternativa o professor pode mobilizar os alunos a aplicarem seus conhecimentos por meio de uma pesquisa histórica sobre as primeiras máquinas fotográficas. Ao pesquisar esse dispositivo certamente os alunos encontrarão informações a respeito do processo de formação da imagem que devem ser utilizadas para que testem sua compreensão do tema.

Solicite também que os alunos façam uma outra pesquisa sobre a aplicação tecnológica e científica do uso de imagens, finalizando com uma pequena apresentação dos dados levantados.

Indicações de materiais para o professor:

A Câmera Pinhole utilizada como instrumento de ensino em Física

http://www.uece.br/fisica/index.php/arquivos/doc\_view/64-?tmpl=component&format=raw

Manual do Mundo: Como fazer uma câmara Pinhole https://www.youtube.com/watch?v=Xt3Cdq0qOns

Os Três Momentos Pedagógicos como metodologia para o ensino de Óptica no Ensino Médio: o que é necessário para enxergarmos?

https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2015v32n2p461/29943

Câmara Escura em uma caixa em uma lata de sardinha

http://www.marcoscampos.com.br/sardinha/tutorial.pdf

Ciência e Arte

http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol8/Num2/v08n02a07.pdf

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## Conclusão

Este trabalho, embora ainda em fase inicial, teve como objetivo oferecer uma proposta de ensino que contemplasse estudantes em dois segmentos da Educação Básica.

Desejamos que a aplicação dessa pesquisa possa favorecer uma reflexão a respeito das formas de capacitação de professores no ensino de ciências nos diversos níveis da educação básica auxiliando na transposição didática do conhecimento científico.

Para os professores do Ensino médio espera-se que possam se aproximar da organização de rotinas mais atentas, típicas do Ensino Fundamental I, compreendendo os trajetos percorridos pelos educandos nos anos anteriores.

Para os professores do Ensino Fundamental espera-se que a SDA oportunize o aprofundamento dos conceitos por meio do contato com professor especialista e favoreça a aprendizagem significativa e contínua dos estudantes.

Por fim, indicamos fortemente que os professores se sintam livres para adaptar a sequência as suas necessidades e busquem por meio do diálogo com outros professores potencializá-la.

A partir do desenvolvimento desse trabalho consideramos importante a continuidade da pesquisa e aprofundamento nos tópicos relativos a formação conjunta de professores. Ressaltamos ainda a relevância desse trabalho para os profissionais de ciências enquanto assunto pouco discutido, mas que possibilita novas abordagens na relação aluno-professor, professor-professor e professortecnologia.

## Agradecimentos

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.

## Referências Bibliográficas

ALBUQUERQUE, Kleber; SANTOS, Paulo José; FERREIRA, Gabriela. Os Três Momentos Pedagógicos como metodologia para o ensino de Óptica no Ensino Médio: o

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que é necessário para enxergarmos? Disponível em: ( https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/21757941.2015v32n2p461/29943). Acesso em: 29 jul. 2018.

Beauty, The Feynman Series parte 1. Homenagem ao trabalho de Carl Sagan. Disponível em: (https://www.youtube.com/watch?v=9VBM0dwDPFY). Acesso em: 29 jul. 2018.

CHIZZOTTI, Antonio. A pesquisa em ciências humanas e sociais. 2. ed. São Paulo: Cortez,1995.

CONCEPÇÕES SOBRE PROBLEMATIZAÇÃO NA EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS, apresentado no IX CONGRESO INTERNACIONAL SOBRE INVESTIGACIÓN EN DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS (2013). Disponível em:(http://www.raco.cat/index.php/Ensenanza/article/download/307891/397859). Acesso em: 28 jul. 2018.

DELIZOICOV, Demétrio; ANGOTTI, José André. Metodologia do Ensino de Ciências. São Paulo: Cortez, 1992.

DELIZOICOV, Demétrio; ANGOTTI, José André. Física, Coleção Magistério-2º Grau. São Paulo: Cortez, 2ª. Edição, 1995.

DELIZOICOV, Demétrio et al. Ensino de Ciências: fundamentos e métodos. Cortez Editora, 2002.

DEMO, Pedro. Metodologia da investigação em educação. Editora Ibpex, 2003.

FORATO, Thaís Cyrino de Mello. Um pouco sobre a luz na Antiguidade grega - Nupic USP. Disponível em:(http://www.nupic.fe.usp.br/Projetos%20e%20Materiais/materialdidatico-de-historia-e-filosofia-da-ciencia/textos%20e%20mais/TEXTO\_02.pdf). Acesso em: 08 jul. 2018.

GIL-PÉREZ, Daniel. et al. Para uma visão não-deformada do trabalho científico, Ciência e Educação , v.7, n.2, p.125-153, 2001.

ZABALZA, Miguel A. Diários de Aula: Um instrumento. Artmed Editora, 2009.

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