UMA PROPOSTA DE SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA SOBRE ONDAS SONORAS USANDO O ARDUINO E O S4A

## UMA PROPOSTA DE SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA SOBRE ONDAS SONORAS USANDO O ARDUINO E O S4A

## Ana Flávia Amaral Silva 1 , Clarice Parreira Senra 2 , Thiago Luiz Viana dos Santos 3

- 1 Universidade Federal de Juiz de Fora/Instituto de Ciências Exatas, anaflavia@ice.ufjf.br
- 2 Universidade Federal de Juiz de Fora/Departamento de Educação, clarice.senra@ufjf.edu.br

Palavras-chave : Física; Arduino; Ensino por Investigação.

## Resumo expandido

A falta de interesse no processo de aprendizagem está entre os principais motivos que levam o aluno à evasão escolar. Esse é um cenário extremamente preocupante, no entanto, recorrente nas escolas brasileiras. Torna-se então cada vez mais necessário a busca por estratégias e metodologias em que os alunos participem de forma mais ativa no processo de ensino e aprendizagem.

Nessa perspectiva, o ensino por investigação aparece como uma abordagem viável, que fomenta o questionamento, a criação de hipóteses, o desenvolvimento de argumentos e proporciona aos alunos a capacidade de se tornarem agentes ativos na própria construção do conhecimento, como aponta Azevedo (2004, p.21):

[...] a ação do aluno não deve se limitar apenas ao trabalho de manipulação ou observação, ela deve também conter características de um trabalho científico: o aluno deve refletir, discutir, explicar, relatar, o que dará ao seu trabalho as características de uma investigação científica.

Baseando-se nos preceitos metodológicos de Carvalho (2013) e de acordo com as diretrizes, habilidades e competências listadas na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) (BRASIL, 2018) elaboramos uma proposta de ensino investigativo sobre Ondas Sonoras, em específico, sobre a velocidade do som, o eco e o ultrassom, voltada para os anos finais do fundamental. A Sequência de Ensino Investigativa (SEI) foi estruturada de modo a ser realizada em sete etapas e objetiva motivar os alunos para o estudo da física, ajudando no entendimento e mostrando a aplicabilidade dos conceitos relacionados às Ondas Sonoras no dia a dia.

A primeira etapa trata-se de uma atividade de contextualização, na qual sugerimos que seja feita através da leitura e interpretação de uma tirinha 1 e por meio de uma discussão mediada pelo professor, a fim de perceber o nível de conhecimento dos seus alunos sobre o assunto.

A segunda etapa da SEI é uma atividade constituída por um problema não experimental, seguindo a classificação de Carvalho (2013). Trata-se de um problema gerado a partir da leitura do texto: 'USP desenvolve equipamento que faz cegos

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perceberem obstáculos por meio do som ' 2 . Organizados em pequenos grupos, o texto é distribuído aos alunos e o professor propõe o problema: COMO CALCULAR A DISTÂNCIA MÍNIMA PARA OCORRÊNCIA DE UM ECO?. O objetivo dessa atividade é que os alunos, usando seus conhecimentos prévios relativos ao valor da velocidade do som e ao cálculo da velocidade média, tenham condições para discutir sobre a ocorrência do eco. Neste ponto, o professor deve explicar sobre o tempo de persistência sonora.

A terceira etapa é a de resolução do problema pelos alunos (Carvalho, 2013), em que eles irão dialogar com seus respectivos grupos e levantar hipóteses até chegarem a uma conclusão.

O papel do professor durante toda a atividade é o de mediar a resolução do problema, instigando os alunos a pensarem e auxiliando-os quando necessário. Entretanto, não se deve apresentar respostas concretas ou predizer que as hipóteses dos alunos estão erradas. Nessa etapa, perguntas tipo ' Por que vocês estabeleceram que o eco está se propagando no ar? ', 'Se o eco fosse emitido na água, a distância mínima seria diferente?' podem ser feitas para ajudar na percepção da existência de diferentes parâmetros que podem alterar a resolução.

A quarta etapa da SEI é uma demonstração investigativa utilizando o Arduino e o software Scratch For Arduino (S4A) 3 como ferramentas para contextualização da teoria apresentada. A demonstração consiste na montagem do experimento a seguir (Figura 1), usando um computador, o Arduino, uma protoboard, jumpers e o sensor ultrassônico, e fazendo a programação em blocos conforme mostra a figura 2:

Figura 1: Montagem: Sensor ultrassônico

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Figura 2: Programação (S4A)

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O sensor ultrassônico tem como princípio de funcionamento a emissão de uma onda sonora de alta frequência para medir a distância entre objetos. Ao encontrar um obstáculo (que reflete essa onda), resulta em um eco, que será convertido em sinais elétricos. A distância entre o sensor e o objeto que refletiu a onda é calculada com base no tempo entre o envio e a leitura de retorno.

Feita a montagem do experimento, o professor apresenta nominalmente os componentes utilizados e propõe o problema: 'Como as medições de distância são feitas pelo sensor?'. Posteriormente, testa o equipamento usando-o para fazer medições dentro da sala de aula. O próximo momento, etapa 5, é o de resolução do problema Em pequenos grupos, os alunos irão levantar hipóteses e o professor deve . auxiliá-los na manipulação do equipamento para testá-las, caso seja necessário.

Após resolução dos problemas, os alunos devem se organizar em círculo para a sexta etapa: a sistematização do conhecimento. De acordo com Carvalho (2018, p.774):

A pergunta fundamental do professor nesta etapa é: 'como vocês fizeram para resolver o problema?'. Procurando responder essa questão, os alunos tomam consciência do que fizeram e, com suas respostas, vão passando da ação manipulativa à ação intelectual.

Nesse momento o professor pode perguntar aos alunos onde eles observam a aplicação desse fenômeno no cotidiano (CARVALHO, 2018). Com esse questionamento esperamos que os alunos possam identificar algumas utilizações do ultrassom, por exemplo: em sonares de navios e submarinos para detectar obstáculos, ecolocalização - capacidade biológica utilizada por morcegos e golfinhos para localizar e alimentar, sensor de ré utilizados em carros, aplicações na indústria. Para a última etapa, o professor solicita a elaboração de um relatório individual aos alunos.

Essa proposta foi desenvolvida buscando ser uma ferramenta de motivação aos alunos e para contribuir na construção do aprendizado. Fica a critério do professor adaptá-la para melhor encaixar à sua realidade. A utilização de pré-testes e pós-testes para mensurar a contribuição da atividade na aprendizagem devem ser consideradas.

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## Referências

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigação : problematizando as atividades em sala de aula. In: Carvalho, A. M. P. (Org). Ensino de Ciências - Unindo a pesquisa e a prática. Thomson, 2004.

BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular. Brasília, 2018.

CARVALHO, Anna Maria Pessoa de. O Ensino de Ciências e a Proposição de Sequências de Ensino Investigativas. In: Anna Maria Pessoa de Carvalho. (Org.). Ensino de Ciências por investigação: condições para implementação em sala de aula. 1ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013, v.1.

CARVALHO, A. M. P. Fundamentos Teóricos e Metodológicos do Ensino por Investigação. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências , v 18(3), p. 765-794, 2018.

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