A FÍSICA DA FIBRA ÓPTICA INSPIRADA NA ABORDAGEM TEMÁTICA PARA A COMPONENTE CURRICULAR DE CIÊNCIAS DAS RADIAÇÕES

## A FÍSICA DA FIBRA ÓPTICA INSPIRADA NA ABORDAGEM TEMÁTICA PARA A COMPONENTE CURRICULAR DE CIÊNCIAS DAS RADIAÇÕES

Ana Clara Viana Mendes 1 , Leonardo Fernandes de Jesus 2

1 UFMG/FaE/Residência Pedagógica, anaclaravmendess@gmail.com

2 UFMG/FaE/Residência Pedagógica, leoparkour.fj@gmail.com

Palavras-chave : sequência didática; abordagem temática; ensino de ciências.

## Resumo expandido

Desde o ano de 2022, a Secretaria do Estado de Educação de Minas Gerais vem implantando o Novo Ensino Médio em sua rede de ensino seguindo as diretrizes da BNCC (Brasil, 2018). Diante desse cenário, a vivência profissional de licenciandos, seja através de estágio supervisionado ou de programas institucionais para a formação de professores tais como PIBID e Residência Pedagógica, passa a ser inserida não somente no acompanhamento das disciplinas ditas pertencentes à formação geral, mas também, das disciplinas que compõem os chamados itinerários formativos.

Nesse contexto, o presente trabalho apresenta-se como relato de experiência de uma sequência didática realizada por estudantes de licenciatura em Física da UFMG, em uma turma da componente curricular 'Ciências das Radiações' no 2º ano do Ensino Médio de uma escola estadual, durante a participação no programa Residência Pedagógica. A sequência foi inspirada na abordagem temática descrita em Muenchen e Delizoicov (2014) uma vez que buscou adaptar a escolha do tema central dos três momentos pedagógicos à realidade a qual o professor não tem acesso à toda comunidade, mas somente aos estudantes.

A sequência didática, ministrada ao longo de cinco semanas, cada qual com uma aula geminada, teve o objetivo de ensinar os princípios físicos dos quais a fibra óptica usufrui para transmitir informações de forma rápida por meio das ondas eletromagnéticas, propiciando o entendimento básico sobre uma tecnologia presente em contextos cotidianos. A temática da fibra óptica foi escolhida a partir de um diálogo, realizado na primeira aula do ano, entre professor, estagiários e estudantes, que visou o levantamento geral da opinião dos alunos sobre o que eles esperavam estudar em tal componente e que teve como resultado um grande interesse no funcionamento de algumas aplicações tecnológicas, tais como o microondas, o raio-X e a internet.

Cada um dos três momentos pedagógicos segue princípios distintos, dentro de uma sequência lógica de construção do conhecimento. No primeiro deles, denominado problematização inicial, deve-se apresentar um problema desafiador o qual o estudante sinta a necessidade de novos conhecimentos para entendê-lo. A partir disso, utilizou-se de um experimento, no qual o feixe da luz de um laser passa através de um jato de água que sai por um furo realizado em uma garrafa, permitindo observar o feixe seguindo o caminho do jato de água curvo, para a elaboração de uma problematização de natureza científica que a princípio parecia

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8 a 10 de novembro de 2023 - SNEF em Rede: Laços e Nós do Ensino de Física

contradizer as concepções prévias dos estudantes: 'Fomos capazes de explicar a formação de imagem na câmara escura partindo do princípio que a luz se propaga em linha reta. Por que, então, a luz está fazendo curva no experimento da garrafa?'

Para demonstrar que a concepção prévia dos alunos ainda se aplicava, uma explicação básica ilustrando os sucessivos caminhos retos do feixe dentro do jato foi fornecida. No final do primeiro momento, formalizou-se o tema da sequência ao se questionar os alunos se era possível transportar informação via ondas eletromagnéticas, de maneira análoga, a partir dos princípios que descrevem o fenômeno observado, sendo em seguida apresentada a tecnologia da fibra óptica.

Já no segundo momento, que consiste em fornecer o conhecimento científico necessário para compreensão do tema, foram ministradas duas aulas geminadas. Na primeira aula, explicaram-se os preceitos básicos da reflexão, considerando o princípio de Fermat. Na segunda aula foi descrito, com ênfase conceitual, o comportamento da luz quando esta muda de meio, de modo a apresentar a lei de Snell como descrição matemática precisa do fenômeno estudado.

Em seguida, realizou-se o terceiro momento, consistindo em retornar o foco do estudo ao tema, aplicando os conhecimentos científicos estudados no segundo momento para reinterpretar a situação de interesse. Para tal, houveram duas aulas geminadas que conectaram os conteúdos de reflexão e refração ao mostrar que ambos ocorrem nas interfaces entre meios distintos. Na sequência, com o uso do simulador Phet, foi evidenciada a reflexão interna total, utilizada para explicar o funcionamento físico da fibra óptica, e ainda, apresentou-se um vídeo do Manual do Mundo (2020) sobre como a internet chega nas casas. Ao final, passou-se uma atividade a partir da qual foi possível analisar se os estudantes conseguiram compreender o conteúdo trabalhado, tanto de maneira qualitativa (questão 1) quanto quantitativa (questão 2). Seus respectivos resultados estão resumidos na figura 01:

Figura 01: Desempenho dos estudantes na atividade aplicada - Fonte: Autores

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Para a classificação das 'respostas da questão 1', consideramos como 'Acerto completo', as respostas que atribuíram a transmissão de sinal, através da fibra óptica, ao fenômeno da reflexão interna total. Foram identificadas como 'Acerto parcial' as que descreveram o funcionamento da fibra óptica de maneira incompleta, ou que apenas tangenciaram a pergunta sem de fato respondê-la, isto é, sem citar o fenômeno físico diretamente. Por fim, foram consideradas erradas as respostas que tiveram o uso inadequado de conceitos físicos ou que fugiram do tema da pergunta.

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O resultado da questão 1 permite concluir que a maioria dos estudantes se apropriou, em alguma medida, de conteúdos trabalhados durante a sequência didática. Isso porque, embora apenas 38,5% tenham mencionado o fenômeno da reflexão total, ao todo 84,7% mostraram compreender que as fibras ópticas propagam sinal através da Luz, e não por corrente elétrica, como consequência de sua interação com os materiais que as constituem. É válido ressaltar que, dentre os acertos parciais, alguns alunos representaram a reflexão total através de ilustrações referentes ao experimento realizado na primeira aula. Além disso, entre as 2 respostas que erraram, uma, apesar de fugir do tema da pergunta, demonstrou a apreensão de alguma parte da sequência pelo fato de ter descrito de maneira correta como a internet chega nas casas, conforme visto na última aula.

Em relação à classificação das 'respostas da questão 2', foram aceitas como 'Acertos completos', respostas cujo estudante montou a solução corretamente e acertou o seu cálculo matemático. Já aqueles que a montaram corretamente, mas erraram o cálculo matemático, considerou-se como 'Acerto parcial'. Finalmente, as respostas consideradas erradas foram as que tinham erro no primeiro ou nos dois processos descritos (montagem de solução e cálculo matemático).

O resultado da questão 2 revela que boa parte dos alunos não domina, o que Karam e Pietrocola (2009) descrevem como, a matemática enquanto habilidade técnica, isto é, grande parte dos estudantes apresentaram dificuldades em utilizar conceitos da matemática básica para solucionar completamente a questão. No entanto, nota-se que uma boa parte dos discentes mostrou dominar, após a sequência, o que os mesmos autores chamam de matemática enquanto habilidade estruturante, já que um pouco mais da metade da turma (53,9%) conseguiu interpretar a situação física colocada, à medida que estruturou corretamente a Lei de Snell. Porém, apenas 23,1% acertaram completamente a questão devido a erros matemáticos no prosseguimento dos cálculos. Foi possível perceber que muitos alunos não souberam manipular equações corretamente, confundindo-se em quando deveriam multiplicar ou quando deveriam dividir valores, e vários estudantes não conseguiram operar com as expressões trigonométricas no meio da equação.

Por fim, pode-se concluir que a sequência didática realizada apresentou resultado satisfatório, pois houve a apreensão conceitual do funcionamento da fibra óptica de maneira geral. No entanto, é preciso criar estratégias para ampliar a apropriação das denominações científicas mais apropriadas e também para melhorar o domínio de conceitos matemáticos básicos, por parte dos alunos.

## Referências

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

COLORADO, PhET - Physics Education Technology. Disponível em http://phet.colorado.edu/.

MUENCHEN, C.; DELIZOICOV, D. Os três momentos pedagógicos e o contexto de produção do livro "Física". Ciência &amp; Educação, Bauru v.20, n.3, p.617-638, 2014.

KARAM, R. A. S.; PIETROCOLA, M. Habilidades Técnicas Versus Habilidades Estruturantes: Resolução de Problemas e o Papel da Matemática como Estruturante do Pensamento Físico, ALEXANDRIA v.2, n.2, p.181-205, 2009.

MUNDO, Manual do. Por onde vem a internet? Seguimos a fibra até sua casa!. YouTube, 2020. Disponível em: https://youtu.be/fYJl-7jRzuw.

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