EXPERIMENTOS CASEIROS PARA O ENSINO DE ÓPTICA E FÍSICA MODERNA NOS ENSINOS MÉDIO E SUPERIOR

## EXPERIMENTOS CASEIROS PARA O ENSINO DE ÓPTICA E FÍSICA MODERNA NOS ENSINOS MÉDIO E SUPERIOR

Tobias de Assis Ricardo , Júlio Akashi Hernandes , Giovana Trevisan 1 2 Nogueira 3

- 1 Colégio Estadual Francisco Portella - Natividade-RJ, tobiasassisricardo@gmail.com
- 2 Universidade Federal de Juiz de Fora, jahernandes@gmail.com
- 3 Universidade Federal de Juiz de Fora, giovanatn@gmail.com

Palavras-chave : Materiais de baixo custo; ensino a distância, ensino por investigação.

## Resumo expandido

Este trabalho propõe explorar a importância do uso de materiais de baixo custo em experimentos de óptica e física moderna, visando uma abordagem mais acessível ao ensino dessas disciplinas tanto no ensino médio quanto no ensino superior. O acesso a equipamentos e materiais de laboratório de alta qualidade pode ser um desafio em muitas instituições de ensino, principalmente em escolas com recursos limitados. Por outro lado, a nova Base Nacional Comum Curricular (BNCC) estimula o ensino por investigação e a experimentação como estratégias pedagógicas para proporcionar uma aprendizagem ativa e significativa por parte dos estudantes (BRASIL, 2018). Nesse sentido, a experimentação utilizando materiais de baixo custo pode contribuir ao processo de ensino e aprendizagem porque dá ao professor liberdade para realizar experimentos sem a dependência de infraestrutura e de equipamentos usualmente indisponíveis em escolas públicas. Além do custo reduzido, o uso de materiais de baixo custo também permite que o aluno construa seu próprio experimento e se aproxime do fenômeno físico.

Neste contexto, apresentaremos aqui dois relatos sobre a utilização de experimentos de óptica e de física moderna utilizando materiais de baixo custo. O primeiro trata de um trabalho realizado em 2018 com turmas do terceiro ano do ensino médio de duas escolas públicas de Natividade-RJ (TOBIAS, 2018), utilizando a metodologia de Aprendizagem Baseada em Projetos (BENDER, 2014). No segundo relato, apresentaremos a adaptação deste trabalho de 2019 para a disciplina de Laboratório de Física IV, oferecida para alunos de graduação no formato de Ensino Remoto em 2020 pelo Departamento de Física da Universidade Federal de Juiz de Fora-MG (UFJF), durante a pandemia de Covid-19 (NOGUEIRA e HERNANDES, 2021).

- O trabalho de 2018 refere-se ao desenvolvimento de quatro projetos de Física Moderna com alunos do Ensino Médio, envolvendo materiais do cotidiano (lâmpadas, vidros, películas, telas de leds) e usando tecnologias de informação (celulares, laptop) como meio de produção do conhecimento em experimentos ou na busca de material bibliográfico (TOBIAS, 2018). Os projetos trabalhados foram: 'O uso de películas e de diferentes tipos de vidros para um aproveitamento mais adequado e eficiente da luz solar'; 'Lâmpadas: qual a mais eficiente, econômica e

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adequada para os diferentes usos e ambientes?'; 'Testando a qualidade e a eficiência de diferentes marcas de lâmpadas LED, incluindo as não certificadas pelo INMETRO' e 'Telas LED - O que precisamos saber!'.

Para a execução dos projetos foi disponibilizado aos alunos um espectrômetro montado a partir de materiais de baixo custo (TOBIAS, 2018), que permite a caracterização do espectro de emissão de lâmpadas e de transmissão de vidros. Os temas dos projetos apresentados aos alunos foram pré-selecionados pelo professor e discutidos com os alunos em uma aula de 50 minutos. Os alunos foram divididos em quatro grupos, de acordo com o interesse em cada projeto, e desenvolveram as atividades propostas ao longo de um mês, em horários extraclasse. A culminância dos projetos ocorreu em Feiras de Ciências, realizadas anualmente pelas duas escolas.

Durante estes projetos, os alunos descobriram, por exemplo, que após vinte dias, ligada ininterruptamente, uma lâmpada sem a certificação do INMETRO testada perdeu 14% da luminosidade, além de alterações visíveis no espectro da luz emitida e que o espectro da luz emitida por um celular, comparado com o espectro da luz emitida pelo Sol, possui uma maior predominância do azul violeta. A partir daí divulgaram resultados de pesquisas que alertam quanto ao perigo que a exposição prolongada à luz azul violeta de telas LED podem causar à visão. Os alunos também estudaram qual a influência do uso de películas e filmes em janelas na iluminação ambiente, tanto em relação à intensidade quanto à coloração, e a importância da escolha adequada de filmes em carros para não prejudicar a visibilidade para o condutor. Durante os trabalhos, os alunos entraram em contato com conceitos como espectro de luz, fóton, potência elétrica de lâmpadas, potência luminosa, entre outros.

Os resultados obtidos neste trabalho foram a inspiração para a adaptação da disciplina de Laboratório de Física IV oferecida na UFJF em 2020, para o regime de ensino remoto emergencial que se deu por causa da pandemia de Covid-19. O trabalho realizado por Tobias (2018) mostrou que, se alunos do Ensino Médio conseguem realizar experimentos de espectroscopia em casa, tendo em sala de aula apenas orientações do professor, alunos de graduação também conseguiriam realizar experimentos equivalentes, com o acréscimo de que teriam que montar todos seus equipamentos. Além de um espectrômetro próprio, os alunos desta disciplina criaram, em casa, um interferômetro de Michelson usando caneta laser e espelhos de maquiagem, espelhos curvos com garrafa PET, aparato para medida do decaimento da intensidade luz com a distância, usando o sensor de luz do celular, aparato para medida de difração da luz com fios de cabelo e caneta laser, e um sistema para medida de índice de refração da água (NOGUEIRA e HERNANDES, 2021).

Nas adaptações para uma disciplina de curso superior realizadas aqui, além de inserir um grau de profundidade maior no estudo dos fenômenos, também acrescentamos elementos de medidas quantitativas e análises estatísticas de dados, que são usuais nos laboratórios básicos de cursos da área de Ciências Exatas e Engenharias. Nestes casos, os resultados apresentados pelos alunos no ensino remoto foram similares aos dados coletados por alunos presencialmente no laboratório de ensino, em anos anteriores.

Por causa do bom desempenho dos alunos na execução dos experimentos, a adaptação desses experimentos para o ensino remoto emergencial foi incorporada

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à disciplina de Laboratório de Física IV do curso regular de Licenciatura a distância (EAD), e vem sendo utilizada nesta modalidade mesmo depois do fim do isolamento social. Para os cursos de licenciatura, essa abordagem também se mostra especialmente adequada onde os futuros professores podem ser capacitados a promover a experimentação em suas futuras aulas. Ao vivenciar a elaboração dos experimentos e sua aplicação prática, esses estudantes têm a oportunidade de compreender a importância dessa metodologia e de se preparar para incorporá-la em seu futuro trabalho como professores, promovendo uma educação científica mais participativa e envolvente.

Dessa forma, o uso de materiais de baixo custo em experimentos de óptica e física moderna revela-se como uma estratégia pedagógica valiosa, proporcionando uma aprendizagem prática, interativa e acessível aos estudantes. Através dessa abordagem, é possível desenvolver o pensamento crítico, a autonomia e o interesse pela ciência, preparando os alunos para futuras carreiras científicas e para promover a experimentação em suas futuras aulas como professores de ciências.

## Referências

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

BENDER, William N. Aprendizagem Baseada em Projetos: Educação Diferenciada para o século XXI. Trad. Fernando Siqueira Rodrigues. Porto Alegre: Penso, 2014.

HOLZ, S.M.; BATTISTEL, O.L. ; SAUERWEIN, I.P.S.Panorama dos artigos sobre Atividades Experimentais publicados na Revista Brasileira de Ensino de Física no período compreendido entre 2002 e 2017. Ensino e Pesquisa v. 18, p. 136-166 (2020).

NOGUEIRA, Giovana Trevisan; HERNANDES, Júlio Akashi. Laboratório de Física IV baseado em experimentos de baixo custo: relato de uma experiência de ensino remoto devido à pandemia de COVID-19. Rev. Bras. Ensino Fís., p. 20210242. 2021. Disponível em: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-20210242. Acesso em: 15 dez. 2023.

RICARDO, Tobias de Assis. Aprendizagem baseada em projetos e feira de ciências: uma associação motivadora para o aprendizado de física moderna. 2019. Dissertação (Mestrado) - Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 2019.

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