A Olimpíada de Física é uma importante ferramenta dos processos de ensino/aprendizagem. Vários países já aplicam este conceito há muitos anos. Neste trabalho, o tema central foi a Olimpíada de Física, mais precisamente a Olimpíada de Física no contexto brasileiro. Assim, o objetivo principal foi efetuar uma análise da Olimpíada Brasileira de Física (OBF), uma vez que esta é a mais importante Olimpíada de Física do Brasil, para identificar onde deveria ser feita a contribuição que mais faria diferença, ou seja, qual deveria ser o produto final deste trabalho.
No segundo capítulo, detalhamos todos o contexto em que a OBF está inserida. Contextualizamos as olimpíadas e o contexto histórico que motivaram a sua criação. As Olimpíadas foram divididas em três grupos: internacionais, nacionais e regionais. Analisamos a conexão estrutural entre os grupos e apresentamos as influências históricas que ocorreram. As principais Olimpíadas foram apresentadas detalhadamente com o intuito de ser possível a perfeita compreensão desse contexto. No terceiro capítulo, efetuamos a análise da evolução do desempenho do projeto OBF através dos resultados obtidos pelas equipes brasileiras na IPhO. Estas equipes são selecionadas e preparadas pela OBF. Efetuamos esta análise através de dois critérios. Primeiro, através das premiações obtidas pelas equipes brasileiras. Atribuímos uma pontuação para cada prêmio com o objetivo de quantificar o desempenho das equipes. Estabelecida a métrica que definiu a pontuação total da equipe, podemos efetuar a análise do desempenho ao longo dos anos. Então, podemos perceber que ao analisar todas as participações como um único grupo, houve uma evolução significativa. Porém, após efetuarmos uma análise mais refinada, podemos perceber que na verdade haviam dois patamares de desempenho. Dividimos a análise em dois períodos de 8 anos cada: 2000 a 2007 e 2009 a 2016. Percebemos que dentro desses períodos o desempenho é potencialmente estável, mas que houve um salto no desempenho médio entre esses dois períodos.
Com o objetivo de confirmar este padrão, estabelecemos ainda no terceiro capítulo uma outra métrica para avaliar o desempenho das equipes brasileiras. Sabendo que resultados diferentes podem aparentemente ser igualados pela mesma premiação, criamos uma métrica que avalia o desempenho pela classificação. O fato de dois resultados aparentemente iguais, como a última medalha de bronze e a
primeira medalha de bronze, representarem uma melhora significativa motivou a construção desta métrica. Outra vantagem desta métrica através da classificação é que ela possibilitou a análise separada do desempenho na prova teórica e na prova experimental. Ao aplicar esta métrica na análise da classificação pela nota final, podemos perceber que também foi detectada uma evolução no desempenho com o mesmo padrão observado na Análise pelas Premiações. Os dois patamares, entre os períodos de 2000 a 2007 e de 2009 a 2016 também foram observados. Fato que contribuí para a confirmação do modelo que separa em dois estágios o desempenho brasileiro na IPhO. Pelos fatos históricos apresentados no segundo capítulo, conseguimos associar este salto a uma importante mudança no processo de seleção da equipe brasileira que foi implementada em 2008.
Então, após identificarmos a existência de dois estágios distintos no desempenho obtido pela nota geral, iniciamos separadamente a análise do desempenho nas provas teóricas e nas provas experimentais. Podemos perceber que o desempenho na prova teórica apresentou um comportamento muito parecido com da análise feitas pela nota final, sendo possível observar o padrão dos dois estágios do desempenho. Porém, ao analisar o desempenho na prova experimental, ficou claro que não houve o mesmo salto no desempenho que foi observado na prova teórica. Logo, podemos concluir que a equipe brasileira não apresentou a mesma melhora na prova experimental que apresentou na prova teórica.
No quarto capítulo, efetuamos a análise do desempenho dos alunos que participaram da 3ª fase da OBF de 2016. A OBF divulgou apenas em 2016 os dados das médias das provas teóricas, por isso podemos efetuar apenas a análise da edição 2016. Podemos perceber que o desempenho médio dos alunos na prova teórica é melhor do que o desempenho na prova experimental. Efetuamos a mesma análise apenas para os alunos de uma escola que apresenta excelentes resultados, e observamos que em média ela apresenta um desempenho 70% melhor que a média. Nessa escola o mesmo problema ocorreu: os resultados na prova teórica são melhores que os da prova experimental.
Portanto, após a análise de vários contextos, podemos afirmar que o Brasil precisa melhorar a sua preparação experimental. De um modo geral, temos uma tendência a nos concentrar na Física Teórica, talvez pela comodidade, uma vez que
é muito mais cômodo trabalhar apenas com o livro texto e exercícios teóricos, ou até mesmo pela falta de estrutura física nas escolas. Mas a experimentação é inerente à Física, e esses conceitos precisam ser construídos desde a base. Neste trabalho fizemos uma análise minuciosa do desempenho do desempenho da OBF ao longo dos anos em preparar os alunos para competirem nas OIF, pois ela tem papel fundamental na evolução do ensino de Física no Brasil. Ela não apenas incentiva o estudo de Física, como promove e incentiva o aperfeiçoamento dos professores.
Não há dúvidas que a OBF é um projeto de sucesso, pois a sua evolução pôde ser observada nos índices obtidos nas Olimpíadas Internacionais. Mas também está muito claro que precisamos buscar um caminho para melhorar a preparação experimental dos nossos alunos. Essa deficiência na física experimental é perfeitamente coerente com a realidade da Educação Básica brasileira, pois hoje se um aluno quiser estudar Física Teórica, ele tem acesso a vários excelentes livros que o prepararão de forma excelente. Mas caso ele queira estudar Física Experimental, não há a mesma riqueza de fontes que as de Física Teórica. Há uma enorme dificuldade para encontrar materiais destinados ao ensino médio com o objetivo de ensinar os conceitos básicos de Física Experimental, conceitos estes que são averiguados nas provas de olimpíada. Assim, nasce o produto final deste trabalho.
5.1. Produto Final
Após percebemos que há uma real necessidade de material didático destinado aos alunos de ensino médio que abordem os conceitos de Física Experimental que são necessários para as Olimpíadas de Física, desenvolvemos uma apostila que busca preencher esta lacuna. Assim, produzimos uma apostila que servirá de material de estudo para alunos e professores dos tópicos do programa indicado para a prova experimental da OBF.
Construímos uma apostila que foi batizada de Tópicos de Física Experimental para Olimpíadas de Física e para o Ensino Médio. Nesta apostila iremos construir a base teórica que os alunos de ensino médio precisam ter para conseguirem efetuar corretamente as atividades de física experimental. Os conceitos serão
apresentados e logo em seguida, sempre que apropriado, serão ilustrados exemplos de aplicação.
Em linhas gerais as provas de física experimental possuem duas etapas. A primeira é a coleta de dados e a segunda, análise dos dados. Além disso, as provas experimentais seguem dois padrões. Em algumas o objetivo da prova é determinar o valor de alguma grandeza física. Em outras o objetivo é apenas estudar o comportamento qualitativo de uma determinada grandeza.
No primeiro capítulo, iremos estudar como deve ser feita a correta coleta de dados. Este processo consiste no correto manuseio do instrumento de leitura e na correta leitura do instrumento. Ler corretamente e expressar corretamente o que está sendo lido é o primeiro passo para um experimento bem feito. Neste capítulo também abordaremos as formas de obter medidas de forma indireta assim como todas as regras envolvidas nesse processo. Esta fase representa a coleta de dados.
No segundo capítulo, estudaremos como estimar os erros das medidas feitas. O processo de coleta de dados, por mais próximo da idealidade que seja, inerentemente possui imprecisão. Neste capítulo iremos abordar os conceitos necessários para a correta estimativa da precisão das medidas efetuadas através da estimativa dos erros das medidas e resultados obtidos. Vale ressaltar que em muitos casos essa estimativa não é exigida, mas neste capítulo também discutiremos as fontes de erro e as boas práticas para que tenhamos medidas precisas. Independentemente da necessidade de expressar a estimativa dos erros, adotar boas práticas para minimizar os erros é fundamental para que seja feito um bom experimento.
No terceiro capítulo, estudaremos que os dados obtidos através de medições e cálculos devem ser apresentados sempre através de tabelas e gráficos. Serão apresentadas as regras para a correta confecção de tabelas e gráficos. Além disso, estudaremos a confecção de gráficos utilizando os papéis Milimetrado (ou quadriculado), Monolog e Dilog.
No quarto e último capítulo, iremos estudar como deve ser feita análise dos dados para a correta determinação da grandeza que deve ser determinada. Nas provas cujo objetivo seja apenas estudar o comportamento qualitativo de uma
grandeza, esse passo não será necessário pois, geralmente, o gráfico por si só já cumpre o objetivo. Mas nas provas cujo objetivo é determinar o valor de alguma grandeza, a escolha do método mais adequado será muito importante pois o tempo disponível nas provas experimentais costuma ser o grande limitador.