UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE FÍSICA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM FÍSICA LICENCIATURA
GRACIELLE RAMOA PEREIRA
AS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DE FÍSICA
NITERÓI
GRACIELLE RAMOA PEREIRA
AS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DE FÍSICA
Monografia apresentada ao Curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial à obtenção do grau de Licenciado em Física.
Orientadora:
Profª Drª Daisy Maria Luz
NITERÓI, RJ 2015
GRACIELLE RAMOA PEREIRA
AS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DE FÍSICA
Monografia apresentada ao Curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial à obtenção do grau de Licenciado em Física.
Aprovada em 25 de março de 2015
BANCA EXAMINADORA
Profa. Dra. Daisy Maria Luz (orientadora) UFF – Universidade Federal Fluminense
Profa. Dra. Wanda da Conceição de Oliveira UFF – Universidade Federal Fluminense
Prof°. Me. Eden Vieira Costa UFF – Universidade Federal Fluminense
Aos meus pais Maria das Graças e Antônio e ao meu irmão Wilian.
AGRADECIMENTOS
Começo agradecendo a Deus, por ter me dado forças para superar cada
dificuldade que encontrei nesses anos de graduação.
Agradeço à minha mãe e ao meu irmão, que foram fundamentais para que
todos os obstáculos fossem superados, sempre me apoiaram e incentivaram desde
o início dessa longa caminhada.
À minha orientadora Daisy Maria Luz; responsável por me instruir na
construção dessa monografia. Agradeço pelos conselhos, por sua paciência e sua
disponibilidade de em atender nos momentos de dúvida
Agradeço aos meus colegas de graduação que sempre me apoiaram,
ajudaram e contribuíram de forma indireta para este trabalho: Jaqueline Quince,
Evandro Guilherme Rodrigues, Victor Amorin, Fernanda Alvarim e Ana Beatriz Lima.
Agradeço também aos meus amigos de longa data: Dayana Gonçalves
RESUMO
Este trabalho tem o intuito de analisar a inserção de atividades práticas na disciplina de Física, nos níveis fundamental e médio e a sua relevância para a aprendizagem significativa dos conteúdos dessa disciplina. Este trabalho foi aplicado a estudantes de escolas públicas de Niterói e municípios vizinhos e o tema de eletricidade foi escolhido por fazer parte do dia a dia dos alunos. Foram realizadas dois tipos de oficinas, a primeira (em 2013) intitulada “Clube de Ciências”, cuja divulgação foi feita via internet e por cartazes. E a segunda, no ano seguinte, com alunos do Colégio Estadual Aurelino Leal, participantes do projeto de Extensão: “Aulas Extras de Laboratório para Alunos do Ensino Médio”, coordenado pela Professora Wanda da Conceição de Oliveira, do Instituto de Física da UFF. A análise das aulas e das listas de exercícios aplicadas indica que as atividades experimentais foram relevantes para a aprendizagem significativa.
ABSTRACT
This work aims to analyze the insertion of practical activities in the course of Physics, at the elementary and high school level, as well as their relevance for the significant learning of the contents of this course. The study was realized with students from public schools in Niterói and neighboring cities and the topic of electricity was chosen since it is part of the daily lives of the students. Two types of workshops were held: the first (in 2013) entitled "Science Club", announced via internet and posters. And the second, the following year, with students from Colégio Estadual Aurelino Leal, participants of the extension project: "Classes in Laboratory Activities for High School Students", coordinated by Professor Wanda da Conceição de Oliveira of the Institute of Physics of the UFF. The analysis of lessons and applied exercises lists indicates that the experimental activities were relevant to promote meaningful learning.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 8
2. PANORAMA DO ENSINO DA FÍSICA ...11
3. REFERENCIAL TEÓRICO ...19
4. METODOLOGIA ...22
4.1 O CLUBE DE CIÊNCIAS ... 24
4.2 AULAS COM OS ESTUDANTES DO CEAL... 27
5. RESULTADOS ...30
5.1 ANÁLISE DO CLUBE DE CIÊNCIAS ... 32
5.2 ANÁLISE DAS AULAS DO CEAL ...33
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ...37
7. REFERÊNCIAS ...39
8. APÊNDICES ... 42
8.1 CARTAZ 1...42
8.2 AULA DO CLUBE DE CIÊNCIAS...43
8.3 ANOTAÇÕES DOS ESTUDANTES ... 44
8.4 AULA DO PROJETO...45
8.5 ROTEIRO ... 46
8.6 LISTA1 ELETRIZAÇÃO POR ATRITO...49
8.7 LISTA 2 ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO... 51
8.8 CARTAZ 2 ...53
8.9 LISTA 3 AVALIAÇÃO... 54
1. INTRODUÇÃO
O ensino de física nas escolas, o aprendizado e a motivação dos alunos tem
sido tema de várias pesquisas ao longo dos últimos anos.
O ensino de Ciências, área na qual a Física está inserida não tem alcançado
bons resultados segundo o Programa Internacional de Avaliação de Estudantes
(PISA). A avaliação, feita pela Organização para Cooperação e Desenvolvimento
Econômico (OCDE), é realizada a cada três anos, abrangendo três áreas do
conhecimento: Ciências, Matemática e Leitura. Em cada edição do projeto há maior
foco em uma dessas áreas do conhecimento.
O Programa, aplicado a estudantes de faixa etária de 15 anos, tem como
principal objetivo investigar a qualidade do ensino em diversos países. A primeira
avaliação do PISA em 2000 com enfoque em leitura contou com a participação do
Brasil, primeiro país sul-americano a participar.
Vamos apresentar a seguir duas tabelas mostrando resultados do PISA.
A tabela 1 é um resumo das médias obtidas por alguns países, no ano de
2012. Nesta tabela aparecem os primeiros colocados, de um total de 64 países, e
em destaque, alguns países latino-americanos. A nota média do Brasil foi de 405
pontos, 175 pontos abaixo da China, a primeira colocada. Comparativamente o
Brasil ficou na 59° posição, abaixo de quase todos os países da América Latina, com
desempenho semelhante ao da Argentina, ficando acima apenas da Colômbia.
A tabela 2 apresenta o desempenho brasileiro nas três áreas do
conhecimento (Matemática, Leitura e Ciências) nas cinco últimas edições do PISA,
Tabela 1: Comparação do Brasil com outros países.
A tabela 2 mostra que a disciplina de maior destaque foi Matemática, saindo
dos 334 pontos em 2000 e alcançando 391 em 2012. Em 2000 e 2009 o foco do
programa foi em Leitura, 2003 e 2012 em Matemática e em 2006 em Ciências. Em
2015 a ênfase será novamente em ciências.
Com base nesta tabela constatamos que o resultado em Ciências não é
satisfatório, com uma variação positiva de apenas 30 pontos entre 2000 e 2012.
Diante deste quadro, este trabalho analisa como a inclusão de experimentos
pode contribuir para a melhoria do aprendizado em Ciência, mais especificamente
em Física.
Os motivos que levam a um ensino de baixa qualidade nas escolas brasileiras
são apresentados no capítulo 2. Dividimos estes fatores, por simplicidade, em três
relacionados com o professor e, por último, a dificuldade que os estudantes têm em
aprender Física.
Tabela 2: Desempenho brasileiro nas cinco edições do PISA.
No capítulo 3 apresentamos um resumo da teoria da aprendizagem
significativa de David Ausubel e da teoria da mediação de Lev Vygotsky e
apontamos o que essas teorias têm em comum com o nosso trabalho.
Na Metodologia, capítulo 4, mostramos a aplicação destas atividades
experimentais em duas situações: o Clube de Ciências e a oficina com os
estudantes do Colégio Estadual Aurelino Leal (CEAL). Descrevemos os
experimentos desenvolvidos, os materiais utilizados e a abordagem usada em cada
oficina. Um aspecto interessante nesta Metodologia é o uso ou não de roteiros para
a realização dos experimentos.
Os resultados são apresentados no capítulo 5 e as considerações finais no
2. PANORAMA DO ENSINO DA FÍSICA
Do nosso ponto de vista, são vários os motivos responsáveis pelas
deficiências deste ensino. Para simplificar separamos estes fatores em três grupos:
o primeiro relacionado com a falta de infra-estrutura e verba, o segundo associado
aos professores e, por último, aos nossos alunos.
Em relação à verba, constatamos falta de recursos nas redes públicas de
ensino para investimento na compra e reposição de equipamentos para salas de
mídias e de laboratório didático. Segundo Axt e Moreira (1991) a solução é buscar
formas alternativas, como experimentar na sala de aula ou fora dela, estimular os
alunos a confeccionarem dispositivos, juntar materiais que se encontram até mesmo
dentro de casa, ou seja, recorrer à alternativa de materiais de baixo custo.
Quando participei do projeto "O Papel do Erro dos Estudantes ao Interagir
com Experimentos de Ciências" no Liceu Nilo Peçanha, me deparei com um
laboratório didático fechado e sem manutenção, localizado em um prédio ao lado da
escola. A professora Leila Nunes Costa, que leciona Física nesta escola, coordenou
este projeto, em parceria com a faculdade de Educação da Universidade Federal
Fluminense. Ela contou com o apoio do professor Rodrigo Drumond, que designou
dois estudantes de Licenciatura em Física para atuar no laboratório do Liceu. Assim
parte das nossas atividades consistiu em revitalizar o laboratório que possuía seis
bancadas. Mediante orientação da professora Leila, construímos vários kits usando
material de baixo custo.
Percebemos assim que a carência de verbas que as escolas sofrem não pode
existem e, não tem equipamentos, como era o caso do Liceu Nilo Peçanha, o
docente pode recorrer a materiais de baixo custo. Mas o professor não pode se
acomodar com esta situação, os alunos merecem boas condições para o ensino de
Ciências.
Por outro lado, Axt e Moreira (1991) comentam que nem sempre materiais de
baixo custo podem substituir outros instrumentos necessários para um ensino de
qualidade como balanças, termômetros, etc. O professor não tem que se submeter a
isso, ele deve lutar para exercer sua profissão com o auxilio de equipamentos de
qualidade. Esta mesma ideia aparece nos Parâmetros Curriculares Nacionais
Complementares, (PCN+):
As habilidades necessárias para que se desenvolva o espírito investigativo nos alunos não estão associadas a laboratórios modernos, com equipamentos sofisticados. Muitas vezes, experimentos simples, que podem ser realizados em casa, no pátio da escola ou na sala de aula, com materiais do dia-a-dia, levam a descobertas importantes (p.55).
No laboratório do Liceu não havia equipamentos sofisticados, mas a
professora Leila tinha interesse em equipá-lo com materiais didáticos de baixo custo.
Além de adotar práticas experimentais em suas aulas, ela também incentiva a
criatividade dos seus alunos, orientando-os na confecção de kits de baixo custo.
Posteriormente, ela leva este material para fora da escola através de feiras de
ciências, permitindo que seus alunos participem de espaços não formais de
educação.
No dia 22 de outubro de 2013, durante a Semana Nacional de Ciência e
Tecnologia, participei juntamente com os estudantes da professora, da feira de
ciências, realizada na Praça São João, no centro de Niterói. Utilizando os kits que
dessa feira era instigar a curiosidade das pessoas de todas as idades que passavam
no local, assim contribuindo com a divulgação da Ciência.
O segundo fator a ser analisado no ensino de Física está relacionado com os
problemas que os docentes enfrentam dentro da escola e com a sua própria
formação. Alguns professores manifestam desinteresse em realizar práticas
experimentais por vários motivos: inexistência de atividades preparadas para o seu
uso, ausência de bibliografia adequada, turmas superlotadas e pouco tempo para
planejar estas atividades. Como a maioria dos docentes trabalha em várias escolas,
sobra pouco tempo para planejar atividades experimentais. Todos estes fatores
levam o educador a restringir suas aulas ao ensino tradicional, voltado unicamente
às aulas expositivas, sem aparatos experimentais.
Segundo Thomaz (2000) os professores de Ciências contribuem na formação
de indivíduos que desempenharão um papel em uma sociedade cada vez mais
voltada para a Ciência e a Tecnologia. Quer dizer, os jovens de hoje, no futuro
deverão entender e discutir sobre aparatos e tecnologias presentes em seu
cotidiano. Por isso acreditamos que atividades experimentais são importantes no
ensino de física, pois contribuem para aproximar os jovens da Ciência.
Segundo os Parâmetros Curriculares Nacionais, PCN+ no que diz respeito às
Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias:
A experimentação faz parte da vida, na escola ou no cotidiano de todos nós. Assim, a ideia de experimentação como atividade exclusiva das aulas de laboratório, onde os alunos recebem uma receita a ser seguida nos mínimos detalhes e cujos resultados já são previamente conhecidos, não condiz com o ensino atual.(p.55)
Ainda segundo Thomaz (2002), para que os alunos se sintam motivados a
realizarem uma atividade experimental é necessário que a atividade preparada pelo
professor constitua um desafio e a má formação dos professores de Ciências tem
O papel da experimentação no ensino básico e secundário ainda é encarado pelos professores numa perspectiva empirista, centrado nos conteúdos, não dando oportunidades aos alunos para desenvolverem as capacidades científicas que Ihes serão requeridas na vida futura.(P.366)
Os autores Barreto e Bagnato (1992) do Instituto de Química e Física de São
Carlos introduziram aulas demonstrativas nas disciplinas básicas de Física. Os
estudantes de graduação responderam a questionários antes e depois da realização
desta nova metodologia de ensino. No questionário inicial foi perguntando aos
alunos sobre o interesse dos mesmos em disciplinas cursadas em anos anteriores. No artigo destacamos as seguintes respostas: “aulas maçantes e desinteressantes”;
“resoluções repetitivas de problemas”; “falta de didática”; “muita fórmula, pouca
aplicação, aula abstrata sem ligação com a realidade”, etc. Estas respostas
evidenciam a insatisfação com o método de ensino.
Apesar da pesquisa do Barreiro e Bagnato ter sido aplicada a estudantes de
graduação, durante os estágios supervisionados referentes às disciplinas Pesquisa e
Prática de Ensino III e IV pude constatar que o mesmo acontecia com a maioria dos
alunos do ensino médio. Não compreendiam o significado das fórmulas físicas,
apenas decoravam para resolver as questões das provas. Da mesma maneira que
os graduandos da USP/SC relataram nos questionários, “tradicionalmente as
fórmulas aparecem, o aluno decora, faz a prova e esquece”. Isto mostra que as
dificuldades de alunos de nível médio e superior são bem próximas. Pois tanto um
público como o outro está desmotivado com a metodologia de ensino tradicional
empregada na maioria das escolas e universidades.
Barreiro e Bagnato também afirmam que aula com abordagem tradicional leva
o aluno a evocar os conceitos físicos apresentados, mais do que refletir sobre os
Após a introdução de aulas demonstrativas, em contraposição com o
questionário inicial os graduandos responderam: “as aulas demonstrativas foram boas, melhor do que no ano passado”; “ótima combinação de aulas teóricas,
demonstrativas e de exercícios”; “mais empenho na preparação das aulas de
exercícios”, e, “método bom, adequado, bem aplicado à matéria, aulas bem
distribuídas”. Isto evidência que os alunos se sentiram mais estimulados e
compreenderam melhor os conceitos.
Outra pesquisa, realizada por Capistrano; Aquino; Mathias; Macedo (2012),
envolvendo alunos de ensino médio na disciplina de química, chegam a mesma
conclusão: a falta de motivação dos alunos esta relacionada com o ensino
tradicional utilizado pelos professores e a ausência de atividades práticas. Os
conteúdos são apenas transmitidos pelo professor sem ter relação com o cotidiano
do aluno.
A maioria dos estudantes sente-se desmotivado em aprender Ciências. Eles
têm o consenso de que Física é uma matéria muito difícil. Uma grande quantidade
de professores favorece esta concepção, pois demonstram que somente eles sabem
Física.
Um fator que também contribui para a dificuldade dos estudantes em
compreender e estudar Física é a Matemática. Em trabalho de monografia os
autores: Santos e França (2007) fazem um levantamento das dificuldades na
aprendizagem em matemática que os estudantes têm em qualquer nível de ensino.
Segundo os autores, os alunos que tem dificuldades nesta disciplina sentem-se
desmotivados a aprendê-la, pois essa dificuldade causa um bloqueio mental como
se a matemática fosse algo impossível de compreender. Essa desmotivação
professores transmitem os conceitos sem se preocupar se estão relacionados com a
realidade dos alunos. Assim, o estudante não consegue perceber que a matemática
que é ensinada em sala de aula tem a ver com seu dia a dia. Eles afirmam também
que este problema esta relacionado à formação do professor. Pois apenas
transmitindo conteúdos ele não permite que o aluno tenha um raciocínio, levando à
aprendizagem mecânica. Por exemplo, o aluno sabe somar e dividir frações, mas
não sabe o que esta fazendo. Cabe ao educador mudar sua metodologia de ensino
de modo que conduza a reflexão do aluno dando meios que proporcionem o
raciocínio lógico em contraposição com a aprendizagem mecânica. Percebemos que
a dificuldade do aluno em aprender à matemática é semelhante à encontrada na
Física.
Os autores apontam que muitos estudantes já carregam deficiências nos
conceitos matemáticos em séries anteriores. Eles não adquirem conceitos que serão
necessários para dar continuidade aos estudos, logo quando o professor apresenta um novo conceito o aluno fica “perdido”, pois suas dificuldades nos conteúdos
anteriores não foram supridas. Então o professor deve investigar a bagagem que o
aluno carrega através de dialogo e materiais introdutórios. Por exemplo, antes de o
professor ensinar uma nova matéria, aplica uma lista de exercícios com assuntos
cobrados em série anteriores.
A Resolução 2/2012 que sintetiza as Diretrizes Curriculares Nacionais para o
Ensino Médio valoriza o uso de laboratórios nas instituições de ensino e também
valoriza aulas experimentais com a integração teoria-prática.
Segundo o documento que é resumo do Parecer 5/11, do Conselho Nacional
Ensino Médio. Qualquer instituição de ensino que oferte o ensino Médio deve ter em
seu projeto político pedagógico:
VI - articulação entre teoria e prática, vinculando o trabalho intelectual às atividades práticas ou experimentais (p.7).
A atividade experimental aproxima a Física da realidade dos estudantes, de forma contextualizada, favorecendo “a interação entre os novos conhecimentos e
aqueles especificamente relevantes já existentes na estrutura cognitiva dos alunos,
tanto em salas de aula como no laboratório, levando os estudantes a aprender, fazendo” (Moreira, 2011). Além disso, possibilita o envolvimento do estudante,
evitando a sua passividade em contraposição com a abordagem tradicional do
ensino, onde o maior recurso é o quadro negro e giz (A. Borges, 2002).
É indiscutível que os estudantes imersos nestes tipos de atividades adquirem
habilidades para lidar com instrumentos, tomar decisões de como proceder para a
realização de uma atividade específica, fazer medidas, obter tabelas e construir
gráficos. Além disso, compreendem melhor o que viram na teoria e se sentem
estimulados a estudarem. A realização destas atividades práticas retira-os da
formalidade das aulas teóricas para o ambiente de caráter mais informal do
laboratório.
“Caráter mais informal” é usado no sentido figurado nesse contexto, ou seja,
o estudante imerso em uma sala não convencional (laboratório) está colocando a “mão na massa” ao invés de estar sentado ouvindo apenas o professor.
A educação formal é institucionalizada e de obrigatoriedade legislativa e
ocorre em ambiente escolar. A educação não-formal compreende práticas fora do
ambiente escolar. Já a educação informal em contraposição com a formal não
cotidiano com pais, parentes, vizinhos, programas de TV, etc. (Rocha e Araújo,
2009).
Este trabalho visa avaliar se atividades práticas são relevantes na
aprendizagem significativa dos conceitos físicos através de aulas
teórico/experimentais. As práticas testadas são da área de eletricidade, trabalhamos
com os conceitos de carga elétrica, eletrização por atrito e indução, materiais
condutores e isolantes e circuitos elétricos. Os temas de estudo foram escolhidos
3. REFERENCIAL TEÓRICO
Trabalhamos com duas teorias de aprendizagem nesta monografia. Umas
delas é a teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel. O objetivo desta
teoria é explicar como ocorre a aprendizagem na mente humana. Segundo ele as
informações adquiridas pelo individuo são armazenadas e organizadas de maneira
hierarquizada, e recebe o nome de estrutura cognitiva.
O conceito central da teoria é a aprendizagem significativa. A aprendizagem é
significativa quando uma nova informação é capaz de interagir com conceitos já
existentes na estrutura cognitiva do aluno. Estas informações pré-existentes na
mente do indivíduo são chamadas de subsunçores e podem ser aprimoradas
através de uma nova informação. Os subsunçores servem de ponte para essa nova
informação recebida. Segundo Moreira (1999):
À medida que o conhecimento prévio serve de base para a atribuição de significados à nova informação, ele também se modifica, ou seja, os subsunçores vão adquirindo novos significados, se tornando mais diferenciados, mais estáveis. Novos subsunçores vão se formando; subsunçores vão interagindo entre si. A estrutura cognitiva está constantemente se reestruturando durante a aprendizagem significativa. O processo é dinâmico; o conhecimento vai sendo construído.(p.152)
Isso significa que o professor deve levar em consideração o conhecimento
prévio do aluno, pois este influência o processo de aprendizagem. Ausubel propõe o
uso de organizadores prévios, também chamados de materiais introdutórios, para
facilitar a aprendizagem significativa (Moreira, 1999 p. 155).
Segundo Ausubel a aprendizagem também pode ser mecânica. A
aprendizagem mecânica ocorre quando o individuo não possui subsunçores na sua
estrutura cognitiva referente a uma nova informação. Apesar da aprendizagem
aprendizagem mecânica é necessária, quando um indivíduo adquire informação
numa área de conhecimento completamente nova para ele. Isto é, a aprendizagem
mecânica ocorre até que alguns elementos do conhecimento, relevantes a novas
informações na mesma área, existam na estrutura cognitiva e possam servir de
subsunçores, ainda que pouco elaborados. À medida que a aprendizagem começa a
ser significativa, esses subsunçores vão ficando mais elaborados e capazes de
ancorar novas informações (Moreira, 1999 p. 154).
Ausubel também destaca em sua teoria a aprendizagem por recepção e a
aprendizagem por descoberta. A aprendizagem por recepção é aquela em que o
estudante recebe a informação na sua forma final, enquanto que na aprendizagem
por descoberta o individuo é responsável por descobrir o conteúdo principal implícito
na informação dada.
Além de Ausubel, temos outro teórico cognitivista, Lev Vygotsky.
Diferentemente de Ausubel que foca o indivíduo na analise de sua teoria, Vygotsky
utiliza como objeto de estudo a interação social entre indivíduos.
A teoria de Vygotsky tem uma perspectiva interacionista, ou seja, o
desenvolvimento cognitivo do homem não está relacionado apenas com a estrutura
biológica, mas também com a interação com o meio. Para ele o desenvolvimento
cognitivo pode ser compreendido no contexto social, cultural e histórico, (MOREIRA,
1999 p.109).
Através da interação social o indivíduo desenvolve sua estrutura cognitiva,
aprendendo e compartilhando conhecimentos. Para se desenvolver ele precisa do
que Vygotsky chama de instrumentos e signos. O conceito de instrumento utilizado
pelo autor é dividido em duas categorias: instrumentos físicos; que corresponde a
costumes, as crenças, etc. Já o conceito de signos refere-se à linguagem escrita e
falada.
É interessante mencionar as concepções espontâneas e as concepções
científicas, presentes na teoria de Vygotsky. Concepções espontâneas ocorrem em
situações do dia a dia do individuo, é um conhecimento informal que pode ser
adquirido através de experiências em qualquer ambiente, no teatro, na rua, etc. Já
as concepções científicas acontecem na escola em um ambiente formal, mas estão
inter-relacionadas com as concepções espontâneas. Os participantes deste projeto
carregam uma concepção espontânea, já que eletricidade não é objeto de estudo
nas suas séries. Portanto o que eles sabem a respeito dos conceitos de eletricidade
refletem suas experiências do dia a dia. Um aluno que esta vendo pela primeira vez
um conceito físico associa o que esta aprendendo com suas experiências do dia a
dia. Logo, sua concepção espontânea vai ser desenvolvida na estrutura cognitiva
favorecendo a aquisição de conceitos.
Vygotsky valoriza muito o conceito de interação social que ocorre quando
duas ou mais pessoas de diferentes níveis cognitivos trocam informações,
conhecimentos e experiências. Na escola temos a interação professor-aluno e
através das atividades experimentais há uma interação social entre o grupo de
alunos que estão unidos para executar uma atividade prática e o professor que esta
4. METODOLOGIA
As atividades experimentais foram introduzidas após aulas expositivas, de
modo que houvesse integração entre teoria e prática, com o objetivo de facilitar a
aprendizagem de conceitos de Física.
Foram realizadas oficinas no instituto de Física voltadas para alunos do
ensino médio e do fundamental. Para a realização destas experiências optamos por
utilizar materiais simples, não havendo necessidade nem de equipamentos
sofisticados e nem mesmo de um ambiente especial para a sua realização.
Realizamos dois tipos de oficinas, destinadas a grupos de alunos diferentes e com metodologias distintas. A primeira oficina intitulada “Clube de Ciências” contou
com a participação de estudantes do ensino fundamental e médio. A segunda oficina
foi realizada em parceria com o projeto de extensão coordenado pela professora
Wanda da Conceição de Oliveira. Em todas as oficinas os alunos trabalharam em
grupo.
As oficinas do Clube iniciaram em dezembro de 2013, na parte da tarde.
Foram realizadas às quintas-feiras e a divulgação foi feita através de cartazes
(Apêndice 8.1) e meio digital. No cartaz explicitamos que o público alvo eram
estudantes cursando o 9° ano do ensino fundamental ou o 1° ano do ensino médio, com o propósito de receber alunos motivados a realizar “experiências” de Física.
Foram realizadas duas aulas ministradas no laboratório didático do Instituto de
Física da UFF. Nestas duas aulas realizamos três experimentos, sem o uso de
roteiros, com materiais à disposição dos participantes. As aulas expositivas não
mostraram fórmula matemática, e somente na segunda aula foram realizadas
Na segunda oficina trabalhamos com estudantes do segundo ano do ensino
médio do Colégio Estadual Aurelino Leal localizado próximo a UFF. Esses
estudantes fazem parte do projeto de extensão “Alunos do Ensino Médio: Aulas extras de Laboratório e Atuação como Monitores na Casa da Descoberta” que abre
as portas da Universidade para receber alunos de escolas públicas e oferece aulas
experimentais, com o objetivo de estimular a aprendizagem de ciências. Estas aulas
práticas suprem a carência de laboratórios nesta escola. Os alunos com melhor
desempenho recebem bolsas do projeto: “Jovens Talentos” da FAPERJ e no ano
seguinte passam a atuar como monitores da Casa da Descoberta. A avaliação
destes alunos no referido projeto é feita através da participação nas aulas, resolução
de exercícios e uma avaliação. Fiquei encarregada de duas aulas neste projeto,
todas as duas com realização de experimentos: na primeira utilizei um roteiro, já a
segunda aula foi prática e sem o uso de roteiro. Da mesma maneira que no Clube de
Ciências as atividades práticas foram realizadas em grupos.
A utilização ou não de roteiros foi inspirada em um artigo dos autores Séré,
Coelho e Nunes (2002), apresentando diferentes abordagens para a realização de
um experimento, no caso, a verificação da Lei de Snell Descartes. Neste artigo a
autora analisa diferentes exemplos de roteiros, desde aquele em que os alunos são
direcionados passo a passo, até aquele em que eles possuem mais liberdade de
atuação.
No primeiro roteiro, apresentado naquele artigo, há uma tabela para medidas do ângulo de refração e incidência. Nesta abordagem é apresentado explicitamente
um guia para o estudante, onde o mesmo é orientado passo a passo. Esta
Segundo a autora nesta abordagem não há uma avaliação por parte do aluno em
relação ao procedimento utilizado.
No segundo exemplo de roteiro, diferentemente do anterior, não há uma
tabela. É pedido que meça o ângulo de incidência e o ângulo de refração. Em
seguida, na análise de medidas, são feitas perguntas, de modo que o aluno compare
diferentes modelos. Esta abordagem é interessante, pois permite que o aluno faça suas escolhas e não se prenda ao roteiro que não o obriga a seguir ‘’passos’’ para
chegar a um objetivo. Além disso, como o roteiro não é extenso economiza-se
tempo permitindo que o aluno reflita sobre a experiência.
O terceiro roteiro tem como objetivo calcular o índice de refração do acrílico
em relação ao ar de duas maneiras permitindo a comparação de métodos
experimentais. Nesta abordagem já se conhece a teoria e apoia-se nela para avaliar
os resultados. Este método é importante para que o aluno veja na prática o que ele
aprendeu na teoria.
No quarto e último roteiro, o aluno tem autonomia de como proceder para
realizar a prática experimental. É oferecido o material e não existe um roteiro para
guiar o estudante. Esta abordagem exige a intervenção do professor dando
sugestões. É exaustiva para o professor e exige tempo para sua realização.
Descrevemos abaixo com mais detalhes a metodologia usada em cada um
dos grupos:
4.1 O Clube de Ciências
Foram realizadas duas aulas e três experimentos. A primeira aula (ver
Condutores e Isolantes. Na última aula discutimos e montamos Circuitos Elétricos,
em série e paralelo.
Os interessados se inscreveram no site da Casa da Descoberta, destacado
no cartaz. Era esperada uma quantidade maior de estudantes, porém apenas três se
inscreveram, alunos de 9ª série, 1° ano e 2° ano do ensino médio.
Estas oficinas foram escolhidas mediante sua simplicidade de realização, pois
não havia um roteiro para guiar os alunos. Como as atividades eram na área de
Eletricidade e estes estudantes não estavam familiarizados com este tema, foi
introduzida uma aula expositiva bem sucinta com auxílio de slides, para dar suporte
às atividades experimentais, nas duas aulas.
Os materiais envolvidos na primeira parte da aula foram: duas hastes de
polipropileno, uma haste de acrílico, papel, grampo metálico e um eletroscópio.
Na segunda parte os materiais envolvidos foram: suporte pra pilha, pilhas e
materiais condutores e isolantes. Eles trabalharam em conjunto, de modo que,
tiveram total liberdade para a realização do experimento, mas sempre contando com
a minha orientação.
No final desta aula, a meu pedido, cada aluno entregou uma folha com
anotações do que eles observaram com as experiências realizadas naquele dia (ver
apêndice 8.3). Esta foi a forma escolhida para avaliar esta aula.
Na segunda aula os materiais disponíveis foram: lâmpadas coloridas (127V),
multímetro, fio, tomadas macho, bocais com rabicho, fita isolante, estilete e chave
O esquema a seguir mostra a sequência dos itens abordados nas duas aulas:
do Clube de Ciências, com duração de 120 minutos, cada uma delas:
Aula 1
Primeira parte: Eletrização por Atrito e Força Eletrostática
Conversa com os alunos para explorar seus conceitos prévios.
História da eletrização por atrito e introdução do conceito de cargas elétricas (modelo atômico)
Atividade experimental, desenvolvida pelos estudantes, os quais tinham autonomia para usar os materiais presentes nas bancadas do laboratório, analisando o comportamento dos materiais quando eletrizados.
Segunda parte: Condutores e Isolantes
Descobrir, a partir de vários materiais, quais os isolantes e quais os condutores. Montagem de um circuito simples (pilha e led).
Avaliação informal
Aula 2 Circuitos elétricos
Aula expositiva com auxílio de slides.
- Introdução sobre corrente alternada e contínua
- Apresentação de corrente elétrica e diferença de potencial - Esquema para circuitos em série e em paralelo
Relações com o quotidiano. Exemplos sobre a polaridade da pilha em um controle remoto, em contraposição a tomada de uma casa.
Apresentação do multímetro. (medidas da diferença de potencial de uma pilha e comparação com as especificações). Esta medida foi realizada apenas para que eles aprendessem a usar o multímetro.
Montagem de dois circuitos (lâmpadas em série e em paralelo).
Medidas das ddp nas extremidades das lâmpadas em série.
Planejamos continuar o Clube de Ciências no ano seguinte (2014), mas
gostaríamos de aplicar este método em uma escola e não trazendo os alunos para a
Universidade. Eu fazia estágio referente à disciplina Pesquisa e Prática de Ensino IV
no Colégio Estadual Aurelino Leal e aparentemente o professor da instituição estava
interessado em realizar atividades experimentais com as turmas do 1º e 2º ano do
ensino médio. Sugeri, então, que realizássemos atividades práticas no contra turno,
vinculadas ao cronograma de aulas teóricas que ele estava seguindo. Mas
infelizmente ele não concordou com minha idéia.
Decidimos então, dar continuidade ao Clube de Ciências e divulgamos
novamente as atividades em duas escolas estaduais: o Colégio Estadual Aurelino
Leal e o Liceu Nilo Peçanha. Infelizmente nenhum aluno se inscreveu e
aproveitamos a oportunidade oferecida pela Prof. Wanda, para atuarmos em seu
projeto, envolvendo alunos do ensino médio.
4.2 Aulas com os estudantes do CEAL
Foram realizadas duas aulas e três experimentos.
Na primeira aula (ver apêndice 8.4) abordamos os mesmos temas que a
primeira aula do Clube de Ciências, mas desta vez com uma nova metodologia.
Introduzimos um roteiro para guiar os alunos na realização dos experimentos e listas
de exercícios como parte do critério de avaliação. Na última aula discutimos
eletrização por indução e observamos o fenômeno através de um experimento
(realizado com material de baixo custo) e de um equipamento da Casa da
Descoberta. Esta aula foi muito importante para o desenvolvimento deste trabalho,
porque permitiu comparar a realização de um mesmo experimento, utilizando ou não
Os temas abordados nas duas aulas foram discutidos previamente com a
Prof. Wanda. As aulas foram iniciadas com uma exposição teórica sobre o tema do
experimento, realizada com o auxílio de slides, e em seguido a atividade prática era
realizada. No final de cada aula os estudantes recebiam uma lista de exercícios para
ser resolvida em casa e posteriormente entregue.
O roteiro preparado para a primeira aula apresenta textos básicos sobre os
fundamentos teóricos relativos aos temas tratados na aula expositiva, uma
orientação sobre os procedimentos experimentais a serem desenvolvidos para a
realização da atividade prática e no final uma lista de exercícios teóricos. Utilizamos
como modelo o roteiro das físicas básicas da UFF. Apesar do foco da experiência
ser eletrização por atrito, apresentamos também a eletrização por indução (ver
apêndice 8.5).
Na primeira aula os materiais disponíveis eram os mesmos da primeira aula
do Clube: duas hastes de polipropileno, uma haste de acrílico, papel, grampo
metálico, eletroscópio, suportes para pilhas, pilhas, materiais isolantes e condutores.
Iniciamos a segunda aula com uma revisão do tema anterior. Em seguida
prosseguimos com o tema da aula: eletrização por indução com experimentação,
mas sem uso de roteiro. Os alunos utilizaram material de baixo neste experimento:
papel picado e canudos de plástico, A aula foi finalizada na Casa da Descoberta,
onde utilizamos um aparato para que os alunos observassem mais uma vez o
fenômeno da eletrização por atrito, agora através de um material mais sofisticado,
contendo bolinhas de isopor de diferentes tamanhos presas a um material de acrílico
transparente.
Apresentamos a seguir dois esquemas relativos ao planejamento das aulas
Aula 1
Primeira parte: Eletrização por Atrito e Força Eletrostática
Conversa com os alunos para explorar seus conceitos prévios.
História da eletrização por atrito e introdução do conceito de cargas elétricas (modelo atômico)
Atividade experimental, desenvolvida pelos estudantes, os quais tinham autonomia para usar os materiais presentes nas bancadas do laboratório, analisando o comportamento dos materiais quando eletrizados. O experimento foi realizado com auxílio de um roteiro.
Segunda parte: Condutores e Isolantes
Descobrir, a partir de vários materiais, quais os isolantes e quais os condutores. Montagem de um circuito simples (pilha e led).
Eletrização por Indução.
Avaliação 1, através de lista de exercício (ver apêndice 8.6).
Aula 2
Eletrização por Indução
Revisão da aula anterior.
Exploramos o conceito de eletrização por indução experimentalmente (sem roteiro).
Aula demonstrativa usando aparato da Casa da Descoberta
5. RESULTADOS
Planejar aulas experimentais é uma tarefa que exige bastante tempo do
professor, pois requer planejamento, preparação do material didático e a
contextualização com o cotidiano do aluno. Aula prática para distrair os alunos ou
tirá-los da rotina não traz nenhum benefício ao aluno, pois realizada dessa maneira
o estudante não entende o objetivo, encarando a atividade prática como algo isolado
da aula teórica. Esta também é a opinião dos autores Roni Ivan Rocha e Maria Luíza
de Araújo (2009):
“As tarefas de observação e as experiências práticas podem enriquecer a interação dos estudantes com o conteúdo do curso regular e ajudá-los a ver a relevância do curso para as questões da vida real e das experiências humanas. Mas se os estudantes forem encorajados a tentar uma integração intelectual de suas experiências de fora da classe com o conteúdo do curso, tais tarefas também podem ajudá-los a analisar, sintetizar e a avaliar os conceitos aos quais foram apresentados. [...] As atividades de observação e de experiência prática terão mais valor educacional se forem planejadas para serem integradas com os objetivos globais do curso e ativamente relacionadas ao que está ocorrendo em classe. [...] Quando estas atividades representam apenas uma pequena parte de um curso, elas podem, como temperos na comida, enriquecer grandemente o todo, se forem perfeitamente combinados” (Lowman (2004) p. 233-234).
O uso ou não do roteiro como material didático deve ser analisado pelo
professor para sua prática em sala de aula. A escolha de introduzir roteiros nas
aulas experimentais constitui vantagens para otimizar o tempo de aula, desde que o
professor tem pouco tempo para lecionar os conceitos de Física. Porém o uso de
roteiros não constitui um desafio para o aluno, pois os procedimentos estão
descritos passo a passo. Com isso, o aluno não reflete o que esta fazendo, apenas
se preocupa em seguir o roteiro. Portanto o uso de roteiros contribui pouco para a
criatividade do estudante.
A realização de atividades práticas sem o uso do mesmo valoriza a
experiência, além de contribuir mais para a interação entre os colegas do grupo.
Este tipo de metodologia permite que no ato da experimentação o aluno reflita sobre
os conceitos físicos. Esse modelo exige muito do professor que tem que intervir a
todo o momento e, quando a turma é muito grande, gera uma dificuldade para o
professor atender a todos. Além disso, conceber atividades práticas sem o uso de
um roteiro exige uma maior preparação prévia do professor.
Através da metodologia utilizada neste trabalho com aulas práticas
organizadas em grupos foi possível aproximar o que os estudantes já sabiam e o
conhecimento potencial através da minha mediação verbal e também através da
interação entre os alunos. Com a execução das experiências em grupo a
cooperação de cada um contribuiu para o conhecimento.
Optamos utilizar a teoria cognitivista de David Ausubel e Lev Vygotsky, pois
em meu entendimento estas duas valorizam o trabalho em grupo, portanto atendem
as perspectivas do que se propõe neste trabalho que através de atividades
experimentais é possível facilitar a aprendizagem.
A teoria cognitivista de Ausubel enfatiza a importância dos subsunçores para
o desenvolvimento cognitivo e o papel do professor de investigar os conhecimentos
prévios dos alunos. Já a teoria Lev Vygotsky valoriza o papel do professor como
mediador e a importância do trabalho em grupo.
Os organizadores prévios, já mencionados, propostos por Ausubel funcionam
como âncora para a nova aprendizagem levando ao desenvolvimento de novos
subsunçores. As atividades experimentais na perspectiva do meu trabalho é um
organizador prévio, pois através do trabalho em grupo os estudantes utilizaram suas
aprendiam um novo conceito. Desta maneira o novo conceito aprendido funcionará
mais tarde como subsunçor para aprendizagens subsequentes.
Apesar da inexistência de subsunçores elaborados em relação aos temas
abordados nas oficinas, cada estudante tinha uma experiência prévia com os temas
apresentados, os quais estavam presentes no dia a dia. Portanto, os temas
estudados em cada oficina, estavam presentes na estrutura cognitiva dos
estudantes, que certamente já tiveram a oportunidade de observar no seu cotidiano,
vários dos fenômenos apresentados.
No momento em que os estudantes estão interagindo uns com os outros para
realizar a experiência estão realizando o que Vygotsky chama de interação social, a
qual é um facilitador da aprendizagem. Este foi um dos motivos, de neste trabalho,
privilegiamos o aprendizado em grupo.
A seguir vamos analisar os dois tipos de oficinas, com maiores detalhes:
5.1 Análise do Clube de Ciências
Os alunos não possuíam um roteiro para guia, como é feito nos laboratórios
didáticos da nossa Universidade, onde os graduandos têm em mãos um roteiro
extenso e cansativo e onde o problema a ser resolvido está previamente
determinado pelo roteiro. Os alunos da graduação do curso de Física seguem as
instruções do roteiro passo a passo como uma verdadeira receita de bolo, de modo
que muito tempo é consumido na coleta de dados, montagem dos equipamentos e
cálculos para obter uma resposta já esperada. Sendo assim, a aula experimental é
pouco efetiva, pois não sobra tempo para análise e interpretação dos resultados
Observamos que os alunos não tiveram dificuldades em realizar a prática da
primeira aula e interagiam bastante uns com os outros e com o professor. Falavam
dos seus conhecimentos prévios relacionado com a atividade, fizeram muitas
perguntas e apresentaram muitas sugestões durante a realização do experimento.
Acredito que a simplicidade do experimento e o número reduzido de alunos tenham
contribuído para este bom resultado.
Na segunda aula, os alunos anteciparam várias características dos circuitos,
por exemplo, que a corrente elétrica era a mesma em todos os elementos do circuito
e a diferença de potencial total é a soma das diferenças de potencial nas
extremidades de cada um dos elementos. Sugeriram que utilizássemos o multímetro
para medir a diferença de potencial nas extremidades das lâmpadas no circuito
montado em serie, já que cada lâmpada do circuito apresentava um brilho diferente.
A teoria prevê que num circuito em serie o brilho das lâmpadas diminui (em relação
ao circuito de uma única lâmpada), mas cada uma delas tem o mesmo brilho.
Entretanto, no experimento, o brilho de cada uma das lâmpadas era ligeiramente
diferente. Foi explicado que os fabricantes dessas lâmpadas não tiveram a
preocupação de produzir lâmpadas exatamente iguais.
5.2 Análise das aulas do CEAL
Estavam presentes seis dos oito alunos que participavam do projeto naquele
ano. Pedi que se organizassem em grupo para a realização do experimento.
Observei que apesar dos integrantes de cada grupo ter em mãos o roteiro,
eles não sabiam como proceder, tiveram dificuldades de realizar a atividade
experimental com o material disponível na bancada. Com isso, tive que descrever o
bastante, fazendo perguntas do tipo: “depois que eletrizei a haste por meio da eletrização por atrito as cargas vão ficar para sempre aqui?”. Durante o experimento
eu fazia perguntas acerca do que eles estavam observando, favorecendo a troca
entre o professor e cada um dos estudantes. Os alunos realizaram e verificaram
suas previsões, durante o experimento. A descrição da experiência estava simples e
de fácil compreensão. Além disso, o material disponível era de fácil manuseio. O
roteiro permitiu que os estudantes estabelecessem relações entre o fenômeno
observado nos materiais que estavam manipulando e os conceitos estudados na
aula expositiva. Além disso, a aula teórica foi introduzida com uma contextualização
da Física dentro de uma abordagem histórica.
Na segunda aula, a maioria dos participantes da prática de eletrização por
atrito estava ausente, além disso, havia um aluno que não estava presente na aula
anterior. Por isto, comecei esta segunda aula com uma revisão da aula anterior e
percebi que os alunos que tinham participado da primeira aula, recordavam os
conceitos de carga elétrica e de eletrização por atrito.
Não foi possível fazer uma avaliação comparativa entre a utilização ou não
dos roteiros, através da avaliação direta dos alunos. Elaboramos duas listas de
exercícios para este fim, mas não conseguimos reunir os alunos destes dois grupos.
Fizemos listas diferentes, porque o grupo do Clube de Ciências não estudou o
fenômeno de eletrização por indução e o grupo do CEAL não estudou circuitos
elétricos em série e paralelo. Esta avaliação seria aplicada em um sábado, quando a
Casa da Descoberta estaria aberta. Para motivar a participação destes alunos
planejamos além da avaliação, a realização de sessões do Planetário Inflável e
oficinas de caleidoscópio. Entramos em contato com os estudantes do Clube através
Descoberta no Colégio através de cartazes (ver apêndice 8.8). Infelizmente no dia
marcado, nenhum dos alunos apareceu. Acredito que um dos motivos para esta
ausência seja financeiro, pois teriam um gasto de passagem. Em relação aos
estudantes do CEAL, este projeto é realizado justamente após suas aulas para que
não tenham dificuldades de vir para a UFF.
Não conseguimos aplicar a lista 3 (ver apêndice 8.9) para os estudantes do
Clube. Porém conseguimos aplicar a lista para os alunos do CEAL.
Nossa última tentativa de avaliação foi realizada após a prova oral aplicada
pela professora Wanda. Quando cada aluno terminava a prova entrava em uma sala
e resolvia a lista de exercícios (ver apêndice 8.10).
Eles demonstraram boa vontade para resolver os exercícios e apresentaram
algumas dúvidas ora no enunciado ora nos conceitos.
Aplicamos listas de exercícios, com questões pertinentes aos temas
estudados, para os alunos do CEAL. Dos seis alunos presentes na primeira aula,
somente quatro devolveram a primeira lista. Já na segunda aula, dos quatro
estudantes presentes, apenas um devolveu esta lista. As listas foram entregues a
prof Wanda e corrigidas por mim..
A seguir comentaremos as respostas dos alunos do CEAL nas três listas
realizadas pelos mesmos.
Apresentamos na figura 3, um resumo dos acertos dos alunos em cada uma
das questões da primeira lista de exercícios. Das cinco questões, quatro eram de
múltipla escolha e uma discursiva (ver apêndice 8.4). Este exercício visa avaliar se
os estudantes entenderam o que são materiais condutores e isolantes. Com base
Figura 3: histograma do total de acertos por questões.
A segunda lista, como comentado anteriormente, foi realizada por apenas um
aluno e percebe-se que ele entendeu bem o fenômeno de eletrização por atrito e o
conceito de cargas, porém percebi que o conceito de eletrização por indução não
ficou muito claro para ele.
Percebemos na última lista, que os estudantes envolvidos nesse estudo tiveram bons resultados, mostrando que entenderam os conceitos estudados em sala de aula.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O Clube de Ciências é um exemplo de atividade que pode ser realizada no
contra turno pelo professor. É uma boa opção para a dificuldade enfrentada pelo
docente relacionada com o pouco tempo para desenvolver o programa exigido nas
escolas. Ele poderá assim, realizar atividades práticas, com um grupo menor de
alunos, neste horário extra.
A inserção de atividades práticas, nas oficinas realizadas nesse trabalho,
apresentaram bons resultados. Os estudantes envolvidos estavam motivados e
participativos durante as aulas. As aulas foram dinâmicas, com comentários e
perguntas dos alunos. Com base na avaliação feita pelas listas percebemos que o
resultado foi satisfatório. As atividades práticas facilitaram a aprendizagem de
conceitos novos para os alunos.
Como futura professora de física, planejo inserir atividades práticas em
minhas aulas, pois através dos resultados obtidos nesse trabalho pude constatar
que essa metodologia auxilia a reflexão do estudante, incentiva a fazer perguntas,
facilita a aprendizagem e motiva. Pretendo também desenvolver novas práticas
experimentais para trabalhar em sala de aula.
Com base nesse estudo, as escolas deveriam investir em laboratórios e
equipamentos para uma educação de qualidade e, assim motivar não só os alunos a
aprender, mas também possibilitar aos professores a fazer o uso dessa metodologia.
Quanto à utilização ou não dos roteiros discutido no texto é um fator a ser
considerado pelo professor. Pode ser difícil levar um turma muito agitada para
atividades o professor deve analisar os prós e contras do uso do mesmo. Para isto,
os fatores: tempo disponível para o cumprimento do seu programa, o número de
alunos de cada turma, a sua experiência e a forma de interação com os alunos, deve
7. REFERÊNCIAS
AXT, Rolando; MOREIRA, Marco Antonio. O Ensino Experimental e a Questão do
Equipamento de Baixo Custo. Revista de Ensino de Física, v. 13, p.97-103, dez.
1991.
BARREIRO, A. C. M.; BAGNATO, A. AULAS DEMONSTRATIVAS NOS CURSOS
BÁSICOS DE FÍSICA. Cad. Cat. Ens. Fís., Florianópolis, v.9, n.3: p.238-244,
dez.1992.
BORGES, A. T. Novos Rumos para o Laboratório de Ciências. Cad. Bras. Ens. Fís.,
v. 19, n.3, p.291-313, dez. 2002.
BRASIL, Ministério da Educação, Secretaria da Educação Média e Tecnológica.
Orientações Educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais:
ensino médio. Brasília: Ministério da Educação. Ciências da Natureza, Matemática e
suas Tecnologias. 2002.
BRASIL, Ministério da Educação. Conselho Nacional de Educação, Câmara de
Educação Básica: Resolução CNE/CEB 2/2012. Diário Oficial da União, Brasília, 31
de janeiro de 2012.
GASPAR, A.; MONTEIRO, I. C. C. Atividades Experimentais de Demonstrações em Sala de Aula: Uma Análise Segundo o Referencial da Teoria de Vygotsky.
MOREIRA, M. A. Mapas Conceituais e Aprendizagem Significativa. Rio Grande do
Sul : O Ensino, Revista Galáico Portuguesa de Sócio-Pedagogia e Sócio-Linguística,
Publicado em Revista Chilena de Educação Científica, revisado novamente em
2010.
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de Física, volume único. 6. Ed. São Paulo:
Scipione, 2006.
MOREIRA, M. A. Teorias de Aprendizagem. São Paulo: EPU, 1999.
NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica. Eletromagnetismo. 1 ed. São Paulo:
Edgard Blücher, 1997.
OLIVEIRA, R. I. R.; GASTAL, M. L. A. Educação Formal Fora da Sala de AULA –
Olhares sobre o Ensino de Ciências Utilizando Espaços Não-Formais. Encontro
Nacional em Pesquisa em Educação em Ciências, Florianópolis, nov. 2009.
Projetos de extensão Instituto de Física, UFF. Disponível em:
http://www.if.uff.br/pt/projetos-de-extensao. Acesso em: 03 de março de 2015.
SANTOS, Josiel A. Dificuldades na Aprendizagem de Matemática. 2007. 41 f.
Trabalho (Graduação/Especialização)- Faculdade de Matemática. Centro
Universitário Adventista de São Paulo, São Paulo, 2007.
SÉRÉ, M. G.; COELHO, S. M.; NUNES, A. D. O papel da experimentação no ensino
SILVA CAPISTRANO, K.; AQUINO, L. R. C.; A. A. M., MACÊDO; L. N., MACÊDO.
Importância do uso de Metodologias Modernas para Auxiliar o Processo Ensino-
Aprendizagem da Disciplina de Química. VII Congresso Norte Nordeste de Pesquisa
e Inovação. Tocantins, 2012.
Resultados PISA. Disponível em:
http://portal.inep.gov.br/internacional-novo-pisa-resultados. Acesso em: 25 de fevereiro de 2015.
Tabela PISA 2012. Disponível em: http://www.fdg.org.br/tag/fdg-pisa-2012/. Acesso
em: 25 de fevereiro de 2015.
THOMAZ, M. F. A experimentação e a formação de professores de ciências: uma
8. APÊNDICES
8.5 - ROTEIRO
Eletrização por Atrito
Material utilizado:
- Duas hastes de polipropileno - Uma haste de acrílico
- Um eletroscópio
- Um grampo para a haste, conectado a um fio metálico - agulha metálica
Objetivos
observar os fenômenos de atração e repulsão.
observar o aparecimento de cargas de sinais diferentes no processo de eletrização.
Introdução Teórica
Quando atritamos diferentes materiais entre si, ou seja, o esfregamos observamos que ocorre uma interação entre eles que pode ser de atração ou repulsão. Esta interação entre os corpos é de origem elétrica. Charles François em 1733 descobriu a existência de dois tipos diferentes de cargas elétricas quando mostrou que duas porções do mesmo material, o âmbar, eletrizadas por atrito, com tecido, repeliam-se. Já o vidro eletrizado atraía o âmbar eletrizado.
William Gilbert, um médico inglês, verificou que não somente o âmbar, mas diversas substâncias se eletrizavam ao serem atritadas. Como em grego a palavra âmbar é “elektron”, ele chamou esses materiais de elétricos. Daí nasceu também o nome eletricidade para esse ramo da Física.
Benjamin Franklin, um importante cientista do século XVIII, foi quem nomeou de carga positiva e de carga negativa as cargas elétricas. Além disso, Franklin observou que o processo de eletrização não cria cargas, apenas as transfere de um corpo para o outro. Normalmente um corpo é neutro, ou seja, possui o mesmo número de carga elétrica positiva e negativa; quando ele transfere carga de um dado sinal a outro corpo, fica carregado com carga de mesmo valor absoluto e sinal contrário.
Estudos realizados através dos tempos concluíram que, durante o processo de eletrização por atrito, há transferência de cargas negativas de um corpo para o outro.
Convencionou-se atribuir ao próton uma carga elétrica positiva e ao elétron uma carga elétrica negativa. Prótons e elétrons são partículas estáveis do átomo. Diversas experiências feitas com cargas positivas e cargas negativas comprovam que cargas elétricas de sinais opostos atraem-se e cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se.
Além da eletrização por atrito existem outros processos de eletrização. Eletrização por contato e eletrização por indução.
Tipos de materiais
Na eletricidade os materiais são classificados como condutores e isolantes. Um contemporâneo de Charles François, Stephen Gray, descobriu em 1729 que as cargas elétricas podiam ser transmitidas através de materiais condutores, ao passo que tendiam a permanecer retidas nos materiais isolantes.
Para que um material seja condutor de energia elétrica é necessário que ele possua portadores de carga elétrica livres; elétrons que caminham facilmente em sua superfície. Estes elétrons, chamados de elétrons livres, estão fracamente ligados ao núcleo do átomo. Portanto, os metais são bons condutores, pois possuem muitos elétrons livres.
Já os materiais isolantes ou dielétricos, ao contrário dos condutores, não possuem elétrons livres (ou o n° de elétrons livres é relativamente pequeno). Nesses materiais não há mobilidade para os elétrons caminharem em sua superfície, pois eles estão fortemente ligados ao núcleo do átomo. Portanto, o deslocamento da carga elétrica através de materiais dielétricos é bem menor do que em materiais condutores. No final da prática, estudaremos as diferenças de comportamento em materiais condutores e isolantes.
Procedimento Experimental
1. Coloque o grampo metálico no centro de uma haste de polipropileno e atrite uma
de suas metades com papel. Em seguida, pendure a haste no suporte do eletroscópio sem tocar na parte atritada para evitar descarregá-la. A haste deve ficar horizontal e aproximadamente perpendicular ao pé do suporte de eletroscópio.
2. Atrite com papel uma metade da outra haste de polipropileno. Aproxime- a da
metade carregada da haste pendurada na balança, sem tocá-la.
3. Repita o experimento com a haste acrílica.
4. Coloque a agulha metálica no suporte do eletroscópio, de modo que o extremo
maior fique para baixo e a posição de equilíbrio estável seja com a agulha na vertical.
5. Aproxime e afaste a haste carregada de polipropileno do eletroscópio, tomando o
Perguntas:
1. Por que não pode tocar na parte atritada das hastes durante a experiência? 2. Descreva o que você observou e veja a que conclusões se pode chegar a partir
de suas observações sobre as forças entre corpos carregados.
3. Cargas positivas podem ser transferidas de um corpo para outro? 4. Por que ao mudarmos as hastes ocorre repulsão ou atração?
5. Se atritarmos objetos de mesmo material é possível serem eletrizados?
6. Quando você colocou a agulha no suporte e depois aproximou ou afastou a haste
de polipropileno ocorreu um outro processo de eletrização, chamado de eletrização por indução. Como tarefa de casa pesquise o que é este fenômeno.
Referências bibliográficas
RAMALHO JUNIOR, Francisco, FERRARO, Nicolau Gilberto, TOLEDO SOARES, Paulo Antônio. Os fundamentos da Física. 6ª Edição, Editora Moderna.
MÁXIMO, Antônio, ALVARENGA, Beatriz. CURSO de FÍSICA, Editora Scipione, 6ª Ed.; 2006.
8.6 - LISTA 1 ELETRIZAÇÃO POR ATRITO
1. Uma bola de pingue-pongue, recoberta com papel alumínio e suspensa por um fio isolante, é atraída por um bastão de plástico carregado negativamente. Você pode concluir que:
a. Tem carga positiva b. Não esta carregada c. Tem carga negativa
d. Tem carga negativa ou não esta carregada
2. Ao atritar uma barra de vidro com um pano de seda, estando ambos inicialmente neutros, verifica-se que:
a. A barra e a seda ficam descarregadas. b. A seda fica eletrizada e a barra neutra c. A barra fica eletrizada e a seda neutra.
d. A barra e a seda eletrizam-se com cargas de sinais iguais. e. A barra e a seda eletrizam-se com cargas de sinais opostos.
3. Três bolas metálicas podem ser carregadas eletricamente. Observa-se que cada uma das três bolas atrai, separadamente, cada uma das outra duas. Três hipóteses são apresentadas:
I) Apenas uma das bolas está carregada. II) Duas das bolas estão carregadas. III) As três bolas estão carregadas.
O fenômeno pode ser explicado:
a. Somente pela hipótese I. b. Somente pela hipótese II. c. Somente pela hipótese III. d. Somente pela hipótese II ou III e. Somente pela hipótese I ou II
4. Por que não conseguimos eletrizar por atrito um corpo metálico, se estivermos segurando-o com a mão?
5. Passando-se um pente nos cabelos verifica-se que ele pode atrair pequenos pedaços de papel. A explicação mais coerente para este fato é que, ao passar o pente nos cabelos, ocorreu:
a. Eletrização do pente e não dos cabelos, que faz cargas passarem aos pedaços de papel e atrai os mesmos.
b. O aquecimento do pente por atrito, provocando convecção do ar e, por isso, o pedaço de papel sobe em direção ao pente.
c. Aquecimento do pente, com consequente eletrização do ar próximo, que provoca o fenômeno descrito.
d. Eletrização do pente, que induz cargas no papel, provocando a sua atração.
e. Eletrização do pente, que agora passa a ser atraído pelos pedaços de papel que sempre estão eletrizados.
