RESUMO
Apresenta-se o trabalho final da disciplina Introdução à Pesquisa em Ensino de Física, ofertada no 8º semestre do curso de Licenciatura em Física do Instituto Federal do Paraná,
Campus Paranaguá. Foi elaborada uma proposta de ensino a ser desenvolvida em aulas de
Física no ensino médio com o objetivo de utilizar o enfoque Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) na aplicação de atividades relacionadas com os conteúdos sobre dilatação térmica e fibra óptica, os quais são contextualizados com eventos ocorridos na cidade Paranaguá - Paraná. Para o desenvolvimento da proposta serão utilizadas quatro horas-aulas (200 minutos) para a apresentação dos conceitos e demonstrações experimentais. No último encontro, a aplicação de um questionário possibilitará verificar evidências da aprendizagem dos estudantes sobre os conceitos abordados, bem como a percepção dos estudantes sobre a proposta desenvolvida.
Palavras-chave: Abordagem CTS. Dilatação Térmica. Fibra Óptica.
O USO DA ABORDAGEM CIÊNCIA,
TECNOLOGIA E SOCIEDADE EM AULAS
DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO
Marlon de Oliveira Alves da Silva¹ , Caroline Dorada Pereira Portela²
¹
,²Instituto Federal do Paraná – Campus Paranaguá
¹e-mail: marlon_941@live.com
1 INTRODUÇÃO
O objetivo da educação formal é habilitar o aluno a compreender a realidade ao seu redor de forma crítica e consciente. Porém, a forma como são ministrados os conteúdos de ciências da natureza no ensino médio ainda é muito fragmentada, pois muitas vezes o professor não oferece ao estudante a oportunidade de contextualizar os conteúdos ministrados em sala de aula. Esta abordagem fragmentada das disciplinas não consegue responder questionamentos referentes ao desenvolvimento tecnológico, tornando mais difícil a interação do discente do ensino médio com o conteúdo (JUNIOR et al, 2014).
Nesse sentido, as pesquisas em ensino de Física propõem que questões contextualizadas com abordagem CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) podem oferecer ao professor a oportunidade de realizar um ensino de qualidade e alfabetizar os estudantes cientificamente e tecnologicamente. O enfoque CTS é constituído por estudos que apresentam uma análise interdisciplinar da ciência e da tecnologia no contexto social. Desse modo, essa abordagem foi introduzida no ensino de ciências na década de sessenta, com o objetivo de apresentar a ciência como uma atividade da humanidade e melhorar a compreensão dos estudantes sobre a natureza da ciência e o seu desempenho na sociedade (SOUZA e PEDROSA, 2011). O interesse por esse enfoque foi destacado em 1980 pelos países de primeiro mundo, motivando o Internacional Journal os Science Education a publicar uma edição especial tendo CTS como o foco (SOUZA e ZYLBERSZTAJN, 2005).
Apesar da importância do enfoque CTS, existe uma dificuldade em criar condições para que os professores de Física integrem estes conhecimentos com a sua prática docente, pois “... não podemos ser ingênuos e supor que “falando sobre” esses assuntos nos cursos de formação, os professores serão capazes de modificar suas aulas e propor atividades significativas de CTS para seus alunos” (VANNUCCHI, 2004, p.78).
Esta integração pode ser realizada através de organização de atividades nos cursos de formação que favoreçam a vivência de propostas inovadoras em situações de ensino e a reflexão didática dos professores sobre a sua própria prática docente (VANNUCCHI, 2004).
Neste trabalho, apresenta-se uma proposta elaborada na disciplina Introdução à Pesquisa em Ensino de Física para utilizar o enfoque CTS na aplicação de duas atividades em sala de aula, as quais estarão relacionadas com os conceitos de Óptica e Dilatação linear, com o objetivo de oferecer ao estudante do ensino médio a oportunidade de relacionar os conceitos aprendidos em sala de aula com a sua realidade. Apesar de serem assuntos de áreas diferentes da Física, o motivo da escolha destes temas está relacionado com a sua identificação na cidade de Paranaguá, sendo a aplicação dos conceitos de dilatação linear nos trilhos das Ferrovias e a instalação da Fibra Óptica em alguns bairros da cidade. Desse modo, além de utilizar o enfoque em CTS na aula, será também utilizada a interdisciplinaridade permitindo a unicidade das ciências, nesse caso a física e a história, através da apresentação do contexto histórico da construção da estrada de ferro de Paranaguá, o qual permite promover uma formação crítica e a unicidade das ciências (JULIO e BERGAMASCHI, 2009).
Desse modo, tendo o conhecimento da falta de interesse e na dificuldade no aprendizado em Física, que pode estar relacionado com aulas descontextualizadas e desvinculadas da realidade do aprendiz. A proposta elaborada pode mostrar uma das formas de solucionar este problema, apresentando a utilização da abordagem da Ciência, Tecnologia e a Sociedade (CTS) nas aulas de Física, que pode satisfazer alguns objetivos no estudo dos conceitos físicos, alfabetizando cientificamente e tecnologicamente o estudante do ensino médio. Desse modo, o uso de contextualizações com enfoque em CTS pode também oferecer ao professor, a oportunidade de melhorar a sua prática docente e estimular seus alunos para o aprendizado na Física.
Em resumo, esta proposta apresenta uma forma diferente de ensinar alguns conceitos físicos, com o objetivo de avaliar a contribuição do enfoque em CTS para a aprendizagem dos estudantes, através de atividades em sala de aula que ofereçam aos alunos a oportunidade de relacionarem os conceitos físicos com as tecnologias que estão inseridas no cotidiano.
2 DESENVOLVIMENTO 2.1 Revisão de literatura
Para elaborar esta proposta, sem a intenção de esgotar a produção sobre o tema, realizou-se uma pesquisa nos principais meios de divulgação da pesquisa em ensino de Física, como Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências e outros. Buscou-se pelas palavras-chave CTS, Física e Ensino Médio, pesquisas ou propostas para o ensino de Física com enfoque em CTS, porém não foi definido um período específico para localizar as publicações. Na sequência apresentamos alguns dos trabalhos sobre essa temática.
Auler e Delizoicov (2003) apresentam uma investigação sobre a relação de CTS na formação do docente, cujo objetivo é identificar a compreensão de alguns professores de Ciências sobre interações entre CTS com a finalidade de respaldar ações no processo de formação inicial de professores. Para superar as considerações inconsistentes e as lacunas no processo formativo, os autores realizaram entrevistas com algumas problematizações para que os professores identificassem a interação de CT na sociedade, como por exemplo, a fome cuja solução poderia ser os produtos geneticamente modificados.
Júnior et al (2010) apresentam uma pesquisa realizada através de uma intervenção em uma escola pública da cidade de Juazeiro do Norte, tendo como sujeitos da pesquisa 40 alunos de uma turma de 3º ano do ensino médio. O objetivo da pesquisa era trabalhar o tema de Energia com a temática CTS, utilizando mídias para investigar o conhecimento dos estudantes, dessa forma o estudo foi realizado em duas etapas. Inicialmente foi analisado o conhecimento prévio dos estudantes. No segundo momento foi apresentado o conceito de energia com o uso de novas tecnologias como computador e vídeos, após a aula foi aplicado um segundo questionário para analisar a mudança espontânea das concepções dos estudantes. A partir das análises os autores identificaram a importância da inclusão da CTS no ensino de
Física enfatizando o uso de novas tecnologias da informação e da comunicação, tornando a aprendizagem mais significativa.
Quanto à metodologia da aplicação do enfoque CTS, foram identificadas formas diferenciadas para o desenvolvimento como o uso de histórias em quadrinhos apresentado por Souza et al (2014). Este artigo apresenta uma nova metodologia de ensinar Física através de histórias em quadrinhos com objetivo de estimular o estudante à leitura e tornando-o alfabetizado científica e tecnologicamente. Os quadrinhos apresentados estão relacionados à Óptica, pois segundo os autores esse tema não é muito explorado em quadrinhos. As HQs possuem um enfoque em CTS para formar alunos críticos e atuantes na sociedade.
Para alfabetização científica e estimulação na escrita e leitura, podemos destacar o relato dos bolsistas do PIBID da Licenciatura de Física da Universidade Católica de Brasília (HUNSCHE et al, 2016). No relato é apresentada a metodologia da aplicação da atividade sobre usinas elétricas. Primeiramente, os bolsistas apresentaram questões reais, nas quais os estudantes poderiam perceber a necessidade de outros conhecimentos para a compreensão dos conceitos. No segundo momento, os conhecimentos foram organizados para a compreensão dos temas. Para finalizar os discentes do ensino médio produziram um texto referente ao funcionamento das termoelétricas, no qual foi avaliada a estruturação das ideias dos estudantes sobre esse tema.
Uma das dificuldades dos estudantes em aprender Física ou um dos motivos da falta de interesse pode ser a metodologia do professor, que muitas vezes não relaciona os conceitos com a realidade do estudante, tornando a aula monótona e sem sentido com um conjunto de fórmulas que não contribuem muito com a aprendizagem. Assim, existem aspectos que poderiam ser melhor explorados em aula, como algumas aplicações que poderiam estimular o interesse do aluno pela ciência utilizando instrumentos que estão presentes na vida dos estudantes como HQs, computadores para simulações e vídeos para demonstrações. Dessa forma, as aulas ou atividades com enfoque em CTS oferecem ao estudante a oportunidade de relacionar os conceitos aprendidos em sala de aula com a sociedade e as tecnologias e talvez aplicá-los em situações diferentes com possíveis problematizações feitas pelo professor, essa metodologia torna a aprendizagem mais significativa.
2.3 Atividades Propostas
O planejamento das atividades propostas prevê que sejam utilizadas quatro horas-aulas, divididas em três etapas: uma para os conteúdos de dilatação térmica, outra para fibra óptica e uma atividade avaliativa na terceira etapa para finalizar a proposta didática.
Para ambos os conteúdos estão previstas apresentações com utilização de slides para auxiliar na introdução e abordagem do contexto histórico, assim como atividades experimentais demonstrativas que permitem aos estudantes visualizarem os fenômenos explicados teoricamente.
2.3.1 Dilatação Térmica
Inicialmente, apresenta-se o contexto histórico da construção da estrada de ferro de Paranaguá, no qual serão abordados os seguintes pontos:
I) A história de Paranaguá: desde a chegada dos colonizadores na cidade em 1578 até a fundação em 1648, sendo considerada a cidade mais antiga do Paraná e a principal do litoral paranaense.
II) A visita de D. Pedro II, em 1880, para o lançamento da pedra fundamental do edifício da Estação Ferroviária.
III) A inauguração da estrada de ferro em 02 de fevereiro de 1885, a qual é o motivo de orgulho na engenharia nacional. (PARANAGUÁ, 2016)
Após o contexto histórico da estrada de Ferro de Paranaguá, será apresentada aos estudantes a existência de um pequeno intervalo que podia ser observado nas ferrovias antigas, o qual impossibilita a deformação dos trilhos evitando acidentes, como mostra a Figura 1.
(a) (b)
Figura 1. Estrada de Ferro. (a) Juntas de Dilatação. (b) Dilatação dos trilhos Fonte: PSCHEIDT, 2016.
A fim de demonstrar o fenômeno de dilatação térmica, será construído um aparato experimental, no qual serão utilizados os seguintes materiais: um fio metálico (que pode ser um arame), dois suportes, um cubo de madeira ou metal para servir como massa, uma vela e uma régua, como mostra a Figura 2.
Figura 2. Esquema do aparato experimental Fonte: Autoria própria, 2016.
Para apresentar o efeito da dilatação, será aquecido o fio com uma vela e ao medir a distância “d” entre a massa e superfície, o objetivo é verificar como a distância diminuiu.
2.3.2 Fibra Óptica
Na aula de Fibra Óptica, seria comentado sobre as instalações de fibra óptica nos bairros de Paranaguá, o que representa uma evolução dos sistemas de comunicação, garantindo um nível elevado de transmissão de sinais, voz e vídeo (MATA, 2011). Na sequência, seria apresentada aos estudantes a composição do cabo de fibra óptica, o qual é composto por uma haste de vidro muito fina, sendo dividido em duas regiões concêntricas denominadas de casca e núcleo, no qual o cabo de fibra pode ser coberto por uma capa que ofereça resistência mecânica (TELTEQ TELECOM, 2014), como mostra a Figura 3.
Figura 3. Fibra Óptica. Fonte: TELTEQ TELECOM, 2014.
Após apresentar a estrutura, seria explicado o conceito físico no funcionamento da fibra óptica, no qual a luz injetada no núcleo da fibra sofre reflexão interna total causada pela diferença entre os índices de refração do núcleo e da casca (TELTEQ TELECOM, 2014). Em
resumo, em umas das extremidades do cabo óptico incide um feixe de luz que percorre todo cabo através de sucessivas reflexões até o seu destino (MATA, 2011).
Para demonstrar o fenômeno de reflexão total da luz, será construído um aparato experimental com materiais como laser, garrafa PET e água. O aparato experimental terá que ser apresentado montado aos estudantes. Desse modo, será utilizado um prego para um orifício na parte lateral inferior da garrafa PET. Em seguida, deve-se incidir um feixe de luz do laser no outro lado da garrafa, assim a luz do laser sofre reflexão total na água (PERUZZO, 2012), como mostra a Figura 4.
Figura 4. Reflexão total do laser no jato de água. Fonte: o Autor, 2016.
No final da demonstração de reflexão total, será aplicado o seguinte questionário para que os estudantes relacionem alguns conceitos físicos com a aplicação tecnológica apresentada na sala de aula:
1) Você acha que a Disciplina de Física pode contribuir para uma melhor compreensão das tecnologias presentes no seu cotidiano? Se sim, como? Se não, por quê?
2) Qual é a sua opinião sobre a abordagem dos conceitos de dilatação térmica e da fibra óptica?
3) As Tecnologias se fazem presentes cada vez mais em nossas vidas. A Física é uma área da ciência que contribui muito para esse desenvolvimento. Atualmente a Fibra Óptica vem substituindo cada vez mais os filamentos de cobre. As suas vantagens são a grande quantidade de informações que podem ser transmitidas e a eficiência na entrega de dados. Explique com suas palavras o funcionamento da fibra óptica.
4) Em nosso cotidiano existem inúmeras situações que envolvem a dilatação térmica dos materiais. Como por exemplo, quando colocamos uma quantidade de chá muito quente em um copo de vidro, pode ocorrer de ele trincar. O que você entende por dilatação térmica?
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
As atividades apresentadas neste trabalho, além de auxiliar o professor em analisar a aprendizagem dos estudantes através de aulas com enfoque em CTS, também oferecem a oportunidade de relacionar os conceitos físicos com as tecnologias presentes no seu cotidiano, visando à alfabetização científica e tecnológica dos estudantes.
A aplicação de atividades com abordagem CTS é de grande importância na prática docente, pois possibilita ao estudante compreender melhor o mundo em que se encontra. Desse modo, os conceitos físicos associados com diversas informações sobre os princípios de funcionamento de tecnologias podem despertar o interesse para a aprendizagem no ensino de Física (SILVEIRA e MELO, 2014).
O questionário tem como objetivo oferecer evidências da compreensão dos estudantes sobre os conceitos físicos presentes nos trilhos de trem e na fibra óptica. Na primeira questão do questionário, o estudante pode apresentar a relação da Física com as situações do cotidiano. Desse modo, esta questão também responde perguntas de vários estudantes: “por que tenho que estudar a Física?”.
Na segunda questão, espera-se que o estudante apresente a opinião sobre a dinâmica das aulas, apontando a contribuição que as atividades trouxeram para a sua compreensão dos conceitos ou sugestões para o desenvolvimento de novas atividades.
Na terceira questão, o estudante terá que explicar o funcionamento da fibra óptica, na qual poderá utilizar as informações apresentadas na aula e na demonstração, citando os materiais que constituem a fibra e descrevendo o processo da transmissão da luz no núcleo de vidro pelo princípio da reflexão total da luz.
Na última questão, o estudante terá que expor a sua compreensão sobre a dilatação térmica, apontando a relação entre o aumento das dimensões de um corpo com aumento da temperatura, podendo citar também o que foi observado na demonstração da Figura 2.
Para o planejamento das atividades apresentadas neste trabalho, primeiramente foi pesquisado artigos sobre o enfoque CTS em sites de ensino de Física, como Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências e outros, os quais forneceram definições, contexto histórico e aplicações em várias atividades. Após a pesquisa bibliográfica, procurou-se identificar elementos da cidade de Paranaguá que envolviam conceitos físicos e tecnológicos, os quais estão presentes no cotidiano do estudante. Desse modo, foram escolhidos os temas Dilatação linear e Fibra Óptica que são
aplicados nos trilhos das ferrovias e na tecnologia da informação e comunicação. O planejamento desta proposta oferece a oportunidade de refletir sobre a futura carreira e buscar ferramentas para solucionar alguns problemas no ensino aprendizagem com auxílio da interdisciplinaridade.
REFERÊNCIAS
AULER. D.; DELIZOICOV. D. Ciência-Tecnologia-Sociedade: relações estabelecidas por professores de ciências. IV ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM
EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS, 2003. Disponível em:
<http://fep.if.usp.br/~profis/arquivos/ivenpec/Arquivos/Orais/ORAL051.pdf>. Acesso em: 29 Ago. 2016.
HUNSCHE, C. et al. Produção de textos no ensino de Física. 2016. Disponível em: <https://www.google.com.br/webhp?sourceid=chromeinstant&ion=1&espv=2&ie=UTF8#q= produ%C3%A7%C3%A3o+textual+no+ensino+de+fisica+>. Acesso em: 16 Dez. 2016.
JULIO. A.; BERGAMASCHI. E. O movimento Ciência, Tecnologia, Sociedade e
Ambiente (CTS-A) e a Interdisciplinaridade: o desafio da formação crítica. 2009
Disponível em: <http://www.unimep.br/phpg/mostraacademica/anais/7mostra/5/216.pdf>. Acesso em: 17 Dez.2016.
JÚNIOR. J et al. O estudo de energia: uma experiência de ensino na perspectiva CTS
e o uso de mídias. 2010. Disponível em:
<http://www.if.ufrgs.br/eenci/artigos/Artigo_ID94/v5_n1_a2010.pdf>. Acesso em: 29 Ago. 2016.
JUNIOR, E. et al. Questões interdisciplinares com enfoque em CTS: uma proposta
para o ensino médio. 2014. Disponível em:
<http://www.lajpe.org/march14/05_LAJPE_860_Edmundo_Rodrigues.pdf>. Acesso em: 01 Dez. 2016.
MATA, A. O que é Fibra Óptica e como funciona?, 2011. Disponível em : <https://www.oficinadanet.com.br/artigo/redes/o-que-e-fibra-otica-e-como-funciona>. Acesso em: 29 Ago. 2016.
MOREIRA. M.; ROSA. P. Pesquisa em Ensino: Métodos Qualitativos e
Quantitativos, 2016. Disponível em: <https://www.if.ufrgs.br/~moreira/Subsidios11.pdf>.
Acesso em : 16 Dez. 2016.
PARANAGUÁ. PREFEITURA MUNICIPAL. A História. Disponível em: http://www.paranagua.pr.gov.br/conteudo/a-cidade/historia. Acesso em: 29 Ago. 2016.
PERUZZO, J. Experimentos de Física Básica: Termodinâmica, Ondulatória &
Óptica. 1ª edição. Livraria da Física, São Paulo, 2012.
PSCHEIDT, A. Dilatação térmica, o que é, o que causa?. 2016. Disponível em:
<http://parquedaciencia.blogspot.com.br/2013/08/dilatacao-termica-o-que-e-o-que-causa.html>. Acesso em : 09 Dez. 2016
SILVEIRA, A. F.; MELO, J. Intervenções Didáticas com a abordagem CTS para o
ensino da Óptica Geométrica, 2014.Disponível em:
<https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ahUKE wi_lfKV6OrQAhUCEJAKHbMJAk4QFggcMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.oei.es%2Fhis torico%2Fcongreso2014%2Fmemoriactei%2F906.pdf&usg=AFQjCNFq3QpE8RjzleXG9615 qTF3xZQ-7w&cad=rja>. Acesso em : 08 Dez. 2016
SOUZA, E et al. Usando física em quadrinhos para discutir a diferença entre
inversão e reversão da imagem em um espelho plano. Caderno Brasileiro de Ensino de
Física, v. 31, n. 3, p. 601-613, dez. 2014. Disponível em: <https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/5165320.pdf>. Acesso em : 28 Ago. 2016.
SOUZA, F.; PEDROSA. E. O Enfoque CTS e a Pesquisa Colaborativa na
Formação de Professores em Ciências, 2011. Revista Amazônica de Ensino de Ciências.
Disponível em: <http://www.revistas.uea.edu.br/download/revistas/arete/vol.4/arete_v4_n07-2011-p.24-33.pdf>. Acesso em: 15 Dez. 2016.
SOUZA, S; ZYLBERSZTAJN, A. O enfoque ciência, tecnologia e sociedade e a aprendizagem centrada em eventos. PIETROCOLA. M. (Org.). Ensino de Física: Conteúdo, metodologia e epistemologia em uma concepção integradora. 2ª edição, UFSC, Florianópolis, 2005. P. 171-196. Cap.8.
TELTEQ TELECOM. Princípios de funcionamento e tipos de fibra óptica, 2014. Disponível em : <https://telteq.wordpress.com/2014/12/23/principio-de-funcionamento-e-tipos-de-fibra-optica/>. Acesso em: 08 Dez.2016.
VANNUCCHI, A. A Relação Ciência, Tecnologia e Sociedade no Ensino de Ciências. In: CARVALHO, A. (Org.). Ensino de Ciências: Unindo a Pesquisa e a Prática. Thomson Learning, São Paulo, 2004.
