UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE FÍSICA
LICENCIATURA EM FÍSICA
BEATRIZ ANDRADE DI PUGLIA
PROPOSTA DO USO DE DEMONSTRAÇÃO EM SALA DE AULA PARA ILUSTRAÇÃO DE CONCEITOS BÁSICOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA
NITERÓI 2012
BEATRIZ ANDRADE DI PUGLIA
PROPOSTA DO USO DE DEMONSTRAÇÃO EM SALA DE AULA PARA ILUSTRAÇÃO DE CONCEITOS BÁSICOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA
Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Física - Licenciatura da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obtenção do Grau de Licenciado.
Orientador: PROFESSOR DOUTOR PAULO ACIOLY MARQUES DOS SANTOS
D596 Di Puglia, Beatriz Andrade
Proposta do uso de demonstração em sala de aula para ilustração de conceitos básicos da Óptica geométrica / Beatriz Andrade Di Puglia ; orientador: Paulo Acioly Marques dos Santos. –- Niterói, 2012.
31 f. : il.
Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Física) – Universidade Federal Fluminense. Instituto de Física, 2012.
Bibliografia: f. 30-31.
1.ENSINO DE FÍSICA. 2.ENSINO POR DEMONSTRAÇÃO. 3.ÓPTICA GEOMÉTRICA. I. Santos, Paulo Acioly Marques dos, Orientador. II.Universidade Federal Fluminense. Instituto de Física,
Instituição responsável. III.Título. CDD 530.07
BEATRIZ ANDRADE DI PUGLIA
PROPOSTA DO USO DE DEMONSTRAÇÃO EM SALA DE AULA PARA ILUSTRAÇÃO DE CONCEITOS BÁSICOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA
Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Física - Licenciatura da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obtenção do Grau de Licenciado.
Aprovada em julho de 2012.
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________________________________ Prof. Dr. Paulo Acioly Marques dos Santos
UFF
___________________________________________________________________________ Prof. Ms. Eden Vieira Costa
UFF
___________________________________________________________________________ Profª. Drª. Isa Costa
É com uma alegria, que hoje não cabe no meu coração, que dedico esta monografia, Aos meus pais, Marcelo Peron Di Puglia e Rosemayre Andrade Di Puglia, Ao meu namorado, Rosembergue Brasileiro da Rocha Freire Júnior, A todos os meus professores e amigos que conquistei no decorrer da graduação.
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar a Deus, por ter me capacitado a cursar a graduação que eu sonhava.
Agradeço aos meus pais, não só por terem custeado as minhas vindas à faculdade, mas sim por terem acreditado que eu chegaria até ao fim.
Aos meu orientadores de Iniciação à Docência Doutor Jorge Simões de Sá Martins e Doutor José Roberto da Rocha Bernado Júnior, por terem me orientado na minha trajetória no meio acadêmico e terem me inspirado a prosseguir no meio acadêmico.
Ao meu orientador professor Doutor Paulo Acioly Marques dos Santos, por ter sido o mestre que eu precisei durante a fase da minha monografia.
Aos meus professores de estágio Doutor Sérgio Duarte e Doutor Marcos Braga do CEFET/RJ e Jane da Escola Municipal Aurelino Leal, que juntos me ensinaram muito sobre a vida profissional e me incentivaram a almejar o mestrado acadêmico, e que se tornaram verdadeiros exemplos de professores.
Ao meu namorado Rosembergue Brasileiro da Rocha Freire Júnior, por te me acompanhado, me apoiado e colaborado durante toda a minha graduação.
Ao meu amigo Diulei da Silva Cruz Choté, pelas conversas sobre nossas perspectivas acadêmicas e profissionais ao longo do curso.
A todos os meus professores que ao longo da graduação me ensinaram a valorizar o curso de Licenciatura em Física, de maneira particular a professora Mestre Lúcia da Cruz de Almeida. A todos os meus amigos com quem que ao longo do curso pude vivenciar alegrias e tristezas, conquistas e derrotas, e de quem guardarei lembrança com muito carinho!
“Meu filho, se entrares para o serviço de Deus, permaneçe firme na justiça e no temor, humilha teu coração, espera com paciência, dá ouvidos e acolha as palavras de sabedoria; não te pertubes no tempo da infelicidade, sofre as demoras de Deus; dedica-te a Deus, e espera com paciência, a fim de que no derradeiro momento tua vida se enrriqueça.
Aceita tudo o que te acontecer. Na dor, permanece firme; Pois é pelo fogo que se experimentam o ouro e a prata, E os homens agradáveis a Deus, pelo caminho da humilhação. Põe tua confiança em Deus e ele te salvará;
Orienta bem o teu caminho e espera nele. Conserve o temor nele até na velhice.” (Eclo 2, 1-6)
RESUMO
Neste trabalho é apresentado a Proposta do uso de demonstração em sala de aula para ilustração de conceitos básicos da Óptica Geomética, ou seja, uma sugestão de recurso didático, baseado em resultados de pesquisas quanto à eficácia do ensino de Física nos dias de hoje através da demontração de conceitos de fenômenos físicos. Utilizar a demonstração como motivação para alunos e professores, não se limitando ao uso de um laboratório didático e fornecendo ferramentas necessárias para que o estudante no futuro possa exercer sua cidadania com plena consciência. Além do uso da demonstração, utilizamos também o recurso do uso dos livros didáticos recomendados pelo PNLD (Programa Nacional do Livro Didático), com a finalidade de auxiliar o professor em sua aula de demonstração, podendo o aluno utilizar estes livros como material de aprofundamento para seus estudos em casa.
ABSTRACT
In this work it is presented a Proposal of the demonstration use in class room to ilustrate basic concepts of geometric optics. That is, a suggestion of a teching resource based on results of researches about the effectiveness of physics teaching, through the demonstration of concepts related to physical phenomena. We use the demonstration as motivation for students and teachers, not limted to the use of a laboratory but providing necessary tools for the sutdent in the future can exercise his citizenship with full consciouness. Beside the use of demonstration, we also explore the textbooks as resources; those recommended by the PNLD (National Didatic Book Program), with the goal of helping teacher in his demonstration class, allowing the student to use these books as material for futher studies at home.
SUMÁRIO
1
MOTIVAÇÕES……….. 112
INTRODUÇÃO ……….12
3
O PROGRAMA NACIONAL DO LIVRO DIDÁTICO – PNLD NO BRASIL ………...144
DIRETRIZES PARA O ENSINO DE FÍSICA………..175
USO DA DEMONSTRAÇÃO DE FENÔMENOS FÍSICOS EM SALA DE AULA NO ENSINO MÉDIO ………...….206
DEMONSTRAÇÃO DOS CONCEITOS BÁSICOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA COM ESPELHOS (PLANO E CÔNCAVO) E UMA LENTE CONVERGENTE ……….….227
COMENTÁRIOS E CONCLUSÕES ……….………291
MOTIVAÇÕESA escolha pelo tópico de Óptica Geométrica se deve ao fato de que durante o meu Ensino Médio eu não estudei esse assunto, por ser um tema de vestibular e pela sua presença no nosso cotidiano. Por insegurança em relação ao assunto decidi me aprofundar, da mesma maneira que me dediquei a outros temas durante os cursos das Físicas básicas, considerando que em pouco tempo pretendo estar no mercado de trabalho e Óptica Geométrica é um tema que se encontra no guia de livros didáticos do Programa Nacional do Livro Didático - PNLD 2012 e até o final do ano de 2011 se encontrava no Currículo Mínimo do Estado do Rio de Janeiro. Porém, no início do ano de 2012, o Currículo Mínimo do RJ foi alterado, sendo retirado, os tópicos de Óptica Geométrica no entanto, nos livros didáticos que as escolas públicas adotaram constam este assunto, o que ao meu ver implicou em desperdício de tempo e recursos públicos.
O uso do recurso da demonstração de fenômenos físicos é devido à vivência durante os dois últimos anos, como estagiária no CEFET/RJ e bolsista do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência – PIBID, onde presenciei o quanto que este recurso pode cativar e motivar um aluno. As aulas da graduação de Práticas Pedagógicas Educacionais e Produção de Material Didático e Estratégias para o Ensino de Física I e II, me fizeram refletir sobre os saberes docentes. E é motivada por tudo isso que foi listado, que escolhi como título dessa mponografia a Proposta do uso da demontração dos conceitos básicos da Óptica Geométrica.
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INTRODUÇÃODiante de toda a vivência como bolsista do PIBID, no estágio supervisionado e como aluna da escolar regular, pude constatar a dificuldade que o professor tem em ensinar. Além disso, qualquer cidadão nos dias de hoje possui a consciência da realidade que se encontra o ensino no Brasil. O quadro em que a educação se encontra não é culpa do governo, da sociedade, da universidade, da escola, do professor e nem do aluno, é uma realidade que devemos encarar para superá-la.
No entanto há um certo tempo que se vem pensando na situação em que se encontra a educação no Brasil. Um resultado dessa preocupação foi a aprovação da Lei de Diretrizes e Bases de 1996 – LDB (Brasil, 1996) e o Plano Nacional de Livros Didáticos - PNLD. A LDB afirma que o Ensino Médio é direito de todo cidadão e é considerado a etapa final da Educação Básica. Em seguida temos a implementação do PNLD no Brasil, para o professor e o aluno um material gratuito e acima de tudo de alta qualidade.
Temos a presença marcante de diversas pesquisas em como tornar as atividades de aula mais atraentes e motivadoras, levar o aluno a pensar, e a participar da construção da relação ensino-aprendizagem (HORNES, GALLERA, SILVA; 2009), (RESENDE, OSTERMANN; 2005) . Essas pesquisas vêm sendo realizadas buscando a melhoria no ensino como um todo, e no dias de hoje já é possível ter acesso a material didático que auxilia professores, tornando processo ensino-aprendizagem mais eficaz. Foi tendo em mente esses argumento que lançamos a proposta do uso da demonstração como recurso didático, um instrumento que é reconhecido como eficiente no processo de aprendizagem diante de diversos resultados de pesquisas relacionados a este assunto. Não tenho a pretensão de dizer que estas são soluções definitivas para os problemas. Mas, com professores qualificados, projeto político pedagógico adequado, alunos motivados e materiais de qualidade, é possível conseguirmos o que a LDB propõe: um ensino correto, eficiente que tenha como consequência formar cidadãos capazes de pensar e opinar sobre fatos do seu cotidiano, fornecer ferramentas para ingresso no mercado de trabalho e/ou até mesmo sua capacitação para ingresso no ensino superior.
Hoje temos recursos e materiais, para nos auxiliar nesta mudança. Na presente monografia é apresentado o recurso do uso da demonstração de fenômenos físicos, de forma um pouco mais específica e será ilustrado o uso de conceitos básicos da óptica geométrica em sala de aula.
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O PROGRAMA NACIONAL DE LIVRO DIDÁTICO - PNLD NO BRASILDiante de todas as políticas públicas educacionais nos últimos anos, o ensino médio se tornou acessível para todos, ou seja, hoje faz parte da educação básica do nosso país, o desafio maior é manter os ingressantes nessa etapa de ensino. O objetivo desse ensino é que ele ofereça uma aprendizagem significativa de modo a capacitar esses alunos a exercer sua cidadania, de sua inserção no mercado de trabalho, de continuar os estudos em nível superior, que sua aprendizagem seja significativa em todos os componentes curriculares e a formação contínua durante sua vida.
Tendo a disciplina de Física presente diante desse cenário, é necessário que professores e alunos das escolas trabalhem com materias didáticos de qualidade. É assim que se insere o Programa de Material Didático do Governo Federal (BRASIL, 2010), realizado no âmbito do MEC. Nesse caso, o PNLD, edição 2012 – Ensino Médio, assegura a disponibilização de obras didáticas para alunos do ensino médio das redes públicas escolares do País, aprovadas após um cuidadoso processo de avaliação (BRASIL, 2009, p.9).
O programa anterior ao PNLD 2012 Ensino Médio (p.9), foi o PNLEM (Programa Nacional do Livro Para o Ensino Médio), sendo que o novo programa abrange um conjunto maior de componentes curriculares, além de ter sido aperfeiçoado o processo de avaliação das obras submetidas.
A Física no ambiente escolar que conhecemos nos dias de hoje em geral é uma programação básica, seguida por tradição e de certa forma aceita pelos professores e escolas de todo o país. No entanto, essa disciplina deve buscar o equilíbrio entre a importância relativa dos tópicos de Física programados, considerando-os no âmbito da estrutura conceitual dessa disciplina científica, e a relevância vivencial e social desses conteúdos para os sujeitos em formação, ou seja, para nossos alunos do ensino médio. Os livros didáticos de Física aprovados no PNLD 2012 (p.10) são baseados nesse equilíbrio.
Para cada obra inscrita neste programa havia dois avaliadores, que analisaram os livros de forma independente. Os livros utilizados na análise estavam sem identificação de autores e de editoras, de forma que os avaliadores fossem imparciais. Após a decisão dos avaliadores, da coordenação da área, a coordenação adjunta de área e a representação técnica do PNLD 2012 na área, foram elaboradas as resenhas das obras e a explicação das obras excluídas. De posse dessas resenhas foi possível para os professores pudessem escolher a obra mais adequada à sua realidade e ao contexto escolar.
O processo da escolha da obra didática passa por dois momentos na avaliação da qualidade do livro: a que foi realizada por professores que trabalham na área de pesquisa em Ensino de Física; e a que os educadores das escolas realizam no ambiente escolar. Para que ocorra essa escolha nesse meio é recomendado que todos os professores que lecionam a disciplina de Física reúnam-se para estudar e debater as resenhas apresentadas no Guia do PNLD, de modo que juntos definam a obra que atende às definições, propostas e prioridades do Projeto Político Pedagógico da escola. Para que todo esse processo possa acontecer de modo democrático, coletivo, transparente e eficaz é necessário que os gestores das redes públicas e os gestores das unidades escolares ofereçam espaço e os mecanismos necessários.
Nesse sentido, pode-se considerar com condições necessárias mínimas à realização desse processo:
1) o acesso efetivo e facilitado, de todos os professores envolvidos, a todos os materiais relativos às obras didáticas recomendadas para a disciplina de Física; 2) a organização de espaços e tempos específicos para os estudos e as discussões coletivas referentes à escolha de obras didáticas, previstos no calendário regular de cada escola.”
(PNLD 2012 Ensino Médio, p.11)
Na seção 5 é apresentada uma justificativa para o uso de demonstração de fenômenos físicos em sala de aula, lembrando que um dos critérios de avaliação dos livros didáticos do PNLD são sugestões de experimentos a serem realizados em sala de aula.
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DIRETRIZES PARA O ENSINO DE FÍSICACom as diretrizes apresentadas nos Parâmetros Curriculares Nacionais Ensino Médio – PCNEM (BRASIL, 2000), o conhecimento de Física no Ensino Médio ganhou um novo sentido, ou seja, o de formar um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos para compreender, intervir e participar da sociedade. Então o conhecimento em Física não se restringe aos jovens que venham optar por carreiras ou faculdade relacionadas à área, isto porque terão adquirido a formação necessária para compreender e participar do mundo em que vivem.
Antes dos PCN já havia a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, onde nela encontramos a finalidade do Ensino Médio; na seção IV nos artigos 35 e 36 temos que:
Art. 35. O ensino médio, etapa final da educação básica, com duração mínima de três anos, terá como finalidades:
I - a consolidação e o aprofundamento dos conhecimentos adquiridos no ensino fundamental, possibilitando o prosseguimento de estudos;
II - a preparação básica para o trabalho e a cidadania do educando, para continuar aprendendo, de modo a ser capaz de se adaptar com flexibilidade a novas condições de ocupação ou aperfeiçoamento posteriores;
III - o aprimoramento do educando como pessoa humana, incluindo a formação ética e o desenvolvimento da autonomia intelectual e do pensamento crítico;
IV - a compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos produtivos, relacionando a teoria com a prática, no ensino de cada disciplina. Art. 36. O currículo do ensino médio observará o disposto na Seção I deste Capítulo e as seguintes diretrizes:
I - destacará a educação tecnológica básica, a compreensão do significado da ciência, das letras e das artes;
II - adotará metodologias de ensino e de avaliação que estimulem a iniciativa dos estudantes;…
§ 1º Os conteúdos, as metodologias e as formas de avaliação serão organizados de tal forma que ao final do ensino médio o educando demonstre:
I - domínio dos princípios científicos e tecnológicos que presidem a produção moderna; (BRASIL, 1996, p.15)
Mesmo com a LDB e com os PCNEM, onde temos bem definida a finalidade do Ensino Médio, o que encontramos hoje na rede de ensino são colégios com o objetivo de desenvolver o raciocínio de forma isolada, onde a compreensão mais profunda fica para os outros níveis de ensino, ou para um futuro inexistente. Este é um quadro que persiste em ficar na nossa sociedade. Mas nos dias de hoje já é possível observar muitos docentes mudando esse estilo de aula e alguns colégios já mudaram completamente até mesmo os seus Projetos Político Pedagógicos.
O que todos presenciamos e os próprios PCNEM afirmam é que professores, frequentemente apresentam o conteúdo de Física através de conceitos, leis e fórmulas, de forma desarticulada, sem ênfase no significado, distante do cotidiano do mundo dos alunos e professores. O aprendizado ocorre a partir da apresentação de fórmulas, seguindo para a
solução de exercícios repetitivos e mais matemáticos, perdendo o seu significado físico. Esperando-se que o aprendizado ocorra pela automatização ou memorização, como já dito anteriormente, seguindo um quadro que era adequado para uma outra época.
Sabemos que o conhecimento de Física adquirido ao longo do tempo pela humanidade é muito vasto, com isso foi feita uma seleção do que é mais fundamental ou importante que apresentar para os nossos jovens, e o que realmente seja significativo aprender. No entanto, o que tem acontecido é que a seleção do conteúdo de Física é feita basicamente como uma versão abreviada dos cursos de Física básica do ensino superior, ou seja, os conteúdos que constam no currículo.
Os PCNEM (p.26) vieram para mudar o quadro que encontramos presente em nossas escolas, com o objetivo de promover um conhecimento contextualizado e integrado à vida de cada jovem, apresentando uma Física que explique a queda dos corpos, o movimento da lua ou das estrelas no céu, o arco-íris, as imagens da televisão e as formas de comunicação. Com isso, o documento amplia o ensino de Física e não elabora novas listas de tópicos do conteúdo.
Os PCN+ (BRASIL, 2002) são um documento posterior aos PCN que vêm para colaborar apresentando seis temas estruradores com abrangência para organizar o ensino de Física:
F1 Movimentos: variações e conservações F2 Calor , Ambiente, Fontes e Usos de Energia
F3 Equipamentos Eletromagnéticos e Telecomunicações F4 Som, Imagem e Informação
F5 Matéria e Radiação F6 Universo, Terra e Vida
Dentro de cada tema são apresentadas atividades planejadas, que são sistematizadas em três ou quatro unidades temáticas. Com objetivo de apresentar elementos importantes para as atividades de planejamento, orientando escolhas e organizando ritmos de trabalho.
Como a proposta desta monografia é apresentar o uso da demonstração de conceitos básicos da Óptica Geométrica, é apresentado a seguir um esboço da unidade temática do tema F4 apresentado no PNC+(p.27-28), que se refere ao assunto que está sendo tratado:
Unidade 4.2: Formação e detecção de imagens
o papel da luz e as características dos fenômenos físicos envolvidos;
· associar as características de obtenção de imagens a propriedades físicas da luz, para explicar, reproduzir, variar ou controlar a qualidade das imagens produzidas; · conhecer os diferentes instrumentos ou sistemas que servem para ver, melhorar e ampliar a visão: olhos, óculos, telescópios, microscópios etc., visando utilizá-los adequadamente.
Na próxima seção são apresentadas as justificativas para a utilização do uso da demosntração de fenômenos físicos em sala de aula, baseado nesta unidade temática do PCN+ mostrado acima.
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USO DA DEMONSTRAÇÃO DE FENÔMENOS FÍSICOS EM SALA DE AULA NO ENSINO MÉDIOO uso de demonstrações de fenômenos físicos em sala de aula, é um recurso que a partir dos anos 70 do século passado, museus e centros de ciências começaram a utilizar, encantando seus visitantes. Acredita-se que a partir dessas apresentações teve início a prática de demosntrações experimentais em ciências na sala de aula.
Na teoria sócio-histórica de Vygotsky (VYGOSTSKY1 apud GASPAR e MONTEIRO, 2004, p.2), temos indicações que podem nos orientar e viabilizar a proposta de demonstrações dos conceitos básicos da Óptica Geométrica. A fundamentação é a inter-relação entre conceitos espontâneos e científicos, e a interação social. Então com uma atividade experimental, partilhada por toda a classe, sob a orientação do professor, num processo, interativo o conceito espontâneo que o aluno traz consigo se inter-relaciona com o conceito científico que o professor introduz com essa atividade, onde essa aprendizagem ou aquisição é apenas o início.
Segundo Vygotsky1,
o mundo social é fundamental no desenvolvimento cognitivo e o conhecimento resulta da apropriação cultural. A linguagem e o uso de ferramentas são exemplos de habilidades desenvolvidas socialmente, adquiridas quase exclusivamente pela interação entre parceiros menos capazes com outros mais capazes.
Assim acontece o processo de aprendizagem do aluno, onde a escola é um lugar propício para adquirir o conceito científico, levando este para o seu cotidiano.
Os educadores sabem que um experimento por si só não prende a atenção dos alunos, é necessário que este cative-o de modo que o estudar, fazer lições e participar das aulas sejam prazerozos. É necessário que as atividades escolares favoreçam intrisecamente a motivação e que sejam contemplados no seu planejamento o desafio, a curiosidade, o controle e a fantasia (LABURÚ, 2006, p. 11).
A introdução do experimento de conceitos da Física, não resolve as dificuldades de aprendizagem dos estudantes, se ele continua tendo que tratar o conhecimento científico e suas observações, vivências e medições como fatos que são memorizados e aprendidos, ou seja, guadardos em mais um “gavetinha” até o dia da prova (BORGES, 2002, p.20). Para que a atividade proposta pelo professor alcance a sua eficácia, é necessário que a atividade seja planejada cuidadosamente, que o experimento seja testado previamente e que se tenha idéia do que o aluno sabe sobre o assunto.
Baseado nos PCNEM, na LDB/96, no PNLD e em resultados de pesquisas aqui citadas, a próxima seção é seguida da demonstração dos conceitos básicos da Óptica Geométrica.
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DEMONSTRAÇÃO DOS CONCEITOS BÁSICOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA COM ESPELHOS (PLANO E CÔNCAVO) E UMA LENTE CONVERGENTEA opção pela proposta do uso de demonstração de conceitos básicos da Óptica Geométrica, deve-se uma boa parte pela minha iniciação à docência em escolas regulares e pelo estágio no CEFET/RJ, onde percebi uma diferença entre os colégios com relação à
motivação dos alunos pela aula. Nesse período pude perceber o quanto o uso do recurso da demonstração de um fenômeno Físico é capaz de cativar a atenção do aluno, seja esse experimento sofisticado ou de baixo custo.
No primeiro ano como bolsista do PIBID, foi possível perceber o interesse dos alunos e professores pelo recurso didático da demonstração de fenômenos físicos, e também entre nós bolsistas que além de demonstrarmos o mesmo interesse, pudemos partilhar da dificuldade a respeito do assunto de Óptica Geométrica.
Pretendo mostrar alguns esquemas que vão estar presentes na aula da demonstração dos conceitos básicos, onde esta proposta deve ser realizada numa sala de aula em que o aluno possa, orientado pelo professor, observar como os raios de luz se comportam em espelhos plano e curvo; uma lente convergente e também a formação da imagem de um filamento nos espelhos e na lente. Com isto o docente terá elementos suficientes para mostrar como é formada a imagem de um objeto por espelhos ou por lentes, matematicamente por meio de duas equações:
Equação de Gauss:
Equação do aumento:
onde,
f é a distância focal, ou seja, a distância entre o foco e a lente ou o espelho p distância do objeto ao espelho ou lente
p’ distância da imagem ao espelho ou lente, valor que é negativo no caso de imagens virtuais
i tamanho da imagem (uma imagem de ponta-cabeça recebe o sinal negativo) o tamanho do objeto (um objeto de ponta-cabeça recebe o sinal negativo)
Sendo o espelho plano uma particularidade do esférico, tomamos o ponto focal como infinito; com isso termo . Então a distância do objeto ao espelho é a mesma que da
imagem ao espelho, ou seja, e o tamanho da imagem é a mesma do objeto, ou seja, .
Sendo o tema desta monogorafia uma sugestão do uso de demontração dos conceitos básicos da Óptica Geométrica, apresento uma ordem cronológica para esta aula. Os materiais necessários para essa aula são: espelho esféricos côncavo e plano, uma lupa, dois laseres e uma lâmpada. O roteiro da aula se segue em algumas etapas:
Para um espelho côncavo: em 2 aulas de 40 minutos
1ª - O professor deve posicionar o laser nos seguintes pontos que corresponde ao espelho esférico côncavo: o centro de curvatura e o ponto focal; com isto o professor mostra as propriedades de dois pontos do eixo principal. O aluno nesse momento participa da atividade observando o comportamento dos raios e anotando em seu caderno.
2ª – Nessa etapa o professor posiciona a lâmpada nas seguintes posições: depois do centro de curvatura, no centro da curvatura, entre o ponto focal e o centro da curvatura, no ponto focal, e entre o ponto focal e o espelho esférico côncavo. Antes que professor posicione a lâmpada, ele questiona aos alunos as características da imagem e anotam no caderno.
3ª – O professor usa o quadro ou outro meio para ilustrar, o comportamento dos raios e as características da imagem, de acordo com o que ele demonstrou na 2ª etapa. Abaixos seguem as figuras dos esquemas com suas respectivas características das imagens:
Figura 1: Formação da imagem para um objeto depois do centro de curvatura. Características da imagem: real, invertida e menor que o objeto (p>p’ e i<o) .
Figura 2: Formação da imagem para um objeto no centro de curvatura.
Características da imagem: real, invertida e mesmo tamanho que o objeto (p=p’ e i=o).
Figura 3: Formação da imagem para o objeto entre o centro da curvatura e o ponto focal. Características da imagem: real, invertida e maior que o objeto (p<p’ e i>o).
Figura 4: Formação da imagem para um objeto no ponto focal. Características da imagem: A imagem se forma no infinito (p=f).
Figura 5: Objeto entre o espelho e o ponto focal.
Características da imagem: virtual, direita e maior que o objeto (p<f e i>o).
Para um espelho plano: (esta atividade está incluida na na do espelho côncavo) Com o laser e a lâmpada o professor mostra aos estudantes, facilmente, que a distância e o tamanho da imagem são os mesmos e invertida, já que a distância do ponto focal é infinita. Abaixo segue a figura do esquema:
Figura 6: Formação da imagem de um espelho plano
Características da imagem: virtual, mesma distância e tamanho do objeto (p=p’e i=o)
Para uma lente convergente: em 2 aulas de 40 minutos
1ª - Com um laser e uma lupa o professor mostra o comportamento dos raios em três casos: o raio que incide paralelamente, o raio que incide pelo ponto focal da lente e o raio que incide passando pelo centro óptico. O aluno participa observando e anotando no caderno o comportamento dos raios.
2ª - O professor posiciona a lâmpada nas seguintes posições: distante do ponto focal, próximo do ponto focal, no ponto focal, e entre o ponto focal e a lupa. Antes que o professor posicione a lâmpada, ele questiona o aluno sobre as caraterísticas da formação da imagem e eles anotam em seu caderno.
3ª - O professor usa o quadro ou outro meio para ilustrar, o comportamento dos raios e as carcterísticas da imagem. Seguem as figuras dos esquemas com suas respectivas características das imagens:
Figura 7: Formação da imagem quando o objeto está distante do foco Características da imagem: real, invertida, menor que o objeto (p>p’ e i <o).
Figura 8: O objeto está próximo do foco
Figura 9: O objeto está no foco
Carcterísticas da imagem: A imagem se forma no infinito (p=f)
Figura 10: O objeto está entre o foco e a lente
Características da imagem: virtual, direita, maior que o objeto (p<p’e i>o).
O aluno de posse do livro didático, deve em casa aprofundar-se no conteúdo lendo a parte conceitual no seu livro. O professor seleciona algumas questões que ajudem o estudante compreender melhor o conteúdo, lembrando queo docente em sala de aula corrigirá os que mais contribuem para compreensão dos conceitos básicos da Óptica Geométrica.
Para esta monografia selecionamos duas obras que o PNLD recomenda: a coleção Quanta Física (MENEZES,2010) e o Física para o Ensino Médio (FUKE; YAMAMOTO, 2010). As escolhas dessas duas obras deve-se pelo fato do primeiro livro não ter sido adotado pelas escolas do Estado do Rio de Janeiro e o segundo por ter sido adotado na Escola Estadual Aurelino Leal, colégio em que a autora atua como bolsista do PIBID.
VEJA MAIS, onde é apresentada a equação do aumento para lentes e espelhos e em seguida a sua parte 4, onde a realização de todos os exercícios contribui para o processo de ensino aprendizagem, colaborando para que na próxima seção de Instrumentos ópticos, a compreensão do assunto torne-se mais fácil.
Já no Físca para o Ensino Médio a construção dos conceitos básicos para traçar os raios e obter a formação da imagem acontecem em um processo longo e desgastante, tornando a leitura cansativa. A seção de exercícios resolvidos e exercícios propostos são basicamente de aplicação de fórmulas, que é oposto ao que os PCNs propõem. Porém na seção A Física no Cotidiano, os autores apresentam duas questões relevantes ao cotidiano, uma é o Ponto Cego dos Espelhos e Retrovisores e o outro é O Olho Mágico e o seu Reversor, trazendo a Física para o mundo do aluno. No próprio livro também é apresentada uma sugestão de atividade prática: Construção de um banco Óptico.
A participação e a colaboração dos alunos na ativadade é essencial, para que o professor possa atingir o esboço da unidade temática do tema F4 apresentado nos PCN+ (p. 27 – 28) e apresentado nesta monografia na página 20. O uso dos materiais aqui sugeridos possibilita que o professor possa explorar outros conceitos não exemplificados neste trabalho ou uma maneira diferente.
Sabemos que a Física hoje é vista pela sociedade como uma disciplina de aplicação de fórmulas e com um algebrismo complicado, onde nada do que o professor ensina é aplicável no cotidiano do aluno. Porém, também temos um movimento de organismos oficiais para reverter um pouco este quadro, documentos como os PCNs e PCN+, a LDB, o PNLD e as diversas pesquisas realizadas na área de ensino, estão colaborando para que esta mudança aconteça em todo o Brasil.
Das obras recomendadas pelo PNLD, a Coleção Quanta Física (MENEZES, 2011) é um livro que não vai de encontro às práticas educacionais que conhecemos nas escolas regulares. Apesar disso, pelo convívio que a autora desta monografia teve com os professores do ensino médio, concluo que este é um livro que exige mais do professor. Por não seguir a ordem dos conteúdos da maneira tradicional que conhecemos, de exemplificar a Física do cotidiano e incluir tecnologia atual, física moderna e história da ciência, exige que o docente se aprofunde mais, onde o conteúdo requer mais elaboração do que aquela para a qual o professor está acostumado apresentar.
No início do ano letivo de 2012 a Secretaria Estadual de Educação/RJ, alterou o currículo mínimo da disciplina de Física, retirando o assunto relacionado à óptica geométrica e outros, incluindo tópicos de física moderna. Juntamente com os professores de escolas regulares e universitários, questionamos sobre a relevância desta mudança. Com isso não quero dizer o que é mais importante, mas sim que tópicos relevantes de física clássica não sejam omitidos.
O uso de demonstração de fenômenos físicos é um recurso que durante o convívio que a autora teve como bolsista do PIBID na Escola Estadual Aurelino Leal e no estágio no CEFET/RJ, conseguia cativar e motivar a participação mais ativa dos alunos. Neste tipo de atividade os estudantes costumam fazer perguntas relacionando a demonstração do fenômeno físico mostrada na sala de aula com questões presentes no cotidiano.
O professor não é o protagonista na aula, mas é ele que conduz o “espetáculo”, por isso é necessário que: o conteúdo presente na demonstração esteja em consonânica, que o improviso só aconteça motivado pelas questões que os alunos levantem, que o material utilizado seja acessível e de boa qualidade; é necessário a organização para não ocorrerem lacunas durante a apresentação. O uso da demonstração não é para abranger todo o conteúdo mas para abordar pontos fundamentais, como ilustramos na presente monografia em relação à óptica geométrica. Este trabalho não tem a pretensão de ditar como o uso do recurso didático aqui apresentado deva acontecer. O uso da demonstração deve estar de acordo com a
familiaridade do professor com os conceitos e a realidade do cotidiano escolar.
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