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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DO RIO GRANDE DO SUL
CAMPUS BENTO GONÇALVES
ATIVIDADES EXPERIMENTAIS: ALTERNATIVA
DIDÁTICA NO ENSINO DE CONCEITOS DE ÓPTICA
GEOMÉTRICA
GILMAR HORCHULHAK
Bento Gonçalves, Novembro de 2013
GILMAR HORCHULHAK
ATIVIDADES EXPERIMENTAIS: UMA ALTERNATIVA
DIDÁTICA NO ENSINO DE CONCEITOS DE ÓPTICA
GEOMÉTRICA
Monografia apresentada junto ao curso de
Licenciatura em Física do Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia do Rio grande
do Sul, como requisito parcial para obter o
Grau de Licenciado em Física.
Orientador: Prof. Dr. José Luis Boldo
Bento Gonçalves, novembro de 2013
GILMAR HORCHULHAK
ATIVIDADES EXPERIMENTAIS: ALTERNATIVA
DIDÁTICA NO ENSINO DE CONCEITOS DE ÓPTICA
GEOMÉTRICA
Monografia apresentada junto ao curso de
Licenciatura em Física do Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia do Rio grande do
Sul, como requisito parcial para obter o grau de
Licenciado em Física.
Orientador: Prof. Dr. José Luis Boldo
Aprovado em Novembro, 2013.
______________________________________________________________________
Prof. Dr. José Luis Boldo - Orientador
______________________________________________________________________
Prof. Me. Maurício Henrique Andrade - Coorientador
______________________________________________________________________
Prof. Dra. Gisele Palma - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande
do Sul.
______________________________________________________________________
Prof. Me. Camila Riegel Debom - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio
Grande do Sul.
______________________________________________________________________
Prof. Me. Camila Riegel Debom - Coordenadora do Curso de Licenciatura em Física -
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul.
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, pelo apoio e incentivo às minhas decisões.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao professor José Luis Boldo por ter sido mais que orientador deste
trabalho. Com sua tranquilidade dividiu um pouco do seu vasto conhecimento, suas atitudes
revelaram que a humildade de uma pessoa é um valor que jamais deve ser esquecido. Foi
uma honra ter sito teu aluno, jamais me esquecerei destas duas expressões: “tudo está sob
controle? ”, “a aprendizagem significativa”.
Agradeço ao professor Mauricio Henrique Andrade, um grande exemplo de
professor apaixonado pela profissão e pela Física. Agradeço a ele pelas importantes
contribuições neste trabalho.
Agradeço também às minhas amigas, Alessandra Daniela Buffon, Milene
Rodrigues Martins e Fernanda Cristina Pansera pela amizade e paciência. Jamais esquecerei
os momentos de felicidade, tristeza, angústia e as horas de estudo compartilhadas. Agradeço a
minha amiga Gabriela Cristina Aguilar Lara pela amizade e pelos momentos de estudo
compartilhados durante os dois primeiros anos de faculdade. Agradeço também ao meu amigo
e colega de residência Wagner Possamai Cainelli que de uma forma ou de outra contribuiu
durante esta etapa da minha vida.
Agradeço aos meus pais pelos valores transmitidos e apoio incondicional às
minhas decisões.
RESUMO
As constantes transformações sociais como, por exemplo, as demandas para o mercado de
trabalho, a influência dos meios de comunicação, dos equipamentos tecnológicos e as novas
estruturas familiares são alguns dos fatores que colocam em questão a escola que queremos
em contraponto à escola que possuímos. O Ensino de Física, no contexto escolar, deveria
contribuir, principalmente, na compreensão de fatos, fenômenos, equipamentos tecnológicos e
de comunicação indispensáveis na inserção social do sujeito. O uso de atividades
experimentais como recurso didático foram os objetos de estudo deste trabalho, pois os
mesmos possuem um grande potencial didático-pedagógico no Ensino de Física. Optou-se
pela escolha de uma oficina de Óptica Geométrica, uma vez que os fenômenos relacionados a
este tópico da Física estão presentes no cotidiano de todas as pessoas e frequentemente elas
não se dão conta disto. O desenvolvimento de diferentes práticas pedagógicas que
contribuem de maneira positiva no ensino é um importante aliado, dos professores, no
planejamento de aulas que contemplem as diferentes formas de aprendizagem de seus alunos.
Logo, discussões de alternativas que possibilitem a superação das dificuldades no ensino e na
aprendizagem em Física, a fim de dar conta das demandas atuais da educação, são
importantes temas de estudo. A partir da análise de uma oficina experimental utilizada como
um recurso didático no ensino de conceitos físicos de Óptica Geométrica em uma turma com
dez estudantes do Primeiro Ano do Ensino Médio pôde-se perceber como este recurso reflete
positivamente no Ensino e Aprendizagem.
Palavras-chave: atividades experimentais, ensino de Física, Óptica.
ABSTRACT
The constant social changes , for example, the demands for the labor market , the
influence of the media , the technological equipment and new family structures are some of
the factors that bring into question the school we want as opposed to the school that have .
The Teaching of Physics in the school context , should contribute mainly on understanding of
facts , phenomena , technological equipment and indispensable communication in social
inclusion of the subject . The use of experimental activities as a teaching resource were the
objects of study of this work , as they have great potential educational-learning in the
Teaching of Physics . We opted for the choice of a workshop on Geometrical Optics , since
the phenomena related to the topic of physics are present in the daily lives of all people and
often they do not realize it . The development of different teaching practices that contribute
positively in teaching is an important ally of the teachers in planning lessons that address the
different forms of learning in their students . Therefore, discussions of alternatives that enable
to overcome the difficulties in teaching and learning in physics in order to cope with the
current demands of education , are important subjects of study . From the analysis of an
experimental workshop used as a didactic tool in teaching physical concepts of Geometric
Optics in a class with ten students of the First Year of High School it could be seen how this
feature reflects positively on Teaching and Learning .
Keywords: experimental activities, teaching Physics, Optics.
Sumário
1. INTRODUÇÃO 9
2. REFERENCIAIS TEÓRICOS ..................................................................................................................11
2.1. BASES LEGAIS .................................................................................................................................................. 11
2.2. APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DE AUSUBEL .................................................................................. 12
2.3. A APRENDIZAGEM SIGNIFICANTE DE ROGERS .................................................................................. 13
2.4. EXPERIMENTOS NO ENSINO DE FÍSICA ................................................................................................ 14
3. ÓPTICA GEOMÉTRICA ........................................................................................................................16
3.1. A EVOLUÇÃO DA ÓPTICA AO LONGO DOS TEMPOS .......................................................................... 16
3.2. A ÓPTICA GEOMÉTRICA ........................................................................................................................... 20
3.2.1. Sombra penumbra e formação de imagens em câmaras escuras. ............................................................ 20
3.2.2. Reflexão ...................................................................................................................................................... 22
3.2.3. Refração ...................................................................................................................................................... 23
4. METODOLOGIA 26
4.1. ETAPAS DA PRODUÇÃO DA OFICINA .................................................................................................... 26
4.2. O CONTEXTO DA PESQUISA ............................................................................................................................. 27
4.3. DESCRIÇÃO DA OFICINA .......................................................................................................................... 27
4.4. ANÁLISES DOS RESULTADOS ................................................................................................................. 31
4.4.1. Antes da oficina .......................................................................................................................................... 31
4.4.2. Depois da oficina ........................................................................................................................................ 34
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ..............................................................................................................................37
BIBLIOGRAFIA 39
9
1. INTRODUÇÃO
Atualmente a educação brasileira passa por grandes transformações como se
pode perceber nos noticiários da TV e em outros meios de comunicação. Não é um caso
isolado de uma determinada região, mas sim fato nacional. As transformações da sociedade,
suas demandas para o mercado de trabalho, a influência dos meios de comunicação, dos
equipamentos tecnológicos e as novas estruturas familiares são alguns dos fatores que
colocam em questão o papel da escola dentro dessa sociedade em transformação.
A discussão do papel que o Ensino de Física tem na formação do sujeito é
um importante aspecto a ser destacado neste trabalho. Contudo, o foco será na utilização de
atividades experimentais, como recurso didático, para o ensino de conceitos de Física. O uso
de atividades experimentais como recurso didático foi objeto de estudo neste trabalho, pois
possuem um grande potencial didático-pedagógico no ensino de Física. Acredita-se que a
compreensão das potencialidades destas atividades pode auxiliar o professor em futuras
práticas experimentais. O desenvolvimento de diferentes práticas pedagógicas que contribuem
de maneira positiva no ensino é um importante aliado dos professores no planejamento de
aulas de modo a contemplar as diferentes formas de aprendizagem de seus alunos (Perrenoud,
2000).
Para entender a influência e a importância das atividades experimentais no
ensino de Física a presente monografia enfatiza a elaboração teórica de uma oficina
experimental de Óptica Geométrica, e a elaboração prática (construção dos aparatos
experimentais) foi realizada a partir da leitura de alguns trabalhos. Os experimentos foram
produzidos com materiais de baixo custo1, pois acredita-se que nem sempre é necessário o uso
de equipamentos sofisticados para que fenômenos físicos sejam observados
experimentalmente e com isso, pretende-se confirmar que é possível trabalhar com este tipo
de recurso no ensino de fenômenos físicos.
Esta monografia foi dividida em cinco partes, onde a primeira corresponde à
introdução. A segunda parte corresponde ao referencial teórico que norteou a produção da
1 A construção dos aparatos experimentais deu-se a partir do contato com os seguintes
trabalhos: (Helene & Helene, 2011); (Mazzini, 1982); (Salinas & Sandoval, 2000); (Misoguti, Mendonça,
Tuboy, Habesch, & Bagnato, 1997); (Castro & Santos); (Catelli & Vicenzi, 2004); (Heckler, Saraiva, & Oliveira
F., 2007); (Guedes, Braun, & Rizzatti, 2001)
10
oficina e possibilitando a compreensão do processo de aprendizagem bem
como o entendimento do papel que o ensino de Física desempenha na formação dos
estudantes.
Na terceira parte são apresentados os aspectos históricos do
desenvolvimento da Óptica em geral, bem como os conceitos físicos da Óptica Geométrica,
estudo que contribuiu na aquisição dos conhecimentos específicos abordados durante a
oficina. Na quarta parte é discutida a metodologia utilizada na elaboração da atividade
experimental e por fim as considerações finais.
11
2. REFERENCIAIS TEÓRICOS
Neste capitulo estão organizados os referenciais utilizados como suporte
para a elaboração da oficina. Este estudo possibilitou o entendimento do que se espera da
educação e principalmente do ensino de Física para a formação dos estudantes. A reflexão e
entendimento da forma como ocorre a aprendizagem foi uma consequência direta deste estudo
2.1. BASES LEGAIS
Nas últimas décadas a educação brasileira vem sofrendo mudanças no seu
papel social enquanto meio de formação para a cidadania. Há, portanto, um novo pensamento
sendo instaurado e uma nova forma de educação emerge nos dias atuais(MORAES). No
entanto, este trabalho não visa abordar o contexto da educação em geral, mas, em particular, o
Ensino Médio restringindo-se ao ensino de Física como um agente formador de cidadãos.
A Lei de Diretrizes de Base (LDB) em seu artigo 22º estabelece que: “A
educação básica tem por finalidade desenvolver o educando, assegurar-lhe a formação comum
- indispensável para o exercício da cidadania - e fornecer-lhe meios para progredir no trabalho
e em estudos posteriores” (Brasil, 1996). De acordo com os parâmetros curriculares nacionais,
o ensino de Física deveria propiciar ao estudante um conjunto de competências e habilidades
que lhe permitisse entender o mundo e seus fenômenos.
O ensino de Física deveria contribuir na construção de uma identidade que
“contribua para a formação de uma cultura científica efetiva, que permita ao indivíduo a
interpretação dos fatos, fenômenos e processos naturais, situando e dimensionando a interação
do ser humano com a natureza como parte da própria natureza em transformação” (Brasil,
2000). De acordo com nossas bases legais, o Ensino Médio tem caráter formativo e de
construção de uma identidade do sujeito e tem por finalidade a consolidação dos seus saberes
adquiridos ao longo de sua vida escolar. Os estudantes, ao saírem do Ensino Médio, deveriam
ter adquirido competências e habilidades que lhes permitissem desempenhar seu papel como
cidadãos ativos, críticos, conscientes e capazes de interferir no meio onde estão (Brasil, 2000).
12
E nesse aspecto o ensino da Física vem a contribuir no que diz respeito,
principalmente, à compreensão de fatos, fenômenos e equipamentos tecnológicos
indispensáveis na inserção social do sujeito. Logo, discussões de alternativas que possibilitem
a superação das dificuldades no ensino e na aprendizagem em Física, a fim de dar conta das
demandas atuais da educação, são importantes pontos a serem considerados (BRASIL, 2000).
Acredita-se que entender a maneira como o estudante aprende é um
importante ponto de partida nessas discussões, pois ao aprender como se aprende aprende-se
como ensinar. A seguir serão esplanadas, de maneira sucinta, duas das teorias importantes
nesse contexto, a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e a da aprendizagem
significante de Rogers.
2.2. APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DE AUSUBEL
A teoria da aprendizagem significativa de Ausubel é pertence ao
cognitivismo. Para Ausubel o indivíduo possui uma estrutura onde o conhecimento está
organizado; esta é a estrutura cognitiva2. Os estudantes carregam consigo um conjunto de
saberes e experiências que implicarão no processo de aprendizagem, ou seja, no processo de
assimilação de uma nova informação; os conhecimentos que os sujeitos possuem relacionar-
se-ão com as novas informações. As peças chaves da teoria de Ausubel são, portanto, os
saberes que o indivíduo possui organizado na sua estrutura mental. Para ele,
[...] a essência do processo de aprendizagem significativa é que ideias
simbolicamente expressa sejam relacionadas de maneira substantiva (não literal) e
não arbitrária ao que o aprendiz já sabe, ou seja, a algum aspecto de sua estrutura
cognitiva especificamente relevante para a aprendizagem dessas ideias. Este aspecto
especificamente relevante pode ser, por exemplo, uma imagem, um símbolo, um
conceito, uma proposição já significativo. (Ausubel apud MOREIRA, 2011, p. 163):
Para Ausubel a aprendizagem significativa ocorre quando uma nova
informação interage com o conhecimento preexistente na estrutura cognitiva do estudante e
este interage com a nova informação modificando-se em função desta3. Quando não houver
2 Ausubel usa o conceito de estrutura cognitiva como sendo o conjunto de todas as ideias do
individuo e sua organização. 3 A este conhecimento que age como um facilitador Ausubel define o conceito de
subsunçor.
13
estes facilitadores, os novos saberes poderiam ainda ser apropriados, contudo, não seriam
significativos, caracterizando uma aprendizagem mecânica (MOREIRA, 2011). Nas
interações entre saberes já existentes com os novos ocorrem evoluções, onde os primeiros são
modificados em função dos que precedem.
Segundo os pressupostos desta teoria, a aprendizagem significativa ocorre
quando o conteúdo a ser aprendido é relacionável, de maneira não arbitrária e não literal, aos
conhecimentos preexistentes na estrutura cognitiva do estudante. Outra condição para a
ocorrência da aprendizagem significativa é que o próprio indivíduo esteja disposto a
relacionar não arbitrariamente o material potencialmente significativo que pode ser,
inclusive, uma atividade experimental (MOREIRA, 2011). Ou seja, deveriam existir relações
entre os materiais de aprendizagem com os saberes facilitadores e com a predisposição, dos
indivíduos, em aprender de maneira significativa.
Ainda com relação à predisposição em aprender, acredita-se que a
psicologia rogeriana poderá clarificar algumas ideias a esse respeito. Na seção seguinte será
apresentada a teoria de Carl Rogers, onde se refere à aprendizagem útil para o estudante.
2.3. A APRENDIZAGEM SIGNIFICANTE DE ROGERS
A respeito da aprendizagem, a psicologia rogeriana define “a aprendizagem
significante”. Segundo este conceito, a aprendizagem pode ser significante na medida em que
possibilita ao aprendiz a concretização de um objetivo que depende do novo conhecimento.
Ou seja, o conhecimento é significativo na medida em que seja necessário para algum fim
específico e de interesse do próprio estudante.
É o caso da aprendizagem por prazer em alcançar um objetivo, em
contraponto a uma aprendizagem por obrigação. A aprendizagem significante de Rogers
difere-se da aprendizagem significativa de Ausubel. Para o primeiro os conhecimentos são
significativos na medida em que terão uma utilidade, por exemplo, na resolução de um
problema. Para o segundo os conhecimentos são significativos na medida em que interagem
com os saberes já existentes na estrutura cognitiva dos estudantes.
Entende-se, portanto, a importância de uma reflexão, ao organizar uma
atividade de ensino, para que os novos saberes sejam relacionáveis com os já existentes na
estrutura cognitiva. Entende-se também, que os estudantes deveriam perceber a importância
14
dos conhecimentos em suas vidas, seja na resolução de problemas específicos e individuais ou
como meios para exercer a cidadania.
Considera-se importante nesse processo, além da reflexão das teorias de
aprendizagem, a reflexão das práticas e das possibilidades de construir uma práxis educativa
sólida. Como ponto importante da próxima seção, está o uso de atividades experimentas no
ensino de Física. Estas atividades possuem potencialidades diferenciadas que podem
contribuir na construção de um conhecimento que seja significativo e significante para o
estudante.
2.4. EXPERIMENTOS NO ENSINO DE FÍSICA
Atividades experimentais voltadas ao ensino de Física são objetos de estudo,
expressos através de publicações em revistas de ensino especificas4 devido ao seu potencial
didático. As atividades experimentais no ensino da Física são momentos onde os conceitos
vinculam-se à prática a fim de compreender a natureza e seus fenômenos. Ou seja, o uso de
experimentos são alternativas didáticas uteis e ricas que podem5 possibilitar inúmeras
experiências de aprendizagem.
Grande parte dos conteúdos de Física, abordados nas salas de aula,
enfatizam os aspectos matemáticos, não dando a devida importância aos conceitos (Brasil,
2000). Ou seja, a maneira como a Física é abordada pouco contribui para a formação de um
sujeito capaz de entender de maneira ampla o mundo físico ao seu redor. Nesse sentido,
trabalhos como o de Salinas & Sandoval, 2000; Guedes, Braun, & Rizzatti, 2001 têm o uso
de experimentos como um recurso didático para o ensino de fenômeno de óptica a fim de
facilitar a aprendizagem.
O uso destes recursos poderá auxiliar na formulação e até mesmo
reformulação de hipóteses e na elaboração de discussões que contribuirão na mudança
conceitual dos estudantes. Muitas das vezes eles já conhecem o fenômeno e possuem suas
próprias teorias e conceitos, que podem ser tomados como um ponto de partida para se
elaborar uma atividade de ensino. O caráter qualitativo do experimento “pode se configurar
4 A respeito disso, Ribeiro & Verdeaux, 2012 fizeram uma revisão sobre o uso da
experimentação no ensino da optica entre 1998 e 2010 em algumas revistas de divulgação científica. 5 Conforme MOREIRA discute a teoria de Jerome Bruner a qual o ensino está focado no
aprendiz, mas também na sua pré-disposição à aprendizagem. Ou seja, o uso da palavra “podem” é intencional,
pois nem sempre uma atividade experimental resulta em bons resultados, estes dependem de fatores tal como:
um planejamento adequando do professor e também a pré-disposição dos estudantes em realizar a atividade.
15
como um objeto de problematização, sugerindo confronto entre concepções científicas e
conhecimentos prévios dos estudantes, além de diversos outros elementos que podem
despertar seus interesses”. (VILLATORRE, HIGA, & TYCHANOWICZ, 2009, p. 107).
Mas é importante um planejamento cuidadoso para não se reforçar
conceitos espontâneos não científicos. É necessário que o professor saiba o previamente o que
os estudantes já sabem sobre o conteúdo a ser ensinado, nesse sentido trabalhos como, por
exemplo, o de Almeida, Cuz, & Soave, 2007 e Harres, 1993 sobre concepções alternativas de
alunos podem ser encontrados na literatura.
Portanto, o trabalho do professor de Física é bastante complexo, pois é
através do experimento “que ocorre a manipulação do concreto, pelo qual o aluno interage
através do tato, da visão e da audição, contribuindo para as deduções e as considerações
abstratas sobre o fenômeno observado.” (VILLATORRE, HIGA, & TYCHANOWICZ, 2009,
p. 107). Ou seja, o professor deve ter a sutileza para organizar um ambiente de argumentação,
reflexão e troca de ideias que colabore na construção de um pensamento científico.
Após este estudo teórico propõe-se uma atividade que possa ser útil no
ensino de um tópico da Física, dos fenômenos ópticos. Trata-se de uma oficina de Óptica
Geométrica, elaborada como alternativa didática para a compressão de alguns fenômenos que
ocorrem na natureza.
16
3. ÓPTICA GEOMÉTRICA
Neste capítulo serão abordados tanto os aspectos históricos quanto os
conceituais acerca da Óptica. Esse estudo servirá de base para que a metodologia do projeto
seja desenvolvida no capítulo quatro.
3.1. A EVOLUÇÃO DA ÓPTICA AO LONGO DOS TEMPOS6
De acordo com BASSALO, 1986, p. 138, “a luz sempre foi objeto de
interesse por parte do homem”, contudo, como era um fenômeno de difícil compreensão as
primeiras civilizações acreditavam que ela era advinda dos seus deuses. Segundo ele, é na
Grécia que a luz começa a ser observada com um “olhar não divino”. Uma das indagações na
época era saber se a luz vinha dos objetos que eram vistos ou se saía dos nossos olhos para os
mesmos; alguns acreditavam que a luz era emitida dos olhos e atingia os objetos, já outros
acreditavam que os olhos recebiam a luz de objetos luminosos ou iluminados.
Platão formulara uma teoria que unia as duas ideias, segundo a qual a visão
de um objeto era devido a três jatos de partículas: um partindo dos olhos, outro proveniente
do objeto percebido e um terceiro oriundo das fontes iluminadoras (ibid, 1986). Até então as
teorias partilhavam da hipótese de que a luz era composta por partículas. Aristóteles (384-
322) acreditava que a luz era um tipo de “atividade em um determinado meio”, esta seria a
ideia da luz não como partícula e sim como uma perturbação/onda (ibid, 1986).
Além disso, teria sido Aristóteles um dos primeiros a explicar a origem do
arco-íris ao afirmar que seria à reflexão da luz pelas gotículas d’água contida na atmosfera.
Aristóteles foi mais além ao afirmar que esse fenômeno só ocorria para determinados ângulos
dos raios solares incidentes e refletidos até o observador (ibid, 1986).
A ideia de Aristóteles sobre o arco-íris foi completada pelo físico persa Ibn
Marud Al-Schirazi ao afirmar que este era devido à dupla refração e reflexão dos raios solares
nas gotículas de água. Outro a defender uma ideia semelhante foi o monge alemão Teodorico
6 Esta seção foi escrita baseada nos trabalhos de José Maria Filardo BASSALO. Por se
tratar do contexto histórico que retrata a evolução desta importante área da física clássica, foi indispensável a
utilização destes trabalhos.
17
de Freiberg ao falar da refração e reflexão individualmente através das gotículas. Teodorico
fez a comprovação experimental de tal fato ao encher esferas cristalinas com água e colocar
no trajeto dos raios solares - experimento parecido com o que o cientista polonês Witelo já
havia feito (ibid, 1986).
Experiências parecidas com as citadas anteriormente são relatadas por Sir
Isaac Newton em seu livro “Opticks”. Porém, até então, nem todas as questões a respeito do
arco-íris haviam sido respondidas: dentre elas o ângulo de visão, as suas cores e os arcos
supranumerários7. A questão do ângulo de visão do arco-íris foi respondida por Descartes; a
segunda foi Newton a dar uma explicação plausível; a terceira demorou um tempo, mas foi
respondida por Thomas Young (1773 a 1828) ao estudar a interferência da luz. É importante
destacar que Newton era adepto da ideia da luz como partícula e da finitude de sua
velocidade, para ele as cores estavam de alguma forma, ligadas com a velocidade destas
partículas.
No mesmo período em que a visão e a natureza da luz foram estudadas, as
propriedades Óticas dos espelhos planos e curvos e dos cristais de vidro foram objeto de
estudo de alguns filósofos ocidentais. No entanto, parece ter sido o filósofo grego Euclides
(323 - 285) o primeiro a escrever sobre tais estudos. Num de seus trabalhos, ele apresenta
corretamente a lei da reflexão da luz válida para espelhos planos e esféricos.
Abu-Ali Al-Hasan Ibn Al-Haitham (Al-Hazen) (c.965-1038), um físico e
matemático que nasceu na Mesopotamia (onde hoje é o Iraque) deu grande contribuição à
Óptica ao afirmar que a visão é devida única e exclusivamente à reflexão dos raios luminosos
até nossos olhos. Foi ele também quem completou a lei da reflexão ao relatar que o raio
incidente, a normal e o raio refletido se encontram num mesmo plano. Além disso Al-Hazen
estudou a estrutura do olho (o cristalino) e concluiu que o poder de ampliação está
relacionado com a curvatura da lente (ibid, 1986).
Ele também estudou os espelhos esféricos e parabólicos; descobriu a
aberração de esfericidade e teria também construído um sistema de lentes. Além disso,
investigou os fenômenos da refração durante o crepúsculo (por do Sol), o aumento aparente
da Lua quando próxima do horizonte além da obtenção de imagens em câmaras escuras. Seus
estudos foram retratados em seu livro ‘Tesouro da Ótica’ escrito por volta de 1038 (ibid,
1986).
7 Segundo Bassalo, 1986 os arcos supranumerários são regiões “de bandas fracas, rósea e
verde, e localizada abaixo do arco-íris primário”.
18
Em relação às lentes, foi por volta do ano de 1280, na Itália, que elas foram
aplicadas para corrigir defeitos de visão. Segundo (BASSALO, 1986), teriam sido os
fabricantes de óculos os primeiros a inventar dispositivos como o microscópio e o telescópio,
sendo o microscópio inventado por volta de 1590. O emprego de tal instrumento deve-se a
Galileu Galilei que, com o auxílio de um telescópio, fez importantes descobertas
astronômicas, dentre elas estão crateras e montanhas da Lua além das manchas solares.
Até então, o entendimento do funcionamento dos telescópios não estava
bem claro. Foi o astrônomo Johanes Kepler, no ano de 1610, quem desenvolveu uma teoria a
respeito de tais instrumentos. Kepler estudou a refração, o funcionamento da câmara escura, o
funcionamento dos óculos bem como a teoria que envolve os processos físicos e biológicos da
visão (ibid, 1986).
Sobre a lei da refração, esta foi demonstrada corretamente no Séc. XVII por
Descartes. Tal lei já havia sido descoberta por Hariot e Snell, contudo eles não tornaram isto
público deixando o mérito para Descartes que publicou o seu trabalho (ibid, 1986). Descartes
era adepto da teoria corpuscular e desenvolveu uma teoria na qual a luz era um tipo de pressão
que se propagava num meio elástico - este meio seria o Éter.
A lei da refração também foi estudada por Fermat. Em sua hipótese ele
afirma que a resistência à propagação da luz nos meios densos era maior que aquela nos
meios menos densos, ou seja, a velocidade da luz seria menor nos meios mais densos,
contrariando as ideias de Descartes.
Uma das primeiras observações no que diz respeito aos fenômenos que não
podiam ser explicados pela Óptica Geométrica foi o da difração. Conforme menciona
BASSALO, 1987, esse fenômeno foi observado primeiramente pelo físico italiano Francesco
Maria Grimaldi (1618- 1663). Ele retratou em uma publicação feita em 1665 uma experiência
na qual faz passar luz através de um pequeno orifício. A observação é que havia luz onde não
era esperado se fosse considerada a hipótese da Óptica Geométrica de que esta se propaga em
linha reta.
Ainda segundo Bassalo, Grimaldi foi o precursor ao uso do que se chama
hoje de rede de difração. Robert Hooke, no mesmo ano da publicação de Grimaldi, fez uma
publicação na qual também relata experiências relacionadas à difração e à dispersão da luz
branca. Além disso, Hooke propôs a ideia de que a luz estava relacionada a vibrações, ou seja,
a primeira hipótese consistente a respeito da teoria ondulatória da luz. Ainda assim esta teoria
19
foi melhorada pelo físico holandês Christiaan Huygens (1629-1695) o utilizar um princípio
que utilizava a representação geométrica das frentes de onda luminosas8.
Huygens chegou à conclusão de que a velocidade da luz na água era menor
do que no ar, contrariando a ideia de Descartes e de Newton, adeptos da teoria corpuscular,
onde a interação dos corpúsculos de luz com meios de densidade maior faria com que suas
velocidades aumentassem. Foi apenas no Século XIX que a velocidade da luz foi medida
tanto no ar quanto na água, e assim verificou-se a hipótese de Huygens. Além disso, ele
descobriu o fenômeno da polarização da luz, quando realizava experimentos com cristais de
calcita.
De todos os fenômenos observados ao longo da história um dos mais
importantes foi o experimento da dupla fenda de Thomas Young. Estudando interferência de
ondas na água e do som, ele teria indagado se o mesmo não ocorreria com a luz, pois esta era,
conforme Huygens e Hooke, um tipo de onda. Segundo Bassalo, 1989, entre os anos de 1801
a 1803, Young publica seus trabalhos, os quais se referem às suas experiências em Óptica e
introduz a ideia da interferência da luz.
Em sua célebre experiência da dupla fenda, onde fez um feixe de luz passar
por duas fendas estreitas, ele conseguiu observar um padrão de faixas claras e escuras que só
poderia ser explicado pela interferência construtiva e destrutiva de ondas luminosas. Young
também estudou a visão sendo o primeiro a observar que o cristalino altera seu raio de
curvatura para tornar nítidos objetos a diferentes distâncias.
O fenômeno da polarização da luz por reflexão foi descoberto por Étienne-
Louis Malus (1775-1812) ao observar a luz refletida através de janelas e outras superfícies
transparentes (como a água), o que lhe permitiu observar também a polarização por refração
em meios transparentes. Outro cientista a estudar polarização através nestes meios foi o
escocês Sir David Brewster (1782-1868). Tanto ele quanto Malus obtiveram empiricamente
as leis que descrevem tais fenômenos.
Ao dar um “salto” no tempo, a respeito da evolução da Óptica ao longo da
historia, é importante salientar que ainda no século XIX teorias que consideravam a existência
do éter ainda existiam. O próprio Maxwell, ao demonstrar em 1865 que a luz era uma onda
eletromagnética, reforçou a ideia do éter luminífero como sendo o meio de propagação de tais
8 Para Huygens a luz era uma onda longitudinal assim como as ondas sonoras bem
conhecidas na época. Ele foi o precursor da ideia do éter luminífero ao considerar que a luz da mesma forma que
o som precisava de um meio para se propagar.
20
ondas (BASSALO, 1989). A existência do éter foi questionada a partir das experiências de
Abraham Michelson com ajuda de Edward William Morley, em 1881.
3.2. A ÓPTICA GEOMÉTRICA
Muitos fenômenos da Óptica Geométrica podem ser entendidos através do
conceito de raio luminoso, o qual é uma construção geométrica que está atrelada à propagação
retilínea da luz. Por vezes, a luz pode ser entendida como um conjunto de retas orientadas no
sentido de sua propagação, conforme mostra a Figura 1a. A Óptica Geométrica baseia-se em
três princípios: a propagação retilínea dos raios de luz3, a independência dos raios luminosos9
e a reversibilidade do raio luminoso10.
Figura 1a: Representação geométrica dos raios de luz
3.2.1. Sombra penumbra e formação de imagens em câmaras escuras.
É através da propagação retilínea dos raios luminosos que podemos
entender a formação da sombra e da penumbra quando objetos são iluminados por fontes de
luz. A sombra ocorre devido ao bloqueio dos raios de luz ao incidirem sobre um objeto opaco,
ou seja, é uma região que não recebe luz oriunda da fonte. A relação entre o tamanho da fonte,
o tamanho do objeto e a distância entre eles deve ser tal como mostra a Figura 2a.
9Os raios de luz que se interceptam não sofrem mudança na direção de propagação.
10 Num meio homogêneo “caminho que um raio de luz faz” não depende do sentido em que
ele se propaga.
21
A penumbra é uma região parcialmente iluminada pelos raios de luz
incidentes no objeto opaco. A penumbra ocorre quando a relação ente o tamanho da fonte de
luz, o tamanho do objeto e a distância entre eles é tal como a Figura 2b.
É a partir do princípio da propagação retilínea da luz que podemos entender
a formação de imagens através das câmaras escuras - as primeiras “máquinas fotográficas”
construídas. A câmara escura pode ser entendida como uma caixa contendo paredes escuras
(negras) e com uma parede opaca em oposição a um pequeno orifício que permite a passagem
de luz.
Uma imagem é formada sobre a parede opaca. Ela é invertida e depende do
tamanho do orifício além da distância entre este e o objeto. A 2c mostra a formação de
imagem numa câmara escura.
fonte pontual
sombra
Figura 2a - Formação de sombra
sombra
fonte extensa penumbra
Figura 2b - Formação de penumbra e de sombra
22
objeto imagem
Figura 2c - Formação de imagem em câmara escura
3.2.2. Reflexão
O entendimento do processo de reflexão da luz é de grande importância,
pois é através deste que se torna possível a compreensão da formação de imagens em espelhos
planos, esféricos dentre outras superfícies refletoras. Quando a luz, que se propaga num meio
de índice de refração n11
, incide numa superfície lisa, sofre mudança na direção de
propagação e ainda continua se propagando no mesmo meio então dizemos que ela sofreu
reflexão. A reflexão da luz é regida por duas leis: a primeira afirma que o raio incidente à
normal e o raio refletido estão sempre no mesmo plano; a segunda diz que o ângulo de
incidência, θi, e o ângulo de reflexão, θr, são iguais em relação à normal, conforme mostra a
Figura 3a.
A reflexão pode ocorrer de duas formas: especular e difusa. A reflexão
especular ocorre quando os raios de luz incidem numa superfície considerada polida e são
desviados numa mesma direção como mostra a Figura 3b, já a reflexão por difusão acorre
quando os raios luminosos incidem numa superfície rugosa e são refletidos em diferentes
direções como mostra a Figura 3c.
11
O índice de refração (n) pode ser relacionado com a oposição que o meio oferece à
propagação da luz. Quanto maior for o índice de refração mais refringente será o meio e menor será a velocidade
de propagação da luz nesse meio.
23
raio incidente raio refletido
normal
θi θr
Figura 3a - Leis da reflexão
Figura 3b - Reflexão especular de um feixe de luz
Figura 3c - Reflexão difusa de um feixe de luz
3.2.3. Refração
Um dos princípios estudados a partir da Óptica Geométrica é a refração da
luz que desempenha um importante papel, pois é através deste que torna-se possível a
compreensão de fenômenos como, por exemplo, a formação de imagens através de lentes, a
24
dispersão da luz branca e o princípio da fibra Óptica. Mencionou-se no capítulo anterior que a
luz possui uma velocidade de propagação e esta depende do meio no qual ela se propaga, hoje
sabe-se que no vácuo a luz se propaga com velocidade c12
, mas em outros materiais esta
velocidade é sempre menor, pois v é sempre menor que c que é a maior velocidade conhecida
até hoje. A razão entre a velocidade da luz no vácuo e a no material representa o índice de
refração n que é dado por n= c/v, onde c é a velocidade da luz no vácuo e v é a velocidade da
luz em outro material.
No vácuo o índice de refração é 1, de tal modo que a razão c/v é sempre
maior do que 1 (um) em outros meios. O efeito visual da mudança na velocidade de
propagação da luz é o desvio dela em relação à normal e o plano de incidência. O índice de
refração do ar é muito próximo a 1(um), sendo possível observar a refração da luz quando ela
se propaga no ar e incide em outro meio transparente. Quando a luz se propaga num meio de
índice de refração n e incide numa superfície transparente cujo índice de refração é n’ parte
dos raios penetram no segundo meio e sofrem refração, ou seja, ocorre uma mudança na
direção de sua propagação, em relação à normal.
A figura Figura 4 mostra um feixe de luz ao passar de um meio para outro
de índice de refração maior, nesse caso o efeito visual é a aproximação dos raios de luz em
relação a normal. O efeito visual no qual o raio de luz é desviado quando incide e é
transmitido através de um material transparente é descrito através da lei de Snell dada por:
n senθ = n’ senθ ’13. Uma parte dos raios é refletida e outra é transmitida para o outro meio e
sofre um desvio na direção de propagação.
n’
n
normal
n’>n
θi
θr
Figura 4 - Refração de um feixe de luz que passa de um meio para outro de maior índice de refração.
12
“O valor moderno da velocidade da luz, que designamos pelo símbolo c, é igual a
299.792.458 m/s” (Young & Freedman, 2009, p. 380) 13
Na expressão é o ângulo de incidência e ângulo de refração respectivamente.
25
Através do estudo da evolução da óptica bem como dos conceitos que a
compõem pode-se observar que o caminho percorrido pelos cientistas até a formulação dos
conceitos que estudamos hoje foi longo. O estudo histórico da evolução do pensamento a
respeito de determinados conceitos serve como indicador de que a ciência é uma construção
histórica e humana passível de mudanças.
26
4. METODOLOGIA
Neste capitulo será detalhada a metodologia adotada no processo de
elaboração da oficina realizada. Com este detalhamento, espera-se que haja um
esclarecimento de como ocorreu todo o processo de produção desta atividade, objeto de
estudo do trabalho.
4.1. ETAPAS DA PRODUÇÃO DA OFICINA
Durante a produção da oficina o ministrante e também autor desta
monografia realizou uma pesquisa bibliográfica em livros didáticos e artigos da área de ensino
de Física com o intuito de embasar teoricamente a elaboração da atividade. Alguns artigos
tratavam de assuntos como, por exemplo, doenças da visão e a grande maioria tinham em
comum o uso de experimentos no ensino de Óptica.
A pesquisa bibliográfica não se restringiu aos materiais diretamente
relacionados à Óptica Geométrica, pois no decorrer da oficina os estudantes poderiam fazer
questionamentos que necessitariam de outros conceitos inclusive de outras áreas do
conhecimento. Assuntos como a fisiologia do olho humano, as doenças que afetam a visão
também foram pesquisados, para fins didáticos que não foram descritos nesta monografia.
O estudo dos documentos legais que estruturam a rede de ensino se fez
necessário para o entendimento das necessidades atuais para o Ensino Médio e
especificamente o Ensino de Física. Os conhecimentos das diferentes teorias de aprendizagem
contribuem na construção de uma visão ampla e auxiliam na elaboração de diferentes
estratégias para viabilizar propostas de ensino de alguns conteúdos específicos. Acredita-se
que as atividades elaboradas pelos professores deveriam possuir propósitos embasados pelo
conhecimento de diferentes teorias.
A oficina foi elaborada a paralelamente à pesquisa bibliográfica. Grande
parte dos experimentos foi construída utilizando materiais disponíveis no mercado, ou seja,
possibilitou a produção de uma oficina a custos baixos. Após o processo de pesquisa
bibliográfica e elaboração da oficina experimental de Óptica Geométrica, a mesma foi
27
ministrada para verificar sua validade. A análise dos dados e das discussões foi o processo
final desta monografia e possibilitou fazer algumas reflexões importantes.
4.2. O CONTEXTO DA PESQUISA
A oficina foi ministrada junto a Escola Estadual de Ensino Médio Mestre
Santa Bárbara, localizada na cidade de Bento Gonçalves, no final do mês de novembro de
2013. Foi realizada numa única noite com um grupo de dez estudantes com faixa etária entre
15 anos e 16 anos, todos do Primeiro Ano do Ensino Médio. A mesma foi ministrada em
turno contrário às aulas dos referidos estudantes. Optou-se por esta escola, pois o autor desta
monografia atua como professor na mesma. O tempo de duração da atividade foi de três horas
e meia, possibilitando analisar diversos fenômenos que podem ser entendidos a partir do
conhecimento dos princípios da Óptica Geométrica.
4.3. DESCRIÇÃO DA OFICINA
A temática escolhida deu-se devido à proximidade dos fenômenos ópticos e
o cotidiano dos estudantes. Vemos porque nossos olhos são complexas estruturas de lentes,
fluidos e células sensíveis à luz, este é um processo tão natural que não se percebe o quão
importante ele é para o ser humano. É um processo aparentemente simples, contudo,
envolvem processos físicos e químicos que dependem da morfologia do olho (LINHARES &
GEWANDSZNAJDER, 2005).
Para o estudo dos fenômenos ópticos foi construída uma oficina, aplicada
mediante o convite prévio, em horário extraclasse. Foi considerada a teoria da aprendizagem
significativa de Ausubel e da aprendizagem significante de Rogers, pois se acredita que o
conhecimento deve ser relacionável com os conhecimentos prévios e também deve ser
percebido como algo importante e útil pelo próprio estudante.
A oficina foi aplicada tendo em vista a problematização como um fator de
relevância. Nesse sentido, é importante considerar “a participação mais ativa do estudante nas
atividades organizadas pelo professor, levando em consideração como o aluno compreende e
ressignifica os conceitos estudados ao aplicá-los em determinadas situações diárias
(VILLATORRE, HIGA, & TYCHANOWICZ, 2009, p. 88)”. Para elaborar as
28
problematizações pensou-se, inicialmente, em situações concretas conhecidas pelos
estudantes como, por exemplo, “Por que existem diferentes cores na natureza?”.
Conforme destacam Villatorre, Higa, & Tychanowicz:
[...] é necessário trazer à tona ou tornar explícitos os conhecimentos que o estudante
já possui dos fenômenos ou dos conteúdos que se quer estudar em sala de aula. Para
tal sugere-se, por exemplo, apresentar uma problematização de uma determinada
situação ou fenômeno [...], a partir da qual os estudantes possam dar suas opiniões
acerca da situação ou fenômeno apresentado em discussão ou debate
(VILLATORRE, HIGA, & TYCHANOWICZ, 2009, p. 41)
Para esta atividade acreditou-se na construção do conhecimento a partir do
estudo dos fenômenos, da interação dos estudantes com os aparatos experimentais bem como
a partir das discussões e problematizações feitas durante a aplicação da oficina.
Como ponto de partida foram feitas discussões a respeito da natureza da luz
e sua importância para entendermos o processo de visão, bem como as cores que vemos se
manifestar na natureza. Para demonstrar a importância da luz os estudantes foram levados até
uma sala escura onde a iluminação era controlada desde a ausência de luz até o controle das
cores que iluminavam o ambiente ao se utilizar luz de cor vermelha, azul e verde.
Figura 5 – lâmpadas coloridas para analise de sombra e cores.
29
Figura 6 – imagem realizada durante a oficina (estudo de sombras e cores)
Aproveitou-se o momento para incentivar a discussão sobre a propagação da
luz e sobre a ideia do raio de luz como uma idealização para entender alguns fenômenos de
reflexão como, por exemplo, a formação de imagens em espelhos. No que diz respeito à
formação de imagens em espelhos foi questionado o porquê de alguns espelhos aumentarem
uma imagem e outros diminuírem. Os espelhos de maquiagem e os utilizados como utensílios
de segurança em supermercados foram tomados como exemplos para iniciar esta discussão.
A ilusão de profundidade de uma piscina cheia d’água e o aumento das
imagens por lupas foram fenômenos utilizados para introduzir o estudo da refração e a
formação de imagens por lentes. É importante destacar que as atividades foram elaboradas
sem a necessidade do uso do formalismo matemático exagerado, pois se imaginou que isso
poderia desestimular os estudantes a participar da oficina. O não uso do formalismo
matemático não implicaria na compreensão adequada dos conceitos/ fenômenos e como
recurso alternativo utilizou-se a construção de diagramas em papel milimetrado para
compreender a formação de imagens em espelhos e lentes.
30
Figura 7 - diagrama de formação de imagens, construído por um dos estudantes pesquisados
Figura 8 – estudo da refração da luz (foto feita pelos estudantes durante a atividade).
31
4.4. ANÁLISES DOS RESULTADOS
A análise deu-se por meio da coleta de dados e análise das discussões feitas
em sala de aula. A coleta de dados deu-se por meio de questionários aplicados antes a após a
realização da oficina. A análise teve caráter predominantemente quantitativo, contudo alguns
aspectos qualitativos como, por exemplo, a interação dos estudantes frente às
problematizações e discussões feitas, foram consideradas.
A análise quantitativa tornou-se necessária para verificar os conhecimentos
que os estudantes possuíam antes da realização da atividade e os adquiridos posteriormente.
Os aspectos qualitativos foram considerados para verificar se a proposta inicial, de uma
oficina baseada em problematizações e discussões, foi alcançada.
4.4.1. Antes da oficina
As questões contidas no questionário referiam-se à fenômenos já
conhecidos pela vivencia dos estudantes, ou seja, eles possuíam conhecimento vivenciais.
Quadro 1: questionário utilizado antes e após a realização da oficina.
QUESTIONÁRIO
Uma sala possui uma lâmpada de luz branca. Quando a luz está ligada é possível perceber
sobre uma mesa de cor branca dois vasos: um azul e um vermelho.
I) Se a lâmpada for desligada você verá algum objeto citado no enunciado? Se sua resposta
for sim assinale o(s) objeto(s)? Caso contrário marque a alternativa “e”.
a) a mesa
b) o vaso azul
c) o vaso vermelho
d) todos os objetos
e) nenhum objeto
2) Leia com atenção os três itens a seguir:
I) Ao observarmos uma piscina cheia d’água, percebemos que sua profundidade é menor que
a real.
II) Uma garrafa transparente contendo água consegue mudar a forma de objetos quando
dispostos atrás dela.
III) Pessoas usam óculos para corrigir problemas de visão.
Existe alguma relação entre as situações mencionadas anteriormente? Se a sua
resposta for sim, explique-a.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
32
3) O arco-íris que geralmente ocorre em dias chuvosos e é uma bela manifestação de um
fenômeno natural. Qual princípio físico que explica o aparecimento do arco-íris? Explique.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4) Qual é a relação de tamanho entre o objeto e a imagem formada num espelho plano?
___________________________________________________________________________
5) Você conhece algum outro fenômeno relacionado à Óptica? Cite-os.
___________________________________________________________________________
A análise das questões 1(um) e 5(cinco) foram organizadas em dois
gráficos. As respostas da questão de número 5(cinco) foram organizadas em: ‘sim’, ‘não’ e
‘branco’ para os que não responderam. A questão de número 1(um) era objetiva e as
respostas foram organizadas de acordo com as alternativas da própria questão, foi
acrescentada a opção ‘branco’ para os que não a responderam.
Para facilitar a análise do questionário, as respostas das questões de número
‘dois’ até a de número ‘quatro’ foram organizadas de acordo com o conteúdo das respostas
dos estudantes, em: respostas em branco, conceitos incorretos, conceitos parcialmente
corretos e conceitos corretos. Conceitos incorretos, onde os estudantes utilizaram conceitos
não condizentes com o fenômeno. Conceitos parcialmente corretos, onde parte dos conceitos
utilizados aplicava-se à explicação do fenômeno. E, conceitos corretos, onde os conceitos
utilizados relacionavam-se claramente ao fenômeno.
A questão ‘um’ estava relacionada à importância da luz para que possamos
ver as coisas. Nota-se que apenas uma parte, 40 % dos estudantes pesquisados, consideraram
que não será possível ver nenhum dos objetos se não haver luz incidindo sobre eles. A maior
parte dos estudantes pesquisados não respondeu corretamente, pois “é comum o estudante
considerar, que, para ver um objeto, não é necessário que venha luz do objeto até nossos
olhos. Alguns estudantes apresentam de modo muito arraigado o modelo dos “raios visuais”,
proposto por Aristóteles, para explicar o processo de visão [...]” (ALMEIDA, CUZ, &
SOAVE, 2007, p. 28).
33
Figura 9 - respostas da questão 1 obtidas antes da oficina
As próximas três questões aplicadas tratavam de situações e fenômenos
conhecidos como, por exemplo, o arco-íris, a formação de imagens em espelhos planos e os
óculos. Estas questões foram elaboradas com a intenção de constatar o que cada estudante
sabia a respeito destes fenômenos e situações. As respostas foram analisadas conforme os
conceitos utilizados e constatou-se que muitos deixaram as questões em branco ou
responderam-nas utilizando conceitos de senso comum, não relacionados à óptica.
Como exemplo, temos a resposta de dois estudantes em relação à questão de
número ‘três’ antes da realização da oficina:
Figura 10 – resposta de um estudante pesquisado.
0%
10%
0%
30%
40%
20%
Questão 1
a b c d e Branco
34
Figura 11 – resposta de um estudante pesquisado.
Observa-se que as duas respostas acima são limitadas, denotando
conhecimentos superficiais à respeito de como se formam os arco-íris.
Figura 12 – respostas das questões ‘dois’ à ‘quatro’ obtidas antes da oficina
Quanto à questão de número ‘cinco’, analisou-se as respostas dos estudantes
e constatou-se que poucos responderam a questão apesar dos inúmeros fenômenos
relacionados à Óptica que vivenciamos todos os dias.
Figura 13 – respostas da questão de número ‘cinco’ antes da oficina.
4.4.2. Depois da oficina
0
1
2
3
4
5
6
Questão 2 Questão 3 Questão 4
Branco
Conceitos incorretos
conceitos Parcialmente corretos
Conceitos corretos
40%
40%
20%
Questão 5
Branco Sim Não
35
Após a realização da oficina foi possível observar algumas mudanças
através das respostas do mesmo questionário novamente aplicado. Através do gráfico da
Figura 11 nota-se que a maioria dos estudantes considerou a alternativa ‘e’ como correta;
desta maneira, concluiu-se que eles supereram a concepção de que podemos ‘enxergar’
objetos se não houver luz incidindo sobre os mesmos.
Figura 14 - respostas da questão 1 obtidas após a oficina
Quanto às questões de números ‘dois’, ‘três’ e ‘quatro’, observou-se que os
estudantes utilizaram nas respostas os conceitos estudados na realização da atividade, de
modo que suas respostas foram elaboradas com base em conceitos científicos, tal como a
reflexão e refração. Abaixo, na Figura 12, temos a resposta de um estudante obtida após a
realização da oficina; percebe-se que ele usa o conceito de refração para explicar que a luz é
“desviada” no interior das gotículas de água. Através da escrita deste estudante percebe-se
que ele entendeu o fenômeno da refração da luz.
Figura 15- resposta de um estudante pesquisado.
0%
10%
0%
20%
70%
0%
Questão 1
a b c d e Branco
36
Figura 16 – respostas das questões ‘dois’ à ‘quatro’ obtidas após a oficina
Em relação à questão de número ‘cinco’, percebeu-se que a grande maioria
dos pesquisados respondeu que conhecia outros fenômenos relacionados à óptica. Acredita-se
que a oficina proporcionou uma visão mais ampla em relação aos fenômenos ópticos.
Figura 17 – respostas da questão de número ‘cinco’ após a oficina.
A partir das informações coletadas é possível considerar que os estudantes
passaram a perceber que muitas coisas que eles vivenciam estão relacionados à óptica. Eles
demonstraram curiosidade e interesse; em alguns momentos se surpreendiam frente aos
experimentos e queriam logo saber a explicação para tais fatos. As discussões e os
questionamentos durante todo o tempo em que a oficina foi ministrada também constituiu
numa importante evidência de que a oficina logrou êxito.
0
1
2
3
4
5
6
7
Questão 2 Questão 3 Questão 4
Branco
Conceitos incorretos
conceitos Parcialmente corretos
Conceitos corretos
10%
90%
0%
Questão 5
Branco Sim Não
37
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A partir da realização deste trabalho é possível evidenciar que práticas
pedagógicas diferenciadas são importantes instrumentos de ensino. O uso de experimentos é
um dos métodos utilizados no ensino de conteúdos de Física e muitos trabalhos podem ser
encontrados em revistas especializadas tratando deste assunto. A possibilidade de construção
de experimentos não requer, necessariamente, o uso de instrumentos sofisticados, pois
existem materiais de baixo custo que possibilitam explorar muitos conceitos físicos
importantes.
Contudo, elaborar esse tipo de atividade requer tempo do professor e
sabemos não ser, muitas vezes, algo que ele possui. Além do tempo requerido na construção
dos experimentos, há, também, necessidade de que o professor prepare-se para colocá-la em
prática apropriando-se de conhecimentos específicos necessários para que a atividade não seja
desastrosa. Pois, no momento em que a atividade é levada para a sala de aula, existe uma
grande probabilidade de que os estudantes façam questionamentos de toda a natureza ao
professor que deverá estar preparado para tais situações.
O processo de construção deste tipo de atividade constitui numa importante
aprendizagem ao professor, pois a pesquisa está diretamente relacionada a este processo.
Nota-se, pelos resultados obtidos, que a atividade refletiu positivamente, contudo destaca-se
que o número de alunos participantes da atividade está muito longe de uma realidade de sala
de alua. Há uma necessidade de que o ensino da Física deva propiciar ao sujeito a
compreensão do mundo e seus fenômenos através do desenvolvimento de competências e
habilidades. A organização desta atividade de ensino teve como foco a utilização de
fenômenos já conhecidos dos estudantes como ponto de partida para instiga-los e iniciar
discussões importantes. Desta maneira a utilização de experimentos, como recurso didático,
constitui fator importante na prática pedagógica dos professores e que contribuem
satisfatoriamente na aprendizagem dos nossos estudantes.
Destaca-se que os resultados desta oficina de Óptica Geométrica foram
satisfatórios, contudo deve-se levar em consideração que o número de estudante era reduzido
em relação ao número de estudantes de uma sala de aula regular. Sugere-se, portanto, que este
38
trabalho possa ser repensado para um número maior de estudantes para isso é necessário que o
tempo de duração readequado às necessidades de uma sala de aula.
39
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