UMA PROPOSTA DE AULA DE ÓPTICA PARA O ENSINO … · trabalho é apresentada uma proposta de aula...
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ - UESC
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
ELTON ARAÚJO DOS SANTOS
UMA PROPOSTA DE AULA DE ÓPTICA PARA O ENSINO
MÉDIO BASEADA EM METODOLOGIAS DE ENSINO
ATIVAS
ILHÉUS – BA
2017
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ELTON ARAÚJO DOS SANTOS
UMA PROPOSTA DE AULA DE ÓPTICA PARA O ENSINO
MÉDIO BASEADA EM METODOLOGIAS DE ENSINO
ATIVAS
ILHÉUS – BA
2017
Dissertação apresentada ao Mestrado Nacional
Profissional em Ensino de Física da Universidade
Estadual de Santa Cruz como requisito para
obtenção do grau de Mestre em Ensino de Física sob
orientação do Prof. Drº Zolacir Trindade.
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S237 Santos, Elton Araujo dos. Uma proposta de aula de óptica para o ensino médio basea- da em metodologias de ensino ativas / Elton Araújo dos Santos. - Ilhéus : UESC, 2017. 74f. : il. Orientador : Zolacir Trindade. Dissertação (Mestrado) – Universidade Estadual de Santa Cruz. Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física. Inclui referências.
1. Física – Estudo e ensino. 2. Ciências – Estudo e ensino. 2.Óptica. I. Trindade, Zolacir. II. Título. CDD – 530.07
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AGRADECIMENTOS
Primeiramente, agradeço à Deus pela sua bondade infinita e presença em minha vida.
Aos meus pais, Edvaldo Alves dos Santos e Zilda Fernandes Araújo que não mediram
esforços para a realização dos meus projetos, passando sempre mensagens de apoio, carinho e
força.
Aos meus irmãos Eduardo Araújo e Edvaldo Júnior que contribuíram para o meu
equilíbrio emocional, me confortando nos momentos difíceis mesmo estando longe.
A minha esposa Rosicléia Hermes pela grande paciência e dedicação durante toda essa
jornada.
Aos meus tios, tias, primos, primas e amigos, que me apoiaram em todos os momentos
e sei que posso sempre contar.
Ao corpo docente e funcionários responsáveis pelo Mestrado Nacional Profissional em
Ensino de Física, polo UESC 44, pela oportunidade de realização de estudos e trabalhos em
minha área de pesquisa. Aos colegas do mestrado pelo auxílio nas tarefas desenvolvidas durante
o curso. À CAPES pela provisão da bolsa de mestrado.
Ao Colégio Estadual Luís Eduardo Magalhães por permitir a realização desta
pesquisa. Aos estudantes e membros do Colégio pela parceria, ao professor Heraldo Oliveira.
A todos os que colaboraram de algum modo para possibilitar a concretização desse
trabalho.
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UMA PROPOSTA DE AULA DE ÓPTICA PARA O ENSINO BÁSICO
BASEADA EM METODOLOGIAS DE ENSINO ATIVAS
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 10
1.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 12
1.1 O Ensino de Física no Brasil .................................................................... 12
1.2 Método Peer Instruction - Instrução pelos Colegas (IpC) .................... 14
1.3 Método Just-in-Time Teaching - Ensino sob Medida (EsM) ................ 15
1.4 Uso integrado dos métodos Ensino sob Medida (EsM) e Instrução pelos
Colegas (IpC) ................................................................................................... 16
1.5 O uso dos métodos EsM e IpC e a teoria de ensino de Vygotsky ......... 19
2. MATERIAL DIDÁTICO PRODUZIDO ............................................................. 21
2.1 Tarefas de Leituras (TL) .......................................................................... 21
2.2 Slides .......................................................................................................... 41
2.3 Experimentos ............................................................................................ 42
2.4 Flashcards (cartões de resposta) ............................................................. 46
3.PROCEDIMENTOS E APLICAÇÕES EM SALA DE AULA ........................... 47
1ª ETAPA DE APLICAÇÃO ........................................................................... 48
2ª ETAPA DE APLICAÇÃO ........................................................................... 53
3ª ETAPA DE APLICAÇÃO ........................................................................... 56
4. CONSIDERÇÕES FINAS ..................................................................................... 59
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 61
6. ANEXOS .................................................................................................................. 64
Cartões ................................................................................................................ 64
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Aparatos experimentais .................................................................................... 66
Planos de aula .................................................................................................... 69
RESUMO
As dificuldades metodológicas pelas quais passa o ensino de ciências nas escolas, em particular
o ensino de Física, exigem a adoção de novas estratégias que fomentem um processo de ensino-
aprendizagem devidamente contextualizado e significativo para o estudante. Nesta perspectiva,
a procura de métodos que venha a melhorar o processo de ensino aprendizagem relacionando
os conceitos físicos. O estudo desses métodos tem por objetivo permitir aos professores uma
argumentação mais consistente sobre os fenômenos físicos e favorecendo uma melhor
compreensão por parte dos estudantes. A proposta do uso de métodos ativos vem sendo testada
em cursos de diferentes níveis e alcançando bons resultados. Durante o trabalho metodologias
de ensino são apresentadas na perspectiva onde o estudante também participe da sua formação,
como é o caso do Ensino sob Medida (EsM) e da Instrução pelos Colegas (IpC), relacionando
o uso dos métodos a teoria de aprendizagem sociointeracionista proposta por Vygotsky. Neste
trabalho é apresentada uma proposta de aula de Óptica geométrica voltada ao ensino básico
para que o professor possa utilizar em suas aulas, o intuito é fornecer a outros professores
materiais e ideias de metodologias de como trabalhar conteúdos de óptica geométrica para
estudantes do ensino médio, por meio de um trabalho aplicado em sala. Utilizando esses
métodos e os matérias o trabalho apresenta uma descrição da prática realizada em uma turma
de 2ª série no Ensino Médio na Cidade de Bom Jesus da lapa na Bahia, onde foi possível fazer
uma análise qualitativa dos acertos e obtido bons resultados com a utilização dos métodos
ativos.
Palavras-chave: Ensino de Física, Ensino sob Medida, Instrução pelos colegas, Óptica geométrica.
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ABSTRACT
The methodological difficulties of science teaching in schools, in particular the teaching of
physics, require the adoption of new strategies that foster a teaching-learning process that is
contextualized and meaningful for the student. In this perspective, the search for methods that
will arouse the interest and the motivation of the students has been studied and tested by many
teachers. The study of these methods aims at allowing teachers a more consistent argument
about physical phenomena and favoring a better understanding on the part of the students. The
proposal of the use of active methods has been tested in courses of different levels and reaching
good results. In this work, proposals are presented aimed at the high school so that the teacher
can use for the planning of the class, and thus are presented educational materials with the
intention of a better practice of teaching physics related to optics. During the work teaching
methodologies are presented in the perspective where the student also participates in its
formation, methods known as Measured Teaching (EsM) and Instruction by Colleagues (IpC)
together with the theory of socio-interactionist teaching proposed by Vygotsky, the intention is
Provide other teachers with materials and ideas on how to work geometric optics content for
high school students through classroom work. Using these methods and the materials the work
presents a description of the practice performed in a 2nd grade class in High School, where it
was possible to do a quantitative analysis and obtained good results.
Keywords: Teaching, practices, methodology, optics
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LISTA DE FIGURAS
Figura 01: Linha temporal do uso dos métodos EsM e do IpC com adaptação do uso de
experimentos.............................................................................................................................17
Figura 02:Diagrama do processo de implementação do método IpC (Peer Instruction). Em
destaque, a etapa conhecida como ConcepTest. Adaptado de Lasry, Mazur e Watkins
(2008)........................................................................................................................................18
Figura 03: Apresentação dos slides com os temas propostos..................................................41
Figura 04: Visualização do kit experimental. Em (a) vê-se a bancada óptica com a base
giratória (goniômetro) no centro. Em (b), vê-se a câmara escura para a realização do
experimento do “Fantasma de Pepper”.....................................................................................41
Figura 05: Representação do raio de luz retilíneo na bancada óptica......................................43
Figura 06: Demonstração experimental da lei de reflexão utilizando a bancada óptica............43
Figura 07: Banco óptico com formação de imagem entre espelhos planos ..............................43
Figura 08: Flashcards (cartões de resposta) confeccionados....................................................45
Figura 09: Demonstração experimental da propagação da luz.................................................47
Figura 10: Questão conceitual 1 utilizada na 1ª etapa..............................................................48
Figura 11: Questão conceitual 2 utilizada na 1ª etapa...............................................................49
Figura 12: Questão conceitual 3 utilizada na 1ª etapa..............................................................50
Figura 13: Questão conceitual 1 utilizada na 2ª etapa..............................................................51
Figura 14: Questão conceitual 2 utilizada na 2ª etapa..............................................................52
Figura 15: Questão conceitual 3 utilizada na 2ª etapa.............................................................53
Figura 16: Questão conceitual 1 utilizada na 3ª etapa.............................................................54
Figura 17: Questão conceitual 2 utilizada na 3ª etapa.............................................................55
Figura 18: Questão conceitual 3 utilizada na 3ª etapa.............................................................56
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INTRODUÇÃO
As estratégias didáticas tradicionalmente adotadas para o Ensino de Física nas escolas
resumem-se a aulas expositivas, nas quais o professor é um mero expositor que supostamente
“explica” os conteúdos da disciplina e os alunos são ouvintes passivos que, também
supostamente, “aprendem” a matéria. Tais aulas estão focadas na listagem de conceitos, cuja
fundamentação teórica é superficialmente discutida, e de inúmeras fórmulas matemáticas que
devem ser decoradas, como se as mesmas não fossem dedutíveis de algumas poucas relações
fundamentais.
A discussão superficial dos conceitos fundamentais e o foco na memorização, não
permite a correta distinção entre o objeto de estudo da Física um fenômeno da natureza e o
modelo teórico aplicado para descrevê-lo este último, o conteúdo a ser ensinado na disciplina.
Deste modo, durante a exposição do professor o estudante tem dificuldades em abstrair a
situação-problema a ser resolvida mesmo que está remeta a uma situação cotidiana e tão pouco
é capaz de interpretá-la em termos de um modelo teórico devidamente fundamentado nos
princípios da Física. Consequentemente, a resolução de listas de exercícios e avaliações se
resume a decorar “tipos de questões” e saber qual a fórmula matemática que se deve aplicar a
cada tipo.
Além disso, quando pensamos no Ensino de Física no nível básico, a realidade
brasileira esbarra em problemas como conteúdo programático extenso comparado à carga
horária semanal dedicada à disciplina, a escassez de profissionais licenciados em Física no
mercado de trabalho, limitações na infraestrutura das instituições de ensino, entre outros. Estes
fatores não favorecem a adoção de novas estratégias didáticas em sala de aula, colaborando
para a manutenção da prática de ensino tradicional.
O trabalho apresentado nesta dissertação apresenta uma proposta de aula, na qual é
utilizado métodos ativos para estruturação das aulas, fazendo com que os estudantes participem
das aulas, sendo necessário que estude antes da aula.
Os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM), que são
referência nacional do currículo escolar (BRASIL, 1999), orientam que o processo de ensino-
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aprendizagem em Física seja voltado a incentivar os alunos a observar e a questionarem o
mundo ao seu redor, tornando-se autônomos intelectualmente
É fato que o professor possui uma responsabilidade muito grande no processo de
ensino e aprendizagem do aluno, mas não pode ser o único responsável pelo rendimento do
aluno. Araújo e Mazur (2013) evidencia tal responsabilidade por parte do professor:
Tal responsabilidade não é um fardo leve. Em meio a condições não
raro adversas de infraestrutura e apoio institucional, o professor tem
como tarefa propiciar condições para que possam se engajar no
processo de aprendizagem e orientá-los de modo a alcançar uma
aprendizagem significativa da matéria em estudo. (ARAUJO, MAZUR,
2013, p. 364).
A proposta colocada na dissertação procura fazer com que o estudante deixe de ser
apenas um receptor do conhecimento e assuma um papel mais ativo em sala de aula ou seja o
estudante participe da aula. Para isso, ele necessita estudar antecipadamente para as aulas, e
buscar informações nos textos fornecidos pelo professor chamado no decorrer da dissertação
de TL (tarefa de leitura). Esses métodos une a interação do aluno com seus colegas de classe e
o estudo prévio, buscando a compreensão dos conceitos básicos de Física.
A aula ministrada pelo professor consiste em uma exposição curta do assunto abordado
no estudo prévio dos alunos, centrada nos pontos em que eles apresentam maiores dificuldades,
o Método de Ensino sob medida faz com que o professor possa preparar uma aula após a
aplicação de um questionário na qual ele avalia o grau de dificuldade dos estudantes.
Em seguida, o professor propõe um teste conceitual sobre o tema abordado e,
dependendo do índice de acertos da turma, o mesmo pode refazer esta exposição, formar
pequenos grupos de alunos e estimulá-los a discutirem entre si ou seguir em frente para o
próximo teste conceitual.
A discussão entre os colegas deve ser mediada pelo professor, induzindo sempre os
alunos a questionarem uns aos outros, com o objetivo de promover o aprendizado. Quanto ao
andamento da aula, se o índice de acertos for superior a 70%, o professor explica brevemente a
resposta e passa para o tópico seguinte, sem explanações profundas. Se o índice de acertos for
inferior a 30%, o professor volta a explicar o assunto abordado, e apresenta novamente um teste
sobre o assunto (pode ser o mesmo teste aplicado), reiniciando o ciclo. Se o índice de acertos
ficar entre 30% e 70%, o professor orienta os alunos a formarem pequenos grupos.
O professor deve, então, estimular a discussão entre os membros do grupo. Logo após
a discussão, cada aluno submete sua resposta, de maneira individual. Nesta situação, quando o
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índice de acertos fica entre 30% e 70% e o professor orienta a formação de pequenos grupos de
alunos para discutirem as respostas, geralmente, o aluno que marcou a resposta correta, durante
a primeira submissão de resposta, consegue convencer aquele que marcou a resposta errada
antes das discussões (MAZUR, 1997).
Os testes conceituais devem ser adequadamente selecionados. As questões criadas, ou
selecionadas, devem ser de múltipla escolha e abordar conceitos que exigem raciocínio dos
alunos para o entendimento do conteúdo, ao invés de força-lo a memorizar fórmulas e conceitos,
ou que simplesmente substitua um número em uma fórmula (MAZUR, 1997; CROUCH,
MAZUR, 2001; CROUCH, FAGEN, MAZUR, 2002).
Espera-se que este trabalho possa contribuir positivamente para futuras pesquisas em
ensino de Física, visando melhorar qualitativamente a aprendizagem dos alunos, e a aula
ministrada pelo professor, servindo como referência também para outras disciplinas do
currículo do aluno, tanto no Ensino Fundamental quanto no Ensino Médio.
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Nesse capítulo será apresentado as referências encontradas na literatura que foram
utilizadas como base de estudo para a aplicação e confecção da proposta. Através da leitura de
livros e artigos sobre as teorias e métodos de ensino, assim como o contexto educacional
brasileiro. Para isso foram realizadas pesquisas sobre aplicações do uso dos métodos Ensino
sob Medida (EsM) e Instrução pelos Colegas (IpC) assim como o uso integrado desses dos
métodos, com aplicações e resultados obtidos..
1.1 O Ensino de Física no Brasil
O debate sobre o uso de metodologias no ensino de Física em diferentes níveis, tem feito
com que professores que tenham esse interesse em inovar as aulas fazendo com que os
estudantes possam participar ativamente das aulas. Diversos projetos curriculares foram criados
visando renovar os currículos antigos, buscando um ensino contextualizado que deixe de lado
o ensino livresco e passe a utilizar instrumentos didáticos, devidamente articulados com
estratégias que relacione o conteúdo a ser ensinado com o contexto dos estudantes.
Pimenta (1996) afirma que os professores devem estar preparados para as constantes
transformações sociais e ter em vista a importância de se atender às novas demandas da
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sociedade. Assim, é necessário definir quais características da docência devem permanecer
como práticas consagradas, quais devem deixar de existir por se mostrarem ultrapassadas e
quais devem ser modificadas adquirindo novas características, e ajustando-se às exigências
atuais.
Pietrocola (2005) afirma que o ensino de Física na educação básica tem passado por
transformações, visto que é necessário mostrar na escola as possibilidades oferecidas pela Física
e pela ciência em geral, como formas de construção da realidade sobre o mundo que nos cerca.
Visando essa necessidade, o ensino de Física na escola média ganhou um novo sentido a partir
das diretrizes apresentadas nos PCNs. Trata-se de construir uma visão da Física que esteja
voltada para a formação de um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos
para compreender, intervir e participar na realidade. Nesse sentido, mesmo os jovens que, após
a conclusão do ensino médio não venham a ter mais qualquer contato escolar com o
conhecimento em Física, em outras instâncias profissionais ou universitárias, ainda assim terão
adquirido a formação necessária para compreender e participar do mundo em que vivem. Assim
segundo os PCN+:
A Física deve apresentar-se, portanto, como um conjunto de competências específicas
que permitam perceber e lidar com os fenômenos naturais e tecnológicos, presentes
tanto no cotidiano mais imediato quanto na compreensão do universo distante, a partir
de princípios, leis e modelos por ela construídos. (BRASIL, 2002, p. 59)
As Orientações Curriculares do Ensino Médio (OCNEM), orientam para que os
professores problematizem a aula partindo dos conhecimentos prévios dos alunos, fazendo
assim uma contextualização histórica, para que a partir dessas discussões os estudantes
alcancem o conhecimento científico. Nesse sentido, é importante e necessário que o estudante
compreenda a ciência como uma construção sociocultural, como uma produção humana,
passível de erros, mas que se trata de um conhecimento legitimado pela comunidade científica.
Essa visão histórico-construtivista confere autenticidade ao conhecimento científico e permite
a produção de sentido ao conteúdo do ensino escolar. Assim segundo os PCNs:
O ensino de Física vem deixando de concentrar-se na simples memorização de
fórmulas ou repetição automatizada de procedimentos, em situações artificiais ou
extremamente abstratas, ganhando consciência de que é preciso dar-lhe um
significado, explicitando seu sentido já no momento do aprendizado, na própria escola
média. (BRASIL, 2002, p. 2)
Os livros didáticos são os instrumentos didáticos mais utilizados hoje nas salas de aula
do Brasil; são imprescindíveis, mas precisam ser usados como auxilio e não como única
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ferramenta de trabalho. Segundo Pimentel (1998) o professor deve estar preparado para corrigir
e complementar o livro didático, assim como levar o aluno a uma relação estreita com o mesmo.
Deste modo, o docente deve dispor de outros recursos didáticos a serem aplicados em sala de
aula, a exemplo de textos paradidáticos, softwares, recursos audiovisuais, experimentos
didáticos, entre outros.
As metodologias ativas de aprendizagem têm recebido atenção crescente nos últimos
anos, motivada pela busca por alternativas às abordagens tradicionais, que, em muitos casos,
estão reduzidas à simples transferência de informação.
Segundo Berbel (2011), a utilização de metodologias ativas pode estimular a
motivação autônoma no estudante, uma vez que trazem para as aulas elementos antes
desconsiderados. Esse é o estímulo inicial para que ele deixe a condição de agente passivo no
processo de aprendizagem para atuar de forma efetiva na construção do próprio conhecimento.
Nesse sentido, diversas metodologias têm sido descritas como ativas, as quais, entre
outras, baseiam-se na resolução de problemas complexos, em estudos de caso na aprendizagem
por projetos, ou ainda na instrução pelos próprios estudantes.
A seguir será abordado de uma forma geral os métodos e a discussão sobre o uso desses
métodos em conjunto.
1.2 Método Peer Instruction - Instrução pelos Colegas (IpC)
Instrução pelos Colegas (IpC) é um método de ensino interativo, baseado em pesquisas
em ensino, desenvolvido pelo professor Eric Mazur na Universidade de Harvard nos anos 90.
Ele tem sido adotado em várias disciplinas, em diferentes instituições de nível superior de todo
o mundo. A proposta foi introduzida pela primeira vez pelo professor Eric Mazur em uma
disciplina de Física Básica nessa mesma universidade e se popularizou em diversas partes do
mundo, em especial nos Estados Unidos, Canadá e Austrália (CROUCH, FAGEN, MAZUR,
2002).
O método utiliza a forma de ensino descentralizada, sendo assim os estudantes
participam a da aula e também valoriza a interação dos estudantes de uma classe, através de
discussões sobre questões conceituais propostas pelo professor, o método (IpC) tem por
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objetivo que o estudantes juntamente com o professor sejam sujeitos ativos na sala e que o
estudante não se comportem apenas como um receptor do conhecimento como acontece nos
métodos tradicionais de ensino, fazendo com que todos os estudantes se envolvam com o tema
da aula, por meio de questionamentos estruturados, promovendo o aprendizado colaborando
com a prática de ensino.
A implementação deste método permite que o mesmo possa ser usados em conjunto
com outros métodos, como por exemplo, o uso do (IpC) junto com Ensino sob Medida (EsM),
sendo assim o uso desse método tem como objetivo a participação dos estudantes e que os
mesmos interessem, contribuindo para a compreensão dos conceitos físicos, desenvolvendo
habilidades de comunicação e fazendo com que os professores possam detectar as dificuldades
sobre os temas abordados na aula.
A vantagem do uso do método (Ipc) para Mazur(1997), está no engajamento mental
dos estudantes, vez que são estimulados a pensar, no debate coletivo e no frequente feedback
por parte dos estudantes e do professor.
Os resultados do método (IpC) são monitorados pelo computador ou por métodos que
contabilizam a porcentagem de erros e acertos e há estudos que demonstram a melhoria da
capacidade de resolução dos problemas por parte dos alunos.
1.3 Método Just-in-Time Teaching - Ensino sob Medida (EsM)
O método de ensino Just-in-Time Teaching (JiTT) ou Ensino sob Medida (EsM), foi
proposto em 1996 pelo professor Gregory M. Novak e colaboradores com o objetivo de utilizar
a tecnologia para melhorar a aprendizagem de ciências em sala de aula (NOVAK, et.al, 1999).
O Ensino sob Medida (EsM) foi projetado para desenvolver a habilidade de trabalho
em grupo entre os estudantes e a capacidade de comunicação oral e escrita (NOVAK,
et.al,1999) dando responsabilidades aos alunos pela sua própria aprendizagem e aumentando a
retenção de conhecimento dos conteúdos a longo prazo.
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O método Ensino sob Medida (EsM) ocorre por meio de tarefas que são apresentadas
antes da explanação preparatórias para as aulas, as respostas dos alunos às tarefas preparatórias
estabelecem um valioso feedback para o professor ajustar e organizar sua aula, focando nas
principais dificuldades manifestadas pelos alunos. Esse método tem uma grande vantagem
comparado ao método tradicional de ensino, usualmente o professor gasta muito tempo em aula
explicando conceitos simples que o aluno poderia compreender sozinho com alguma leitura
prévia de um material, como um capítulo de um livro-texto, alguma referência na internet ou
um material de autoria do próprio docente.
Os questionários propostos pelo método (EsM), exigem do estudante não só fazer a
leitura do material entregue a (TL), mas também responder questões propostas no material que
será entregue para o professor que servirá como base para o planejamento e preparação da aula,
apoiando assim nas dificuldades encontradas nas atividade respondidas, partindo desse
conhecimento prévio dos estudantes.
1.4 Uso integrado dos métodos Ensino sob Medida (EsM) e Instrução pelos
Colegas (IpC)
Nesse trabalho foram utilizados os dois métodos no intuito de unir as duas estratégias
na busca da aprendizagem dos estudantes. Sendo assim o método do Ensino sob Medida para
a análise da compreensão dos estudantes após a leitura da (TL) permitindo que o professor
possa, de fato, levar em conta o conhecimento prévio dos estudantes na organização do ensino
e para a elaboração das breves exposições orais, quanto a escolha das questões conceituais. O
método instrução pelos colegas vem para somar com o Ensino sob Medida, fazendo com que
após a exposição oral do professor os estudantes também participem da aula ou seja, os
estudantes tenham uma interação e que os mesmos possam discutir os conceitos apresentados
antes e durante a aula.
A proposta sugere que aqueles estudantes que já conseguiram construir
adequadamente seus conhecimentos, ou estão próximos disso, passam a auxiliar o professor
ajudando os colegas a partir de discussões em grupos.
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O uso dos métodos EsM e do IpC, possibilita que tendo em mãos as respostas das
questões das Tarefas de Leituras antes da aula, faz com que o mesmo possa adotar abordagens
que facilitam o entendimento dos alunos e que o mesmo gaste menos tempo em conteúdos já
conhecidos pelos estudantes, sendo assim o professor poderá escolher questões conceituais que
abrange o conhecimento e forneça oportunidades de conhecer novas informações, fazendo uma
avaliação do nível dos estudantes antes e depois da aula.
A figura 01 apresenta passo a passo dos procedimentos tanto do professor quanto dos
estudantes antes e durante a aula, a linha temporal do uso dos métodos EsM e IpC, descreve as
funções de cada um e o tempo em que deve acontecer cada passo, sendo assim o que acontece
antes da aula faz parte do método do EsM, onde o professor elabora as Tarefas de Leitura e
envia para os estudantes isso com uma antecedência de 2 á 7 dias antes da aula, para que os
mesmos possam fazer a leitura e responder as questões e enviando ao professor, nessa parte o
professor inicia a preparação da exposições orais e define quais questões conceituais vai utilizar.
Figura 01. Linha temporal do uso dos métodos EsM e do IpC (com adaptação).
Fonte: (baseado em Watkins e Mazur (2010).
Durante a aula o professor utiliza o método IpC com uma implementação que foi
adaptada ao uso do método, que é o uso de experimentos com ferramenta de auxílio nas
exposições orais, sendo assim a exposição fica composta de uma explanação oral sobre o tema
e a demonstração de experimentos que venha a apresentar fenômenos físicos, após isso o
professor apresenta a questão conceitual para que os estudantes iniciem a votação que apresenta
a figura 02.
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Figura 02. Diagrama do processo de implementação do método IpC (Peer Instruction). Em
destaque, a etapa conhecida como ConcepTest.
Fonte: Adaptado de Lasry, Mazur e Watkins (2008).
Na figura 02 apresenta o processo de implementação durante a aula seguindo alguns
passos que vai depender do andamento da aula, ou seja, é seguido de acordo a quantidade de
acertos dos estudantes.
Mazur (1997) utiliza os valores 30% e 70% como referências para avaliação, sendo
assim abaixo de 30% o professor retorna a exposição, caso a quantidades de acertos esteja entre
30% e 70% os alunos discutem em grupos para alcançarem a alternativa correta, caso a
quantidade de acertos tenha sido acima de 70% o professor discute sobre a alternativa e passa
para outra questão.
A escolha das conceituais devem ser escolhidas de modo que venha abranger o
conteúdo e que consista de uma reflexão acerca do conteúdo, que esteja de algum modo
contextualizada.
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1.5 O uso dos métodos EsM e IpC e a teoria de ensino de Vygotsky
A utilização dos métodos ativos no ensino básico, favorece que durante a discussão
em grupos os estudantes possam interagir e essa interação é importante para a que cheguem a
conclusão da resposta correta e que um colega explique e ajude o outro a compreensão do
conteúdo. Vygotsky tem uma grande importância, pois em suas teorias discute o papel da
interação social no desenvolvimento do ser humano. Segundo Oliveira (1993) o processo de
aprendizagem Vygotsky baseia-se em quatro pontos. São eles: a mediação, a internalização do
conhecimento, a zona de desenvolvimento proximal e a formação de conceitos.
Mediação: Por mediação entende-se a etapa do desenvolvimento do pensamento
centrada na presença de estímulos e signos, o que faz com que o homem modifique as suas
atividades.
Processo de internalização: Para Vygotsky, a interação social é que provoca a alteração
e o desenvolvimento das funções psíquicas superiores.
Zona de desenvolvimento proximal: Vygotsky vincula esse conceito à relação entre
aprendizagem escolar e desenvolvimento. É esse, talvez, o fator principal da sua teoria, tendo
como pressuposto básico a existência de uma diferença entre o escore obtido quando a criança
desempenha uma tarefa sozinha, chamada de nível de desenvolvimento real, e quando a
desempenha com a ajuda de adultos ou, mesmo, através da cooperação de crianças mais
adiantadas, chamado nível de desenvolvimento potencial
Formação de conceitos: A questão relativa à formação de conceitos é, para Vygotsky,
uma extensão do processo de internalização, caracterizando-se pelo confronto entre o
conhecimento espontâneo e o científico.
Nos estudos de Vygotsky (1993) a aprendizagem escolar toma a dimensão do social,
da interação dos indivíduos. Isso fica evidente nas suas discussões acerca do que ele denomina
zona de desenvolvimento proximal, caracterizado como a distância entre o nível do
desenvolvimento real da criança (estudante), determinado pelas capacidades de resoluções de
problemas de forma independente e o nível de desenvolvimento potencial, que representa aquilo
que a criança consegue realizar com a ajuda de um adulto ou com o auxílio de companheiros
20
mais capazes. Quando levado isso em consideração, a aprendizagem escolar tende a se tornar
mais eficiente, atingindo um grupo maior de alunos.
Werner e Becker (2004) aborda que a cooperação entre os estudantes de uma classe
no processo de aprendizagem permite que os “mais adiantados” auxiliem os ‘’mais atrasados”
, pois, segundo Vygotsky (1999, p. 113), “aquilo que a criança pode realizar com assistência
hoje, ela será capaz de fazer sozinha amanhã”. No processo educativo, pode-se dizer que aquilo
que o aluno faz hoje com o auxílio do professor ou de seus colegas poderá ser realizado de
forma independente no futuro.
Baseando nesses princípios a busca de novas estratégia para o ensino tem por objetivo
a construção do conhecimento, e que o mesmo seja provido por mediações do professor e da
interação entre os estudantes.
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2 . MATERIAL DIDÁTICO PRODUZIDO
Para uso dos métodos (IpC) e (EsM) foi necessário a confecção do material didático,
sendo esse material produzido o mesmo é constituído dos seguintes recursos didáticos, as
tarefas de leitura para os conteúdos a serem trabalhados, os slides para uso na exposição oral
na sala e projeção das questões, os experimentos para uso em conjunto com a exposição oral e
os flashcards (cartões) para a votação das alternativas.
2.1 Tarefas de Leituras (TL)
Os temas escolhidos para a confecção das tarefas de leituras abordam tópicos de Óptica
voltado para o Ensino Básico para turmas de 2ª série do ensino médio e foram produzidas 3
(TL) sobre óptica geométrica.
As tarefas de leituras foram produzidas utilizando, vários materiais como livros
didáticos, notas de aula disponíveis na internet e dissertações que são citadas nas referências.
TAREFA DE LEITURA - 1
Tema: Natureza e princípios de propagação da luz
1.1 Introdução
Medo do escuro. Brincadeiras com a sombra das mãos criando formas
engraçadas numa parede. São experiências que passamos muito cedo, relacionadas
com o que chamamos de luz. Aprendemos que a noite é escura e o dia é claro, que
no escuro (ou se fecharmos os olhos) não vemos. Mais tarde descobrimos que, por
meio de óculos, lupas, telescópios e outros instrumentos ópticos, podemos mudar a
maneira de ver coisas pequenas ou distantes.
Mas o que é a luz?
Hoje em dia, os físicos têm mais de uma resposta para essa pergunta! De
início, isso pode parecer estranho, mas a explicação é simples. Se olharmos o mundo
à nossa volta, muitas coisas estão acontecendo ao mesmo tempo; se escolhermos
22
uma dessas coisas, a luz, por exemplo, ela apresentará dois tipos de comportamentos
e tudo fica muito complicado de entender.
O que os cientistas fazem é escolher um dos comportamentos da luz e
construir um modelo para ele. Depois escolhem outro comportamento e fazem outro
modelo para este. Com os modelos, estudamos um comportamento simples de cada
vez, escrevemos relações matemáticas e fazemos previsões. Para o físico, entender
o que é a luz significa dispor de um conjunto de modelos capazes de descrever seu
comportamento em cada situação.
O primeiro estudo serve para descrever o comportamento da luz na
brincadeira com a sombra das mãos, o funcionamento de espelhos e lentes (de
óculos, lupas etc.) e do olho humano. Esse estudo é conhecido como óptica
geométrica.
Quando ligamos uma lâmpada, acendemos uma vela ou quando a noite
termina, o ambiente se ilumina, deixa de ser escuro porque agora há uma fonte de luz
– a lâmpada, a vela, o Sol. Nesse modelo supomos que a luz sai da fonte e se propaga
em linha reta em todas as direções. Representamos isso desenhando linhas (ou semi-
retas), com origem na fonte, a que chamamos raios luminosos. Desenhamos também
uma flecha indicando para onde a luz se propaga. Além disso, supomos que se um
raio interceptar outro isso em nada modifica suas trajetórias.
1.2 Natureza da luz contexto histórico
Teoria corpuscular da luz. Em 1672, o físico inglês Isaac Newton apresentou
uma teoria conhecida como modelo corpuscular da luz. Nesta teoria a luz era
considerada como um feixe de partículas emitidas por uma fonte de luz que atingia o
olho estimulando a visão. Esta teoria conseguia explicar muito bem alguns fenômenos
de propagação da luz como a reflexão e a refração.
Teoria ondulatória da luz Cristian Huygens, em 1670, mostrou que as leis de
reflexão e refração podiam ser explicadas por uma teoria ondulatória, mas esta teoria
não foi imediatamente aceita.
Somente no século XVIII as experiências de Thomas Young e Augustin
Fresnel, sobre interferência, e as medidas da velocidade da luz em líquidos, realizadas
pelo cientista francês L. Foucault, demonstraram a existência de fenômenos óticos
23
nos quais a teoria corpuscular não se aplicava, mas sim uma teoria ondulatória. Young
conseguiu medir o comprimento de uma onda, e Fresnel mostrou que a propagação
retilínea da luz e os efeitos de difração, são explicados considerando a luz como onda.
No século XIX, o cientista francês L. Foucault, medindo a velocidade da luz
em diferentes meios (ar/água), verificou que a velocidade da luz era maior no ar do
que na água, contradizendo a teoria corpuscular que considerava que a velocidade
da luz na água deveria ser maior que no ar (Newton não tinha condições, na época,
de medir a velocidade da luz).
Na segunda metade do século XIX, James Clerk Maxwell , através da sua
teoria de ondas eletromagnéticas, provou que a velocidade com que a onda
eletromagnética se propagava no espaço era igual à velocidade da luz, cujo valor é,
aproximadamente:
c = 3 x 10 8 m/s = 300 000 km/s
1.3 Fontes de luz Definimos fonte de luz todo corpo que é capaz de emitir luz. Certamente todos
já notamos a nossa volta várias fontes de luz, podemos citar algumas : lâmpadas, sol,
faróis elétricos, vaga-lume, etc.
Convém definirmos de maneira simples o que é um corpo luminoso e um
corpo iluminado:
Corpo luminoso: são corpos que produzem a luz que emitem. Como
exemplos, podemos citar o Sol, a chama de uma vela, um metal superaquecido etc.
Figura 1.1.Imagem do sol
Algumas dessas fontes de luz primária são permanentes, como no caso do
Sol, enquanto outras são temporárias, como a chama da vela e o metal
superaquecido.
24
Corpo iluminado: são corpos que recebem luz de uma fonte e a refletem.
Como exemplo, podemos citar a Lua, pois reflete a luz do Sol.
Figura 1.2.Imagem da lua
No instante em que você acende uma lâmpada num ambiente escuro, os
objetos nele contidos passam a receber a luz e também a refleti-la, permitindo que
sejam vistos. Portanto, são fontes de luz secundária: a mesa, o vaso, a parede etc.
Uma fonte de luz pode ser puntiforme ou extensa:
• Fonte puntiforme é toda fonte cujas dimensões são desprezíveis em ralação
às distâncias envolvidas que a separam de um observador.
• Fonte extensa é toda fonte cujas dimensões não são desprezíveis em
relação às distâncias envolvidas que a separam de um observador.
1.4 Meios de propagação da luz
As substâncias ou meios encontrados na natureza se comportam de
diferentes maneiras em relação à propagação da luz, conhecemos os meios
transparente, translúcido e opaco. Convém definirmos cada um desses meios
resumidamente:
• Meio transparente é aquele que permite a propagação da luz através de si
de maneira ordenada por distâncias consideráveis, isto é, permite a visualização nítida
dos objetos através dele. Citamos como exemplo o ar, o vidro, a água etc.
• Meio translúcido é aquele que permite a propagação da luz através de si,
mas a espalha desordenadamente, de modo que os objetos vistos através dele não
25
podem ser identificados, isto é, não permite a visualização nítida. Por exemplo, vidro
fosco, papel de seda, papel celofane, o ar atmosférico, etc.
• Meio opaco é aquele que impede a propagação da luz através de si, não
permitindo a visualização dos objetos. Por exemplo: madeira, concreto, portas de
madeira, animais, vegetais, paredes de concreto, etc
1.5 Princípios de propagação da luz
O desenvolvimento da Óptica Geométrica foi feito com base em três princípios
fundamentais:
•Princípio da propagação retilínea da luz
Num meio homogêneo e transparente, a luz propaga-se em linha reta. Como
exemplos citamos o caminho percorrido pela luz que sai de um projetor de filmes, a
câmara escura.
• Princípio da independência dos raios de luz
Os raios de luz de um feixe são independentes. Isto é, se um raio luminoso cortar
outro, ele segue seu caminho como se nada tivesse acontecido.
Figura 1.3.Feixes de luz
•Princípio da reversibilidade dos raios de luz
O caminho de um raio de luz não se modifica quando as posições da fonte e do
observador são alteradas. Isto quer dizer que o caminho da ida é igual ao caminho da
volta. Quando estamos no banco dianteiro do nosso automóvel, podemos observar as
pessoas sentadas no banco traseiro e elas podem nos enxergar pelo espelho devido
a esse princípio.
26
Figura 1.4.Princípio da reversibilidade
Questões
1.Numa aula de Física foi comentada a situação esquematizada abaixo, onde
motorista e passageiro conversam olhando no
espelho retrovisor interno do carro. Com esse
exemplo, o professor pretendia demonstrar uma
aplicação da (o):
a) reflexão difusa.
b) princípio da reflexão.
c) princípio da reversibilidade da Luz.
d) princípio da independência dos raios luminosos
2.O vidro fosco é um meio:
a) opaco; b) translúcido; c) transparente; d) nenhuma das anteriores;
3. A luz se propaga:
a) em linha curva; b) somente no ar; c) num só sentido; d) em linha reta;
4. Uma fonte luminosa projeta luz sobre as paredes de uma sala; um pilar intercepta
parte desta luz. A penumbra que se observa é devida:
a) ao fato de não ser pontual a fonte luminosa;
b) ao fato de não se propagar a luz em linha reta;
c) aos fenômenos de interferência da luz depois de tangenciar os bordos do pilar;
d) aos fenômenos de difração;
27
TAREFA DE LEITURA - 2
Tema: Reflexão e Refração da luz
2.1 Introdução
O que ocorre quando a luz atinge um objeto? Sob o ponto de vista da óptica
ela pode ser refletida (luz retorna ao ar), refratada (luz atravessa o meio de separação)
ou absorvida (luz absorvida pelo meio). Vamos descrever os fenômenos sobre
reflexão e refração. Em muitas situações conseguimos perceber a imagem de um
objeto ou de uma pessoa através de seu reflexo em um espelho, no vidro de uma
janela ou na superfície da água (superfícies refletoras). Essas ocorrências se verificam
sempre que a luz incide sobre uma superfície de separação entre dois meios. Na
prática, quando acontece mais de um desses fenômenos, aquele que prevalece sobre
os outros torna-se objeto de observação e análise no estudo da óptica.
2.2 Reflexão da luz
Portanto na reflexão os raios de luz incidentes sobre uma superfície retornam
ao mesmo meio após a interação com a superfície. Quando a reflexão ocorre em uma
superfície lisa formando uma imagem tal como a de um espelho, é chamada de
reflexão especular. Por outro lado, os objetos ao seu redor só são visíveis graças a
reflexão, que neste caso é denominada de reflexão difusa. Os feixes de luz
provenientes da lâmpada que ilumina o laboratório, ao incidirem em um objeto tal
como um caderno sobre a mesa, é espalhado em todas as direções, permitindo que
qualquer aluno no laboratório possa ver este caderno.
A superfície do caderno é aparentemente lisa, mas na verdade funciona para
luz como uma superfície irregular. Observe na Figura 2.1 que os feixes de raios
paralelos da luz incidente permanecem paralelos após a reflexão especular, mas são
espalhados após a reflexão em uma superfície irregular, figura 2.2.
28
Figura 2.1. Reflexão especular na superfície Figura 2.2. Reflexão difusa ar-água em superfície irregular
As leis da reflexão já eram conhecidas na Grécia antiga. Na figura 2.3
ilustramos os elementos principais da óptica geométrica: o raio luminoso, a normal no
ponto de incidência e os ângulos que sempre são medidos em relação a normal. Na
figura, um raio luminoso incide sobre uma superfície refletora em um ponto P.
Traçamos neste ponto a normal à superfície N, reta perpendicular ao plano da
superfície e passando no ponto P e destacamos os ângulos θ1=θr, denominados
ângulos de incidência e ângulo de reflexão respectivamente. As leis da reflexão
afirmam que:
• O raio refletido permanece no plano de incidência, formado pelo raio
incidente e a normal à superfície no ponto de incidência.
• O ângulo de incidência θ1 é igual ao ângulo de reflexão θr, ou seja, θ1 = θr.
Figura 2.3. Reflexão especular na superfície refletora.
2.3 Refração da luz Outro fenômeno fundamental na óptica geométrica é a refração. Este é
caracterizado pela mudança na direção de propagação da luz ao mudar de meio
de propagação. A figura 2.4 exemplifica também a refração. Observe que o raio
de luz se aproxima da normal à superfície quando passa do ar meio 1 para a água
29
meio 2, alterando sua direção de propagação. No nosso cotidiano são muitos os
fenômenos devido a refração: a miragem, causada pela refração da luz nas
camadas aquecidas próximas ao solo, o prolongamento do dia pela refração da
luz solar na atmosfera, o arco-íris e outros fenômenos.
Figura 2.4. Refração da luz
As leis da refração, descobertas por Willebrord Snell em 1621, afirmam
que:
• O raio refratado está no mesmo plano.
• O ângulo de incidência θ1 e o ângulo de refração θ2 representados na
figura 2.4 obedecem a seguinte relação:
n1 sen θ1= n2 sen θ (1)
Onde n é uma constante característica do meio dada pela razão entre a
velocidade da luz no meio v (que depende da cor e portanto da frequência da luz
incidente) e a velocidade da luz no vácuo c, n é adimensional e n ≥ 1.Sendo expressa
pela relação:
n = 𝑐
𝑣 (2)
O índice de refração da água vale 4/3, o do vidro comum aproximadamente
1,5 e o do ar 1,0. O índice de refração é uma grandeza adimensional, pois é calculado
30
a partir da razão de duas velocidades. Geralmente quanto maior a densidade de um
meio maior é seu índice de refração.
Quando o raio refratado se aproxima da normal, dizemos que a luz entrou
em um meio mais refringente. Quando se afasta da normal, entrou em um meio
menos refringente.
Várias vezes dizemos que o índice de refração também depende da cor da
luz que se refrata. Isso tem algumas consequências, que apresentaremos a seguir,
através de um exemplo. A figura 2.5 mostra a luz solar ou branca incidindo sobre um
prisma triangular de vidro, mas ao sair, do outro lado, está separada em várias cores
(na realidade, não há uma passagem brusca de uma cor para outra, como no desenho,
mas sim contínua e gradual).
Figura 2.5. Fenômeno de dispersão da luz
A luz branca parece ser a mais simples, mas é, pelo contrário, formada por
luzes de várias cores combinadas. Ao passar pelo prisma de vidro, a pequena
diferença no índice de refração de cada cor faz com que cada raio se desvie em
ângulos diferentes. A violeta corresponde o maior desvio e, portanto, o maior índice
de refração. O menor desvio ocorre para o vermelho. Se fizermos uma cor, ou seja,
uma região estreita do feixe colorido, incidir sobre outro prisma, não ocorre nova
separação em outras cores. A dependência entre índice de refração e cor é
denominada dispersão, esse fenômeno é responsável, também, pela formação do
arco-íris.
31
Um fenômeno interessante, denominado reflexão interna total, ocorre quando
a luz passa de um meio mais refringente (maior índice de refração) para um meio
menos refringente (menor índice de refração). Vamos utilizar como exemplo a luz que
sai do fundo de uma piscina e atinge o olho de um observador fora da piscina.
Figura 2.6. Reflexão total de uma luz no fundo de uma piscina
A origem deste fenômeno está no fato da luz se afastar da normal quando sai
da água para o ar. Sabemos que o ângulo de afastamento da normal é máximo para
um ângulo de refração de 90o, correspondendo de acordo com a lei de Snell a um
ângulo de incidência limite θL. Com isso, para ângulos de incidência maiores que o
ângulo limite, não ocorre refração, a luz é refletida na superfície e volta ao meio de
incidência. Uma lâmpada no fundo de uma piscina, durante a noite, ilumina com maior
intensidade apenas um círculo em sua superfície, caracterizando a reflexão interna
total. O restante da piscina é iluminado pela reflexão. Discuta com seus colegas de
grupo esta situação. O fenômeno também explica o “desaparecimento” de uma moeda
no fundo da piscina para um observador, enquanto a mesma é visível para um
segundo observador próximo. Em um prisma também verificamos este fenômeno.
Questões
1)Um raio luminoso incide perpendicularmente sobre um espelho plano, conforme a
figura abaixo. Portanto, esse raio:
32
a) é absorvido pelo espelho.
b) é refratado perpendicularmente ao espelho.
c) é refratado rasante ao espelho.
d) é refletido perpendicularmente ao espelho.
2) O índice de refração absoluto de um material:
a) relaciona-se à velocidade de propagação da radiação monocromática no material e à velocidade da luz no vácuo.
b) não dependo da estrutura atômica do material, mas depende da velocidade da radiação monocromática no vácuo.
c) independe da frequência da radiação incidente no material e assume valores sempre positivos.
d) depende do comprimento de onda da radiação incidente no material e assume valores sempre menores que a unidade
3) Um raio de luz passa do vácuo, onde sua velocidade é 3.108 m/s, para um líquido,
onde a velocidade passa a ser 2,4 . 108 m/s. O índice de refração do líquido é:
a) 0,6 b) 1,25 c) 1, 5 d) 1,8
4) Observe a seguinte figura
Podemos afirmar que:
a) o índice de refração do meio B é metade do índice de refração do meio A.
b) o meio A é menos refringente que o meio B.
c) a velocidade de propagação da luz no meio A é o dobro que a velocidade da luz no meio B.
d) o índice de refração do meio A é maior do que o do meio B.
33
TAREFA DE LEITURA - 3
Tema: Formação de imagens
3.1 Introdução
Podemos considerar um espelho qualquer superfície que reflita
especularmente a luz. Ao fazer isso, ele permite que os raios luminosos que refletiram
em algum objeto possam atingir nossos olhos, permitindo que os visualizemos.
Quando a superfície refletora é bem plana e polida, a luz incidente muda de
direção, mas se mantem ordenada. Isto, que acontece quando vemos nossa imagem
refletida, é chamado reflexão regular. Quando a superfície é irregular, rugosa, a luz
volta de maneira desordenada; então temos uma reflexão difusa. Neste caso, em vez
de vermos nossa imagem, vemos o objeto.
Provavelmente você viu em algum local ou em meios de comunicações
espelhos que “deixam” as pessoas mais magras ou mais gordas, mais altas ou mais
baixas. Isso acontece porque nem todos os espelhos são iguais, muito menos as
imagens geradas por ele.
3.2 Formação de imagens em espelhos planos
A seguir estudaremos as imagens formadas em espelhos planos e alguns
casos utilizando arranjos de espelhos.
Os espelhos planos são aqueles que não possuem nenhum ângulo de
inclinação e todas as imagens produzidas por ele são iguais ao objeto. Vamos
observar geometricamente na figura 3.1, analisando os raios que se iniciam no ponto
A e chegam aos pontos B e B1: o ângulo D dos triângulos ADB e BDC é reto e os
ângulos ABD e DBC são congruentes pela Lei de Reflexão. Sendo o lado DB
pertencente aos dois triângulos, consequentemente os lados AD e DC têm a mesma
medida. Podemos afirmar que o objeto e imagem estão a mesma distância do espelho
plano, de lados opostos e que ambos possuem a mesma dimensão.
34
Figura 3.1 - Imagem formada no espelho plano.
A figura a seguir representa um objeto colocado de frente a um espelho plano,
nota-se que a imagem formada é igual ao objeto, o que vamos discutir é como que se
ocorre essa formação da imagem seguindo do princípio de observar os raios de luz
incidente e refletido no espelho.
Figura 3.2. Imagem formada no espelho plano Fonte: elaborado pelo autor.
A imagem obtida em um espelho plano possui as seguintes características:
É virtual, parece formar-se atrás do espelho;
É direita e do mesmo tamanho do objeto;
Forma-se à mesma distância do espelho que o objeto;
Simétrica do objeto em relação ao espelho.
35
3.3 Imagens entre espelhos planos
A associação de espelhos planos acontece quando a luz refletida por um
espelho 1 E1 atinge um segundo espelho 2 E2, formando assim uma combinação de
imagens refletidas.
Podemos ter dois tipos de associação.
1) Associação em paralelo
O número de imagens do objeto colocado entre os espelhos, formadas nos
espelhos é infinita. Cada imagem formada gera uma outra fazendo assim o papel de
objeto e assim sucessivamente.
A figura 3.3 nos mostra esse caso particular em que os espelhos são dispostos
paralelamente.
Figura 3.3.Formação de imagens em espelhos paralelos
A imagem formada de F em relação ao espelho E é o ponto I1. Essa imagem
passa a ser o objeto para o espelho E’, produzindo então a imagem I2, a qual vai ser
o objeto para o espelho E, e assim por diante. Da mesma forma, a imagem de F em
relação ao espelho E’ é o ponto I3, o qual funcionará como objeto para E, produzindo
a imagem I4, e assim por diante. Desse modo, são formadas infinitas imagens, como
podemos ver na figura 3.4.
36
Figura 3.4. Infinitas imagens formadas entre dois espelhos paralelos
Nos cabeleireiros é habitual encontrar dois espelhos colocados um em frente
ao outro, o que permite obter imagens semelhantes a estas. Da próxima vez que for
ao cabeleireiro não esqueça de reparar esse fenômeno.
2) Associação angular
Quando dois espelhos planos são associados formando um determinado
ângulo entre si, e um objeto é colocado entre eles, os raios de luz provenientes do
objeto refletem várias vezes nos dois espelhos, formando várias imagens. Nesse
caso, a imagem virtual gerada por um espelho serve como objeto para o outro espelho.
Vejamos a figura 3.5 em que dois espelhos planos estão dispostos de modo a formar
um ângulo reto, ou seja, um ângulo de 90º entre eles.
Figura 3.5.Representam um esquema de formação de 3 imagens do objeto
37
Podemos observar que cada espelho formará uma imagem do objeto (I1 e I2),
além de uma imagem da imagem formada pelo outro espelho. Esta última imagem é
formada no mesmo ponto por ambos os espelhos (I12). O número total de imagens
formadas por este conjunto de espelhos é 3.
O número de imagens fornecidas por dois espelhos planos, inclinados entre
si, relativamente a um objeto colocado entre eles, depende de três fatores:
a) do valor do ângulo diedro que os espelhos formam entre si;
b) do lugar que o objeto ocupa no campo limitado pelos espelhos;
c) do lugar onde o observador se coloca para observar as imagens.
Considere α como sendo o ângulo formado por dois espelhos planos com as
superfícies refletoras. A quantidade de imagens formadas por um ponto objeto P,
colocado entre os dois espelhos, pode ser determinada pela equação:
(3)
Onde:
N = número de imagens
O ângulo α deve ser expresso em graus.
Quando a expressão 360º/α for um número par, o ponto objeto P poderá
assumir qualquer posição entre os dois espelhos.
Se a expressão 360º/α for um número ímpar, o ponto objeto P, deverá ser
posicionado no plano bissetor de α.
Figura 3.6. Imagens formadas por um objeto entre espelhos planos Fonte: elaborado pelo autor.
38
3.4 Outras utilizações dos espelhos
Atualmente o espelho é um objeto presente em nosso cotidiano e utilizado
para as mais diversas finalidades, tais como enfeites em casas e lojas, retrovisores
em automóveis, peças de telescópios e em usinas solares para produção de energia
elétrica.
Figura 3.7. Espelho de um banheiro. Figura 3.8. Espelho retrovisor de um carro. Fonte: elaborado pelo autor. Fonte: elaborado pelo autor.
Os espelhos são ainda utilizados na construção de Periscópios. Um
Periscópio permite-nos ver para além de um obstáculo, fornecendo-nos uma imagem
de um nível superior (ou inferior) aquele em que nos encontramos. Os submarinos
encontram-se equipados com periscópios. Com este equipamento, e estando
submersos, conseguem detectar navios na superfície da água.
Figura 3.9. Periscópio é um objeto que possui espelhos
paralelos em um ângulo de 45º
39
Questões
1.Um espelho plano fornece uma imagem de um objeto real:
a) real e direita. b) real e invertida. c) virtual e invertida. d) real e menor. e) virtual e direita.
2. Observando as imagens formadas por dois espelhos planos de um objeto entre eles
colocado, Carlos verifica que, para determinado ângulo, formam-se 5 imagens,
entretanto, fazendo variar o ângulo entre os espelhos, o número de imagens diminui.
Pode-se concluir que:
a) o ângulo era inicialmente de 60°, e o ângulo entre os espelhos estava aumentando.
b) o ângulo era inicialmente de 30°, e o ângulo entre os espelhos estava aumentando.
c) o ângulo era inicialmente de 60°, e o ângulo entre os espelhos estava diminuindo.
d) o ângulo era inicialmente de 72°, e o ângulo entre os espelhos estava diminuindo.
e) o ângulo era inicialmente de 72°, e o ângulo entre os espelhos estava aumentando.
3. A figura F indica um ladrilho coloca do perpendicularmente a dois espelhos que
formam um ângulo reto. Assinale a alternativa que corres ponde às três imagens
formadas pelos espelhos.
40
4. Com três bailarinas colocadas entre dois espelhos planos fixos, um diretor de
cinema consegue uma cena onde são vistas no máximo 24 bailarinas. O ângulo entre
os espelhos vale:
a) 10°
b) 25°
c) 30°
d) 45°
e) 60°
41
2.2 Slides
É comum a utilização de slides ou apresentações em multimídia utilizando o
Datashow como forma de dinamizar a aula e despertar o interesse do aluno. Várias pesquisas
têm sido realizadas nos últimos anos para a verificação da eficácia e da efetividade do uso
dessas novas tecnologias.
Estudos realizados apontam efeitos positivos na utilização de softwares de
apresentação (slidewares) no processo ensino aprendizagem, tendo em vista que é fundamental
ao professor que mantenha a atenção ao texto, recursos visuais e o design do slide. Aponta
MAYER (2001), que as pessoas aprendem melhor quando as mensagens multimídia são
projetadas de maneira consistente.
Toda e qualquer tecnologia que possui potencialidades e características de
comunicação e manipulação de informações, parece adequar-se perfeitamente as atividades
ligadas à educação, na medida em que o ato de ensinar e aprender consiste, sobretudo, em uma
relação de comunicação por excelência ASSIS (2002).
Diante do avanço tecnológico que vivenciamos é imprescindível que a escola e a
academia como instrumentos formadores do cidadão, estejam capazes de integrar essas
tecnologias em sala de aula. O educador vem inovando e adotando novas formas de ensinar, a
sala de aula passou a ter novos recursos e o uso do giz e da lousa deixaram de serem os únicos
recursos existentes.
No contexto acadêmico o uso adequado de apresentações multimídia (com o uso do
programa PowerPoint), com imagem, animações e de som, como instrumentos de apoio ao
ensino.
De acordo com ASSIS (2002), o aprendizado com auxílio de recursos
computadorizados tem sido empregado com êxito, tanto no Brasil como no exterior, a utilização
do multimídia vem ajudando alunos e professores a tornarem o aprendizado mais fácil, rápido
e eficiente.
Desta forma, o slide deve ser utilizado para enriquecer o processo educacional e não
como um artefato para a substituição do professor. Pensando nos efeitos positivos do uso de
slides para auxílio nas aulas, foi produzido um slide para cada aula, no intuito de demonstrar
42
imagens importantes contidas nas tarefas de leitura, na figura a seguir é colocada uma prévia
com alguns tópicos dos slides.
Figura 03. Apresentação dos slides com os temas propostos.
Fonte: elaborado pelo autor.
2.3 Experimentos
A utilização de experimentos nas salas aula possibilita que os alunos investiguem,
questionem e observem, tirando suas conclusões e proporcionando uma melhor compreensão
dos fenômenos físicos.
Fagundes (2007) tenta mostrar que a experimentação pode ser um meio, uma estratégia
para aquilo que se deseja aprender ou formar, e não o fim, desmistificando a perspectiva errônea
na qual se pensa que após o professor passar uma informação teórica basta propor aos seus
alunos um experimento para demonstrar o que foi dito.
Segundo Carvalho (2007), aulas que utilizem experimentos didáticos necessitam de
planejamento para que a aplicação do recurso tenha significado, ou seja, o professor deve saber
quando e como inserir os experimentos didáticos na sala de aula, assim como em que tipo de
abordagem o experimento será utilizado, ou seja, demonstrativo ou investigativo, mas sempre
com foco na problematização do conteúdo que se queira ensinar.
43
O kit utilizado é composto por uma bancada e uma câmara escura dedicada ao
experimento do “Fantasma de Pepper”. A bancada foi construída em MDF (fibras de madeira
aglutinadas com resinas sintéticas) de tamanho 600 x 150 mm e no centro tem-se um disco
giratório (150 mm de raio e com transferidor) que pode ser removido, a depender do
experimento que se queira realizar.
A bancada serve de suporte para uma fonte de luz lazer (laser pointer), dois espelhos
planos de 200 x 400 mm e duas lentes de vidro biconvexas cujo fator de ampliação é de três
vezes. A câmara escura também foi fabricada em MDF, em forma de L, com quatro lâmpadas
de led e uma lâmina de vidro com dimensões (150 x 200 x 2) mm. O kit completo é ilustrado
nas figuras 04(a) e 04(b).
(a) (b)
Figura 04: Visualização do kit experimental. Em (a) vê-se a bancada óptica com a base giratória
(goniômetro) no centro. Em (b), vê-se a câmara escura para a realização do experimento do “Fantasma
de Pepper”.Fonte: elaborado pelo autor.
A utilização do kit experimental permite o estudo de vários fenômenos ópticos, a
começar pela propagação retilínea da luz e a definição do conceito de feixe de luz.
Como é mostrado na figura 05, utilizando um borrifador de água sobre o feixe é
possível visualizar sua característica retilínea.
44
Figura 05: Representação do raio de luz retilíneo na bancada óptica.
Fonte: elaborado pelo autor.
A lei da reflexão é facilmente demonstrada com uso o aparato, conforme ilustra a
figura 06, onde na projeção do lazer sobre o espelho podemos destacar o raio incidente e o raio
refletido.
(a) (b)
Figura 06: Demonstração experimental da lei de reflexão utilizando a bancada óptica.
Fonte: elaborado pelo autor.
Outro tema que pode ser discutido é a formação de imagens em espelhos planos onde a
variação do ângulo entre dois espelhos altera o número de imagens formadas, conforme ilustram
as figuras 07.
45
Figura 07: Banco óptico com formação de imagem entre espelhos planos
Fonte: elaborado pelo autor.
Na formação de imagem entre dois espelhos planos, o número de imagens está
relacionado ao ângulo entre os espelhos seguindo uma relação matemática que definem o
número de imagens visualizadas. Na figura 07 apresenta algumas demonstrações para ângulos
que se se tenha números de imagens exatas. Com a utilização do kit o professor tem a liberdade
de trabalhar com o experimento apresentado as imagens assim como na figura 07 e construir a
relação matemática.
46
2.4 Flashcards (cartões de resposta)
Durante a aplicação do método usualmente a votação é realizada por meio de algum
sistema de resposta como flashcards (cartões de resposta) ou clickers, espécie de controles
remotos individuais que se comunicam por radiofrequência com o computador do professor,
isso para escolas que possuam computadores e que possam ser instalados programas que
facilitam a mostrar e contabilizar as alternativa e os números de acertos e erros, porém nem
todas as escolas possuem essas ferramentas em condições de uso.
Para este trabalho, foram confeccionados cartões com alternativas A, B, C e D, para
votação da alternativa das questões conceituais o uso desses cartões fica a critério dos recursos
digitais disponíveis na escola.
Figura 08: Flashcards (cartões de resposta) confeccionados
Fonte: elaborado pelo autor.
Os cartões foram distribuídos para os alunos e no término da leitura da questão, os
estudantes votavam escolhendo assim a alternativa que consideram correta.
Com uso dos flashcards a votação teve ter um planejamento sobre a questão de que
momento votar, ou seja, assim que o professor orientar é importante que todos votem ao mesmo
tempo, para que não corra o risco de alguns estudantes ter como base a resposta do colega.
47
3.PROCEDIMENTOS E APLICAÇÕES EM SALA DE AULA
A metodologia adotada se baseia na aplicação do uso integrado dos métodos Ensino
sob Medida (EsM) e Instrução pelos Colegas (IpC), em uma turma de segundo ano, com 35
alunos, do Colégio Estadual Luís Eduardo Magalhaes conhecido por (Colégio Modelo) da Rede
Estadual de Ensino no Estado da Bahia na cidade de Bom Jesus da Lapa.
As etapas de aplicação tiveram procedimentos semelhantes, pois o intuito dessas
aplicações foram a utilização de métodos ativos em aulas de Física, para o ensino de temas de
óptica geométrica.
As etapas consistem em vários momentos sendo um deles o da entrega do material
para leitura prévia dos estudantes, que é chamado de Tarefa de Leitura ele foi confeccionado
para os estudantes chegarem na sala já sabendo qual conteúdo será abordado durante a aula e o
professor, com base nos questionários respondidos, possa preparar a aula de acordo com o nível
dos estudantes. As respostas das questões da Tarefa de Leitura servem como diagnóstico do
nível de conhecimento dos estudantes sendo assim a exposição e as questões conceituais para
a votação são planejadas e escolhidas. Partindo dessas informações, esse material é entregue
antes da aula, para este trabalho as (TL) foram entregues com uma semana de antecedência.
O outro momento consiste em uma exposição oral com o uso de slides e de
experimentos, o uso dos slides consiste em destacar informações e imagens importantes
contidas nas tarefas de leitura, fazendo que os slides sejam um auxílio para a explanação. A
utilização de experimentos traz um significado aos conceitos e explicações do conteúdo, porém
o uso de experimentos na sala de aula na rede pública estadual não é comum, pois a maioria
das escolas não possuem laboratórios e nem experimentos que possam ser utilizados nas aulas
de Física, Química e Biologia, ficando ao critério dos docentes desenvolver essas atividades.
Após a exposição são colocadas questões conceituais para que os estudantes possam
escolher, a votação pode ser realizada de diversas formas: de forma manual, com o levantar os
dedos dos alunos, com respostas do tipo Sim ou Não, ou com o auxílio de flashcards (cartões
de resposta). Ela pode ainda ser feita de forma automática, com o auxílio do clicker que vai
depender dos materiais disponíveis. No caso do Colégio por não possuir laboratório de
informática funcionando, foram utilizados os flashcards (cartões de resposta).
48
As questões conceituais colocadas para votação foram criadas, selecionadas de
vestibulares ou adaptadas desses processos seletivos com o intuito de atender os resultados de
aprendizagem esperados relacionados o objetivo era de apresentar questões que abordassem de
uma forma geral os conteúdos discutidos nas tarefas de leituras e que foram explanados na aula.
Sendo que utilizadas nas etapas foram retiradas de materiais da internet, algumas foram
adaptadas para o propósito do trabalho e suas fontes são citadas nas referências.
Durante o período de votação, espera-se do aluno uma reflexão sobre o tema abordado,
uma análise das possíveis alternativas e a escolha da alternativa que considerar correta. Após
finalizar o tempo de votação, o docente recolhe e analisa as respostas dos alunos, sem informar
qual a resposta correta. Ele então decide qual o seguimento que dará a aula com base nos índices
de acerto.
Após a aplicação de cada etapa, os estudantes ficaram um pouco surpresos com a nova
metodologia, por ser uma aula considerada por eles diferentes.
A seguir temos a descrição das 3 etapas de aplicação utilizando os métodos discutidos
anteriormente.
Como o colégio não possuía uma plataforma eletrônica para a realização das tarefas
online e muitos alunos tinham dificuldades em acessar a internet, as tarefas questionários foram
impressos e entregues aos estudantes.
1ª ETAPA DE APLICAÇÃO
.
Durante a primeira aplicação na qual o tema abordado foi: A Natureza e princípios de
propagação da luz. A apresentou-se conhecimentos que foram colocados nas tarefas de leitura
(TL) utilizando os slides elaborados. Até o momento da explanação os estudantes não se
entusiasmaram devido a prática comum desse recurso didático. Com o uso de experimentos
didáticos para demonstração de fenômenos de óptica relacionado ao tema foi possível observar
como estavam atentos.
49
Figura 09: Demonstração experimental da propagação da luz.
Durante a demonstração foi possível a apresentação de fenômenos citados nos slides,
como a propagação retilínea da luz e os tipos de meios transparentes, translúcidos e opacos,
destacando como ocorre a propagação da luz, os princípios de propagação, e como se classifica
os tipos de meios de acordo com a passagem da luz através desses materiais, para demonstração
desses experimentos foram utilizados materiais com apontador lazer, borrifador de água e
matérias como papel oficio, vidro e madeira.
Em seguida foram apresentadas questões conceituais de múltipla escolha e iniciada a
etapa de votação dos alunos.
A primeira questão a ser apresentada na primeira etapa, a questão busca a compreensão
dos princípios de propagação da luz, Princípio da reversibilidade dos raios de luz.
50
Figura 10: Questão conceitual 1 utilizada na 1ª etapa.
Fonte: http://moodledefisica.blogspot.com.br/2015/03/exercicios-optica.html
Após a apresentação da questão conceitual 1, que foi utilizada para iniciar a parte de
votação da primeira etapa, a mesma foi usada para testar e orientar os estudantes de como seria
a escolha, pois a questão já era conhecida devido a mesma estar na Tarefa de Leitura.
Como a porcentagem de estudantes que escolheram a alternativa correta a letra “c”
foi superior a 70%, logo após a questão ser respondida pelos estudantes, foi comentada sobre a
parte conceitual envolvida na questão sobre a reversibilidade da luz e sobre o campo visual dos
espelhos planos.
Passando para a próxima questão conceitual 2 da primeira etapa, foi projetada a seguir
para a segunda votação. A questão busca a compreensão dos princípios de propagação da luz.
Assim os estudantes teriam que lembrar do Princípio da independência dos raios de luz, que os
raios de luz de um feixe são independentes. Isto é, se um raio luminoso intercepta o outro, ele
segue seu caminho como se nada tivesse acontecido.
51
Figura 11: Questão conceitual 2 utilizada na 1ª etapa.
Fonte: (EFOA-MG/adaptada)
Na escolha da alternativa correta da questão conceitual 2, os estudantes demoram um
pouco mais que na primeira e alguns ficaram na dúvida, mas conseguiram responder
corretamente. Como a porcentagem de estudantes que escolheram a alternativa correta a letra
“d” foi superior a 70%, logo após foi comentada sobre a parte conceitual envolvida.
Passando para a próxima questão conceitual 3 da primeira etapa, foi projetada uma
questão que aborda conceitos de fontes de luz e como ocorre a propagação da luz, o estudante
além de analisar o feixe de luz o mesmo deveria observar o sentido da propagação e porque
conseguimos ver os objetos. Esta questão foi utilizada em vestibular promovido pela UFMG.
52
Figura 12: Questão conceitual 3 utilizada na 1ª etapa.
Fonte:UFMG
Na escolha da alternativa correta da questão conceitual 3, os estudantes ficaram
confusos. Apenas 50% acertaram, alguns ficaram na dúvida, mas acabaram respondendo
errado, pois ficaram divididos entre as outras alternativas as erradas. A questão foi aberta para
ser discutida entre os colegas que estavam sentados ao lado. Em poucos minutos convergiram
para a alternativa correta a letra “a”, sendo assim a porcentagem de estudantes que acertaram
chegou a 100%.
53
2ª ETAPA DE APLICAÇÃO
Durante a segunda aplicação na qual o tema abordado foi: Reflexão e refração da luz.
Durante a demonstração foi possível a apresentação de fenômenos citados nos slides, sobre os
princípios de Reflexão e de Refração, destacando as diferenças entre esses fenômenos e como
cada um acontece.
Para demonstração do fenômeno de refração foi utilizado um dos equipamentos do kit
experimental, a prática realizada consiste na incidência da luz de um lazer no espelho na qual
fica marcado no transferidor o ângulo de reflexão. Esse experimento enfatiza a Lei da reflexão
da luz.
Após a demonstração foi projetada questão conceitual na qual o objetivo foi
reconhecer as leis e fenômenos de reflexão da luz.
Figura 13: Questão conceitual 1 utilizada na 2ª etapa.
Fonte: http://moodledefisica.blogspot.com.br/2015/03/exercicios-optica.html
54
Após a apresentação da questão conceitual 1, que foi utilizada para iniciar a parte de
votação da primeira etapa, por se tratar de uma questão teórica, foi detectado uma certa
facilidade dos estudantes.
Assim a porcentagem de estudantes que escolheram a alternativa correta a letra “b”
foi superior a 70%, logo após foi comentada sobre a parte conceitual envolvida na questão,
sobre reflexão regular e difusa.
A questão conceitual 2 aborda o fenômeno de reflexão de um raio de luz sobre o
espelho inclinado.
Figura 14: Questão conceitual 2 utilizada na 2ª etapa.
Fonte: http://moodledefisica.blogspot.com.br/2015/03/exercicios-optica.html
Essa questão deixou os estudantes confusos, pois os mesmos não tiveram uma base
em Geometria, sendo assim apenas 50%, acertaram a resposta correta letra “d”. Assim foi
necessário deixar com que eles discutissem sobre a alternativa que os mesmos achavam correta.
Entretanto foi preciso uma intervenção, para resgatar o conceito de raio incidente e raio
refletido. Após a discussão desses conceitos foi possível perceber que já havia uma maioria
55
com o entendimento da questão. Sendo assim foi aberto uma votação e foi possível uma
quantidade superior a 70% de acerto.
Após o termino da votação foi explicado a alternativa correta revisando conceitos de
ângulos entre os raios.
A questão conceitual 3 teve como objetivo a aplicação da lei de Snell da refração. O
intuito era que os estudantes encontrassem o índice de refração do meio B citado na questão, e
relacionassem o desvio do raio com o índice do meio.
Figura 15: Questão conceitual 3 utilizada na 2ª etapa.
Fonte: http://moodledefisica.blogspot.com.br/2015/03/exercicios-optica.html
Para essa questão foi deixado um tempo para que os estudantes pudessem realizar o
cálculo e logo após realizar a votação. Foi possível alcançar os 70 %, sendo assim a questão foi
discutida, abordando pontos como a mudança de ângulo com a normal podendo ser discutido o
desvio do raio de um meio para o outro.
56
3ª ETAPA DE APLICAÇÃO
Durante a segunda aplicação na qual o tema abordado foi: Formação de imagens,
durante a demonstração foi possível a apresentação de fenômenos citados nos slides, sobre
a formação de imagens em espelhos planos.
Durante essa aula foi possível fazer a demonstração de experimentos que ajudaram
a explicar a formação de imagem em espelhos planos e entre espelhos planos, relacionando-
os com as práticas diárias do uso de espelhos.
Em seguida foram apresentadas questões conceituais de múltipla escolha e iniciada a
etapa de votação dos alunos.
A primeira questão conceitual de formação de imagem, tem como objetivo enfatizar o
aumento do número de imagens quando o objeto é colocado entre espelhos planos formando
um ângulo em si.
Figura 16: Questão conceitual 1 utilizada na 3ª etapa.
Fonte: http://moodledefisica.blogspot.com.br/2015/03/exercicios-optica.html
57
O intuito dessa questão é que os estudantes relacionassem o número de imagens com
o ângulo de abertura entre os espelhos.
Para essa questão foi deixado um tempo para que os estudantes pudessem realizar o
cálculo e logo após realizar a votação. Foi possível alcançar os 70 %, sendo assim a questão foi
discutida, abordando o cálculo necessário para a resolução.
A questão conceitual 2 aborda o comportamento do raio de luz entre espelhos planos,
o objetivo dessa questão é foi enfatizar o fenômeno de reflexão, e com ele a base de como se
forma a imagem e também a utilização da geometria.
Figura 17: Questão conceitual 2 utilizada na 3ª etapa.
Fonte: http://moodledefisica.blogspot.com.br/2015/03/exercicios-optica.html
Assim que apresentada a questão os estudantes iniciaram o esboço utilizando os
materiais como lápis, régua e o caderno para esquematizar a trajetórias dos raios de luz e
chegaram assim em um percentual de 70 %. A questão foi discutida, abordando o cálculo
necessário para a resolução e passando para próxima.
58
A questão conceitual 3 teve como objetivo a caracterização de imagem e como a
mesma é formada.
Figura 18: Questão conceitual 3 utilizada na 3ª etapa.
Fonte: http://moodledefisica.blogspot.com.br/2015/03/exercicios-optica.html
A questão foi apresentada, alcançando assim um percentual de acertos de 50%, da letra
“d”, sendo assim eles iniciaram a discussão em grupos sobre a alternativa que os mesmos
achavam correta. Logo após a votação foi iniciada alcançando assim uma quantidade superior
a 70% de acertos.
59
4. CONSIDERÇÕES FINAS
A proposta de ensino de Física aqui apresentada busca contribuir para a aprendizagem
do aluno mediante uma forma mais atrativa de abordagem da Física em sala de aula e que os
estudantes levem como uma forma de aprendizado para a vida.
Acredita-se que, dentro desta estrutura educacional brasileira pouco acessível, a
mudança de atitude do professor em relação ao ensino de Física, embora difícil, ainda é a que
apresenta maiores possibilidades de acontecer, pois ela está ao alcance de todo educador.
Por outro lado, embora a utilização, pelo professor, de ações pedagógicas adequadas
no ensino de Física contribua favoravelmente para a aprendizagem dos estudantes, somos
levados a acreditar que uma metodologia aplicada em sala de aula, por melhor que seja não
garantirá, por si só, a aprendizagem. Ela deverá ser acompanhada pela competência do professor
e pela consciência e vontade dos estudantes em querer aprender.
Neste trabalho, apresentamos nossa experiência didática com o uso combinado dos
métodos Ensino sob Medida e Instrução pelos Colegas. Consideramos que tenha sido uma
experiência bem-sucedida na medida em que os alunos demonstraram: envolvimento nas
atividades didáticas que foram propostas e motivação para aprender.
O uso dos métodos Instrução pelos Colegas (IpC) e o Ensino sob Medida (EsM),
conseguiu despertar nos estudantes entusiasmo de participar das aulas de Física, fazendo com
que houvesse a participação dos mesmos, diferente do que acontece no cotidiano dos mesmos.
A ideia inicialmente deixou os estudantes surpresos até que a primeira aplicação,
porém assim que compreenderam o propósito da proposta de ensino. A repercussão foi tão
positiva entre os alunos, que passaram a questionar porque esses métodos não são usados
também em outras disciplinas. Outros professores da Instituição mostraram interesse em utilizar
esses métodos.
60
No caso de realidades escolares economicamente menos favorecidas, alternativas
precisam ser buscadas, como disponibilizar o laboratório de informática para que os alunos
possam realizar o estudo prévio e responder às questões Tarefas de Leitura, ou mesmo planejar
a entrega impressa de materiais, ou seja, é necessária adaptação do uso do método como foi
realizado no trabalho, e também as tarefas de Leituras podem ser pensadas como capítulos do
livro didático adotado.
As metodologias ativas concebem ao Ensino de Física e também para outras disciplinas
como maneira de mostrar caminhos para a autonomia, a autodeterminação do aluno, pessoal e
social. Então, elas são indispensáveis para o desenvolvimento da consciência crítica, com o
propósito de modificar a realidade, sendo uma alternativa para aulas na qual o professor não
seja apenas expositor de ideias e os estudantes participem ativamente da aula. Assim, a
motivação do estudante passa a ser o ponto central de todo o processo de ensino-aprendizagem
e os mesmos possam expressar suas ideias demostrando assim seu conhecimento, facilitando
para o professor detectar aqueles que não acompanharam ou não entenderam o conteúdo ou
tema trabalhado.
Sem entrar no mérito de ser esta ou aquela a melhor forma de ensinar, o que se pode
afirmar com segurança é que a metodologia mais adequada para o ensino de Física não é aquela
que está baseada unicamente na informação verbal e que requer do aluno apenas o exercício de
operações abstratas ou da memorização repetitiva. A abstração, na construção dos modelos
teóricos de Física, é importante e necessária, mas, para que ela se efetive com maior
significação, o fenômeno físico deverá ser também trabalhado em seus aspectos práticos, de
modo a envolver plenamente o estudante.
Acredito que a valorização da criatividade e da inovação, através das ações e temas
propostos neste trabalho possa criar um clima mais favorável à inovação nas escolas e ao
desenvolvimento pleno de nossos alunos e, por conseguinte, de nossa sociedade como um todo.
61
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ARAÚJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. S. Atividades Experimentais no Ensino de Física:
Diferentes Enfoques, Diferentes Finalidades. Revista Brasileira de Ensino da Física,
v.2,n.25.São Paulo, 2003.
ARAÚJO, I. S.; MAZUR, E. Instrução pelos colegas e ensino sob medida: uma proposta
para o engajamento dos alunos no processo de ensino aprendizagem em Física. Cad.
Bras. Ens. Fís., v. 30, n. 2: p. 362-384, ago. 2013.
ASSIS, M. de (1983). O espelho. Contos (p. 71-81). Moderna. São Paulo (1883).
RUGGI, L. Reflexões sobre espelhos (p.2).londrina,2005.Disponível em <
http://anpuh.org/anais/wp-content/uploads/mp/pdf/ANPUH.S23.1330.pdf > acesso em 09 de
Maio 2015.
MUNDIM, Kleber C. Aula 13. Disponível em < http://www.unb.br/iq/kleber/EaD/Fisica-
4/Aulas/Aula-13/aula-13.html> acesso em 16 de Maio 2015.
NEVES, M. Repensando o papel do trabalho experimental, na aprendizagem da física, em
sala de aula – um estudo exploratório. Investigações em Ensino de Ciências, n.11, v.3, 2006.
BERBEL, N. A. N. As metodologias ativas e a promoção da autonomia de estudantes.
Seminário: Ciências Sociais e Humanas, v. 32, n.1, p. 25-40, 2011.
BORGES, A. T. Novos Rumos para o Laboratório Escolar de Ciências, Cad. Bras. Ens. Fís.,
Florianópolis, v. 19, n. 3, p. 291-313, Dez. 2002.
BRASIL. Ministério da Educação (MEC), Secretaria da Educação Média e Tecnológica
(Semtec). Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, Brasília: MEC/Sentec,
1999.
______. Ministério da Educação Básica (MEC), Secretaria de Educação Básica. Orientações
Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. Área de Ciências da Natureza, Matemática e
suas Tecnologias. Brasília: MEC/ SEB, volume 2, 2006.
CARVALHO, A. M. P. Habilidades de Professores para Promover a Enculturação
Científica. Contexto e Educação, Ijuí, Editora Unijuí, Ano 22, n. 77, p. 25-49, jan./jun. 2007.
CROUCH, C. H.; FAGEN, A. P. and MAZUR, E., Peer Instruction: Results from a Range
of Classrooms, Harvard University, 9 Oxford Street, Cambridge, MA 02138, 2002.
CROUCH, C. H.; FAGEN, A. P., MAZUR and WATKINS, J., Peer Instruction: Engaging
Students One-on-One, All At Once, University, Cambridge, MA 02138, (2007).
62
FAGUNDES, S. M. K. Experimentação nas Aulas de Ciências: Um Meio para a Formação
da Autonomia? In: GALIAZZI, M. C. et al. Construção Curricular em Rede na Educação em
Ciências: Uma Aposta de Pesquisa na Sala de Aula. Ijui: Unijui, 2007.
LASRY, N.; MAZUR, E. and WATKINS, J.Peer instruction: From Harvard to the two-
year college.Am. J. Phys. 76 _11_, November (2008).
MAZUR, E., Peer Instruction: A User’s Manual, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ,
(1997).
MAZUR, E.; WATKINS, J. Just-in-Time Teaching and Peer Instruction. In: SIMKINS, S.;
MAIER, M. (Eds.). Just-In-Time Teaching: Across the Disciplines, Across the Academy
Just-In-Time Teaching. 1. ed. Sterling: Stylus Publishing, 2010. p. 39-62.
MAYER, R. E .Multimédia Learning: are you asking the right questions. Educational
Psychologis, New York, v. 32, n. 1, p. 1-19, 2001.
MEDEIROS, A. A história e a física do fantasma de Pepper. Cad. Bras. Ens. Fís. v.23, n.3:
p.329-341, dez.2006.
MOREIRA. A. M. O Ensino experimental e a questão do equipamento de baixo custo.
Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 13, sem n˚, p. 97-103. Dez (1991).
MÜLLER, M. G., Metodologias interativas na formação de professores de física: um
estudo de caso com o peer instruction. 2013. 226 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico em
Ensino de Física) – Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto
Alegre, (2013).
MÜLLER, M. G.; BRANDÃO, R. V. ; ARAUJO, I. S. ; VEIT, E. A. . Implementação do
método de ensino Peer Instruction com o auxílio dos computadores do projeto UCA em
aulas de Física do Ensino Médio: um relato de experiência. In: II Congresso Brasileiro de
Informática na Educação, 2014, Campinas. Anais do Workshop do CBIE, 2014 (2013).
Campinas: UNICAMP, 2014. v. 1. p. 667-676.
NOVAK, G., Just-In-Time Teaching: Blending Active Learning with Web Technology.
Addison-Wesley, NY, (1999).
NOTAS DE AULA. Disponível em:
http://www.pauloroberto.eti.br/moranelli/fisica/Optica_texto_exerc_DP.pdf
http://docplayer.com.br/5984496-1-introducao-2-fontes-de-luz-optica-geometrica.html.
OLIVEIRA, Marta Kohl de. Vygotsky: aprendizado e desenvolvimento um processo sócio
histórico. São Paulo: Scipione, 1993.
PEREIRA, A. L. Questionamentos e Propostas no Ensino de Física do Ensino Médio em
Ouro Preto do Oeste. Ji-Paraná: UNIR, 2009, 60p. Monografia Licenciatura em Física,
Departamento de Física de Ji-Paraná, Universidade Federal de Rondônia, Ji-Paraná,
2009.
PIETROCOLA, M. Ensino de Física: conteúdo, metodologia e epistemologia numa
concepção integradora. Florianópolis: Editora UFSC, 2005.
63
PIMENTA, Selma Garrido [et.al.]. Pedagogia, ciência da educação? São Paulo: Cortez, 1996
PIRES. A. M; VEIT. A. E. Tecnologias de Informação e Comunicação para ampliar
e motivar o aprendizado de Física no Ensino Médio. Revista Brasileira de Ensino de Física,
v. 28, n. 2, p. 241-248, (2006)
SANTOS, E. A.; ROSA Jr, A. César do P. Kit de óptica para o ensino de física em sala de
aula. 2014.
RAMALHO JÚNIOR, Francisco; FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo Antonio de
Toledo. Os Fundamentos da Física. 5. ed. São Paulo: Moderna, 1991. v
ROSA, Paulo R. S. O uso de recursos audiovisuais e o ensino de Ciências. Caderno
Catarinense de Ensino de Física. v. 17, n. 1: p. 33-49, abr. 2012.
SANTOS, E. A.; ROSA Jr, A. César do P. ; SILVEIRA, T. M. . Uma proposta para um
ensino-aprendizagem mais contextualizado: Aplicação ao Ensino de Ótica. 2015.
VYGOTSKY, L.S. A formação social da mente: Interação entre aprendizado e
desenvolvimento. São Paulo: Editora Ltda. Martins Fontes, 1989.
VYGOTSKY, L. S. A formação social da mente. S. Paulo: Martins Fontes, 1991.
VIGOTSKI, L. S.; LURIA, A. R.; LEONTIEV, A. N. Linguagem, desenvolvimento e
aprendizagem. São Paulo: Ícone, 1998.
WERNER, R, A; BECKER, R, T. A teoria histórico – cultural e o ensino da física. Revista
Iberoamericana de Educación (ISSN: 1681-5653), Nº 33/6, p. 1-8, agosto de 2004. Disponível
em: http: << www.rieoei.org/did_mat22.htm>>. Acesso: 08/03/2017.
Http://moodledefisica.blogspot.com.br/2015/03/exercicios-optica.html
64
6. ANEXOS
Cartões
Para a confecção dos cartões foram utilizados os seguintes materiais:
Palitos de madeira;
Papel cartão;
Papel de ofício;
Cola.
Primeiramente foram confeccionadas as letras utilizando o programa Word como
mostra a imagem.
Para montar os cartões, as letras foram impressas e coladas com os recortes feitos de
papel cartão colorido.
66
Aparatos experimentais
Para realizar os experimentos foram construídos os aparatos mostrados na figura.
Os materiais utilizados para a confecção foram:
MDF (fibras de madeira aglutinadas com resinas sintéticas) de tamanho (600
x 150) mm;
Disco giratório de MDF de 150 mm de raio;
Pedaço de MDF retangular (30 x 150 )mm;
Anel de ferrolho aço;
Transferidor impresso em papel adesivo;
Laser point;
1 Parafuso vetor 2’’;
2 parafusos vetor 1’’;
2 espelhos planos de (200 x 400) mm;
4 lanternas de led;
1 pedaço de vidro com dimensões (150 x 200 x 2) mm.
2 lentes de vidro biconvexas cujo fator de ampliação 3x.
2 bonecos;
Tinta preta;
2 pedaços de MDF em formato de L:
68
Montagem
Para montar a bancada utilizamos a MDF de tamanho (600 x 150) mm colocando o
disco giratório de MDF no centro e parafusa utilizando o parafuso de 2”, cole o transferidor no
disco. Na extremidade coloque o pedaço de MDF retangular (30 x 150) mm.
Parafuse o Laser point utilizando o ferrolho e os dois parafusos de 1” sobre o MDF
que foi colocado na extremidade.
A bancada serve de suporte para uma fonte de luz lazer (laser pointer).
Para montagem da câmara escura, foi feita a colagem dos pedaços de MDF, depois
pinte a parte de dentro com tinta preta e coloque o vidro na diagonal como mostra a imagem
abaixo.
A câmara escura permite a criação de dois compartimentos onde objetos diferentes são
posicionados estrategicamente em relação à lâmina de vidro, que forma um ângulo de 45º com
as paredes externas.
69
Faça quatro furos e encaixe as lanternas de led nos furos e tampe a câmara.
Para a confecção do kit de óptica o custo total foi de aproximadamente R$ 200,00.
Planos de aula
PLANO DE AULA - 1
ESCOLA: Colégio Modelo Luís Eduardo Magalhães
PROFESSOR: Elton Araújo dos Santos
DISCIPLINA: Física SÉRIE:2ª NÍVEL: Ensino Médio
CONTEÚDO
TEMA 1
Óptica geométrica: Natureza e princípios de propagação da luz
70
OBJETIVOS
GERAL:
Compreender os fenômenos de óptica e o princípios de propagação.
ESPECÍFICOS
Iniciar o estudo da óptica, conhecendo a relação entre luz e o processo de visão;
Relacionar os fenômenos ópticos estudados com acontecimentos do cotidiano;
Identificar os tipos de fontes de luz;
Diferencias os meios de propagação da luz;
Aprender o conceito de luz e suas aplicações.
METODOLOGIA
Exposição oral sobre os princípios e fenômenos de óptica geométrica;
Demonstração de experimento sobre a propagação da luz e tipos de meios;
Apresentação de questões conceituais sobre os conteúdos trabalhados;
Participação dos alunos para votação das respostas dos testes conceituais;
AVALIAÇÃO
71
Durante a aula será avaliado o comportamento do estudante assim como a
participação do mesmo durante a aula.
REFERÊNCIAS
-RAMALHO JÚNIOR, Francisco; FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo Antônio
de Toledo. Os Fundamentos da Física. 5. ed. São Paulo: Moderna, 1991. V.2.
-MORANELLI, Silvia. P. Notas de aula sobre Óptica para o Ensino Médio. Disponível em
< http://www.pauloroberto.eti.br/moranelli/fisica/Optica> acesso em 20 de agosto de 2016.
PLANO DE AULA - 2
ESCOLA: Colégio Modelo Luís Eduardo Magalhães
PROFESSOR: Elton Araújo dos Santos
DISCIPLINA: Física SÉRIE:2ª NÍVEL: Ensino Médio
CONTEÚDO
TEMA 2
Óptica geométrica: Reflexão e refração da luz
OBJETIVOS
GERAL:
Compreender os fenômenos de óptica e o princípios de reflexão e refração da luz em
diferentes meios.
72
ESPECÍFICOS
Iniciar o estudo da óptica, conhecendo o fenômeno de reflexão da luz;
Apresentar o fenômeno da reflexão, as suas aplicações no dia a dia e as leis que regem
esse fenômeno.
Identificar os tipos de reflexão em diferentes superfícies;
Identificar o comportamento da propagação da luz em meios distintos;
Apresentar o fenômeno da refração, as suas aplicações no dia a dia e as leis que regem
esse fenômeno.
METODOLOGIA
Apresentação aos alunos a primeira e segunda lei da reflexão, mostrando as
reflexões especular e difusa. Mostre aos alunos que a reflexão difusa também
obedece à segunda lei da reflexão
Exposição de exemplos cotidianos de fenômenos que são consequências do
fenômeno da refração da luz
Demonstração de experimentos de reflexão e refração;
Apresentação das leis da refração e dê ênfase a lei de Snell e Descartes.
Mostrando que quando a luz incide em um meio transparente e diferente, além
de poder sofrer uma refração, sofre também uma reflexão;
Apresentação de questões conceituais sobre os conteúdos trabalhados;
Participação dos alunos para votação das respostas dos testes conceituais;
AVALIAÇÃO
73
Durante a aula será avaliado o comportamento do estudante assim como a
participação do mesmo durante a aula.
REFERÊNCIAS
-RAMALHO JÚNIOR, Francisco; FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo Antônio
de Toledo. Os Fundamentos da Física. 5. ed. São Paulo: Moderna, 1991. V.2
-Notas de aula sobre Óptica. Disponível em <
https://www.ucb.br/sites/100/118/Laboratorios/Otica/ReflexaoRefracao2.pdf > acesso em 7
de outubro de 2016.
PLANO DE AULA - 3
ESCOLA: Colégio Modelo Luís Eduardo Magalhães
PROFESSOR: Elton Araújo dos Santos
DISCIPLINA: Física SÉRIE:2ª NÍVEL: Ensino Médio
CONTEÚDO
TEMA 3
Óptica geométrica: Formação de imagens
OBJETIVOS
74
GERAL:
Compreender somo são formadas as imagens em espelhos planos.
ESPECÍFICOS:
Identificar propriedades e características da imagem de um objeto;
Observar propriedades básicas da reflexão num espelho plano;
Relacionar os fenômenos de formação de imagens com acontecimentos do cotidiano
em casa e em lugares comuns.
METODOLOGIA
Apresentação aos alunos as leis que regem a formação de imagens em espelhos
planos;
Demonstração de experimentos de formação de imagem em espelhos planos e
entre espelhos planos;
Apresentação de questões conceituais sobre os conteúdos trabalhados;
Participação dos alunos para votação das respostas dos testes conceituais;
AVALIAÇÃO
Durante a aula será avaliado o comportamento do estudante assim como a
participação do mesmo durante a aula.