Historicamente, no Brasil, o ensino de Física é feito de maneira tradicional, por meio de aulas expositivas, apoiadas unicamente no livro didático e com pouca presença de aulas experimentais que possam auxiliar na compreensão dos conceitos físicos envolvidos ou mesmo tornar o aluno parte integrante do processo de ensino e aprendizagem [01]. A grande dificuldade de mudar o paradigma de um ensino tradicional para um ensino mais participativo se deve ao fato de termos no país uma baixa formação docente em metodologias alternativas de ensino [02, 03]. Podemos citar, ainda, como fator adicional, a inexistência de laboratórios de ensino de Física em boa parte das escolas públicas, como apontam estudos [04]. Nas últimas décadas, foram instituídas políticas públicas visando a melhoria na qualidade do ensino e a adoção de metodologias mais participativas que pudessem alterar a prática pedagógica vigente, tais como a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional-LDBEN [05] e os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio-PCNEM [05]. Podemos, ainda, enfatizar a iniciativa da Sociedade Brasileira de Física (SBF) com a criação do Programa Nacional de Mestrado Profissional em Ensino de Física (MNPEF).

O MNPEF é um programa de ampla abrangência, contendo atualmente 63 polos espalhados por todo o território nacional que vêm contribuindo para a melhoria da formação docente. Casanova, S.S & Zara, R. A. [06] apontam em seu estudo que uma média de 47% dos trabalhos defendidos no programa, no período 2015-2018, são de cunho experimental, sendo estes a maioria dos trabalhos defendidos pelo Programa. Sabendo que os alunos do MNPEF são docentes em atividade na rede básica de Ensino, a partir desse resultado, podemos inferir que existe uma carência que gera uma demanda da Rede Básica pela criação e produção de experimentos de baixo custo, o que pode refletir na falta de laboratórios adequados nessas escolas. Podemos ressaltar, ainda, que há um consenso entre os professores da rede básica sobre a importância da atividade experimental no processo de ensino e aprendizagem de seus alunos. No intuito de resolver esse paradigma, as escolas particulares passaram a contemplar, em seus currículos, aulas de laboratórios de Física, sendo estes muitas vezes dotados de vários equipamentos que abrangem conteúdos ministrados desde o Ensino Fundamental – anos finais, até a terceira série do Ensino Médio. Todavia, as escolas públicas não conseguiram acompanhar o ritmo das escolas particulares, não dispondo, em sua maioria, de laboratórios de Física. Para além da falta de laboratório, não é difícil encontrarmos escolas públicas que, mesmo dispondo de laboratórios, não possuem um corpo docente ou técnico capacitado a utilizar os equipamentos que, nessas situações, acabam sendo subutilizados. Em 2020, com a pandemia da COVID-19, houve uma brusca mudança de realidade no mundo que impactou diretamente as atividades de ensino. As aulas em todo o país foram inicialmente canceladas e, posteriormente, cada estado teve que decidir sobre suas respectivas políticas educacionais mediante uma crise sanitária mundial. Professores tiveram que se adaptar rapidamente à nova realidade do ensino remoto e ao ensino híbrido (em que parte das aulas é on-line e parte é presencial) em algumas situações. Superada a dificuldade inicial de aprendizado das ferramentas de teletrabalho por parte dos professores, um ano depois, ainda temos um problema: a impossibilidade de realizar, de forma contínua, atividades de cunho experimental. A falta de acesso ao ambiente do laboratório de Física e ao formato de aulas remotas privilegia aulas expositivas em detrimento de aulas experimentais, tornando ainda mais difícil a adoção de metodologias mais participativas e alternativas à metodologia tradicional de ensino. Nesse sentido, este trabalho tem por objetivo apresentar uma proposta de uso de um minilaboratório, um conjunto de materiais acessíveis e um kit, que permite a execução de diferentes experimentos de física, que propiciará o estudo dos conceitos de indução eletromagnética. A ideia é que tais conceitos possam ser aprendidos pelos alunos a partir da execução de experimentos sobre o assunto e consequente discussão em sala. Nessa proposta, é dada maior ênfase às aulas interativas, inspiradas na metodologia ISLE “Investigative Science Learning Environment”.

Experimentos Portáteis para Aula sobre Indução Eletromagnética, Geradores e Motores.

Inovação e Problemas da Sociedade, Mobilidade Urbana e Transporte

Experimento Portátil, Metodologia ISLE, Geradores, Motores

Glauberto Gonzaga de Oliveira (Coordenador da Equipe)
Alessandro de Souza Ferreira (Professor Colaborador)
Antônio Carlos Ribeiro Nepomuceno (Aluno Capitão)
Ezequiel Amador Soares Júnior (Aluno)
Igor de Oliveira Campos Freitas da Silva (Aluno)
Marcos Vinícius Macedo de Lima (Aluno)
Gabriel Victor da Silva (Aluno)

E.E. Francisco Ivo Cavalcante, Nova Cruz-RN

Neste trabalho, apresentaremos experimentos portáteis com o intuito de abordar os conceitos da indução eletromagnética com alunos do Ensino Básico. Os materiais utilizados para a realização dos experimentos são de fácil aquisição e o conjunto deles pode ser adquirido na forma de um kit, facilmente transportável. A proposta é que os alunos aprendam os conceitos por meio de discussão em sala e da execução de experimentos. Para isso, será dado maior destaque às aulas interativas em detrimento das expositivas. Assim, nos inspiramos na metodologia ISLE desenvolvida pelo grupo da Universidade de Rutgers, liderado pela professora Eugenia Etkina. A fundamentação dessa proposta é que os alunos estudem e aprendam os conceitos físicos de forma semelhante à forma que os cientistas trabalham para construir o conhecimento científico. Tal metodologia foi denominada “Investigative Science Learning Environment” (ISLE). Desta feita, os alunos são apresentados ao método científico, ainda no Ensino Médio, de forma concreta, em que a observação, a proposição e a refutação de hipóteses são fundamentais para a criação de um modelo para o fenômeno físico estudado. Para avaliar a metodologia e os experimentos portáteis, apresentamos uma proposta de sequência didática a ser aplicada em uma turma da terceira série do Ensino Médio.

Uma contribuição complementar ao nosso trabalho foi à realização, no início do processo, de uma avaliação de diagnostico da turma na forma de um questionário que foi elaborado com dez questões com respostas objetivas referentes aos aspectos qualitativos e quantitativos dos conceitos que seriam trabalhados na proposta em estudo. Uma cópia da prova é mostrada no apêndice I, tal como foi aplicada. Este mesmo questionário também foi aplicado ao término do terceiro e último encontro e os resultados de ambas as situações serão discutidos neste capítulo. Para manter-se o sigilo sobre a identidade dos 15 alunos, seus nomes foram subistituidos por letras do alfabeto de “A” até a letra “P”. As respostas da primeira etapa da avalição estão dispostas na tabela (1) abaixo, as alternativas identificadas pela cor Verde-água estão corretas e as identificadas pela cor Laranja estão incorretas, este procedimento de cores foi adotado em ambas as tabelas, ou seja, avalição diagnóstico e para avalição ao término das atividades, cujos dados se encontram na tabela (2) para facilitar a compreenção. A forma de aplicação do questionário foi através do Socrative, trata-se um ambiente virtual anexo à sala de aula, podendo receber até 50 pessoas conectadas simultaneamente. Ele é um software que também funciona como aplicativo que permite que professor e alunos possam interagir, a partir do smartphone, tablet ou computador, permitindo a criação de um espaço virtual complementar às aulas, e que permite dinamizar a aplicação de atividades em sala de aula ou como tarefa extraclasse promovendo a interação entre alunos e professor. O professor pode fazer perguntas através de atividades únicas ou pode projetar um questionário programado previamente e executar durante a aula, podendo visualizar e avaliar a compreensão do aluno, em tempo real. Nesse ambiente virtual, o professor poderá obter múltiplas respostas, com a possibilidade de comentar resultados simultaneamente com a classe, arquivar relatórios e manter o controle sobre o número de inscritos. Através do Socrative, é possível criar uma série de questões, exercícios educativos ou jogos, aos quais os alunos poderão responder reforçando desta forma a matéria aprendida em aula. Os alunos convidados para responder o questionário podem conectar-se a este software a partir de um número ou nome de classe fornecido pelo professor ao qual poderá ser resolvido pelos alunos diretamente de seus aparelhos, contanto que disponha de uma conexão Internet. Desta forma, o professor tem uma maior possibilidade de acompanhamento das atividades avaliativas dos alunos, podendo verificar em tempo real o número de alunos que acedem ao trabalho e o resolvem. A distribuição do conteúdo seguiu a mesma ordem da seqüência didática, qual seja ela, geração de uma corrente elétrica induzida a partir de um campo magnético variável e geração de um campo magnético a partir de uma corrente elétrica. Antes de iníciar a aplicação da atividade tevemos um momento para diálogar e expor qual é a ideia da proposta, por exemplo: que os discentes seriam participantes da construção da atividade e não meros observadores, que eles seriam levados a emular o método como os cientitas trabalham, em seguida foi exposto qual seria o tema relacionado ao trabalhado, e que o conteúdo faz parte da Base Comum Curricular, e possívelmente será cobrado, em avalições tais como o ENEM, sendo esta uma avaliação obrigatória para o ingresso em uma instituição de ensino superor.

Na tabela (1) encontros às respostas da primeira a até a décima questões e podemos observar que não foram satisfatórias. Verificamos que todos os alunos não conseguiram transpor os obstáculos e chegar a responderem corretamente 50% das questões corretamente. Para corroborar com a observação anterior sobre os resultados obtidos, na avaliação diagnóstico pelos alunos, teremos o apoio de gráficos feitos através do programa Excel, onde é possivel observar de uma maneira estatística tal conclusão sobre o desempenho dos alunos de maneira individual e da turma como um todo. A questão de número nove (9) foi a que teve maior quantidade de acertos pela turma, em um total de 46,66 % que corresponde à porção referente a sete alunos. Assim como as questões quatro (4), seis (6) ela também é uma questão de ordem quantitativa, ela requer dos alunos conhecimentos básicos de matemática. As questões cinco de número (5) e seis (6) tiveram os menores índices de acertos pela turma ficando na ordem de 6,66%, correspondente a apenas uma resposta correta para cada uma destas delas. Chegamos então à parte final das atividades de aplicação do produto educacional aplicação da atividade, os resultados da avalição estão na Tabela (2). Nitidamente podemos obeservar que ouve um ganho satisfatório de aprendizagem quando avaliamos o resultado geral obtido pela turma em cada questão durante a nova aplição que ocorreu após a aplicação do produto educacional.

Apresentamos uma nova ferramenta de aprendizagem, nomeada de ExP (Experimento Portátil), que facilita a operação de experimentação pelo professor e aluno, tornando o estudante protagonista, pois permite que o próprio aluno controle toda a sua experimentação. Não há necessidade de infraestrutura laboratorial para a realização da prática, inclusive, pode ser realizada na própria sala de aula ou nos lares dos aprendizes. No artigo, apresentamos em detalhes a idealização e a implementação de um ExP sobre a Lei da Indução Eletromagnética, Geradores e Motores e suas sequências didáticas. Este trabalho foi iniciado nas atividades laboratoriais de ensino de física e a criação e montagem dos primeiros protótipos foi realizado com financiamento público, junto ao CNPq. Posteriormente, o desenvolvimento desses protótipos foi feito pela microempresa Fractal Experimentos, que hoje atua desenvolvendo, fabricando e vendendo esses experimentos portáteis. Esta é uma forma positiva da avaliação de que os Experimentos Portáteis são uma alternativa assertiva de aprendizagem significativa. Ressaltamos que ainda se farão necessárias mais avaliações, principalmente, de métodos avaliativos na área da educação-pedagogia, para aferir com mais precisão sobre os limites desta ferramenta de aprendizagem. Por fim, estes primeiros resultados apresentados aqui são parte integrante da dissertação de mestrado de um dos autores desse artigo, no MNPEF Polo 51-UFRN.

[01] I.J. Pozo e M.A.G. Crespo, A Aprendizagem e o Ensino de Ciências – Do conhecimento cotidiano ao conhecimento científico (Editora ARTMED, Porto Alegre, 2006). [02] L.H.M. Arthury e E.A. Terrazan, Rev. Bras. Ensino Fís. 40, e3403 (2018). [03] C.M. Pedrisa, Ciência & Ensino 11, 9 (2001). R.C. Diogo e S.T. Gobara, em: XVII Simpósio Nacional de Ensino de Física, (Sociedade Brasileira de Física, São Luis, 2007), página 165 do link, https://sec.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvii/atas/pdf/XVIISNEF_programa_e_resumos.pdf . [04] C.M. Pedrisa, Ciência & Ensino 11, 9 (2001). [05] (BRASIL, 1996) Brasil. Lei n°. 9.394, 20 de dezembro de 1996. Brasília, 1996. Disponível em: MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, em: PCN+Ensino Médio: Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências da Natureza Matemática e suas Tecnologias. (Ministério da Educação, Brasília, 2002). No link, http://portal.mec.gov.br/index.php?option=com_content&view=article&id=12598:publicacoes&catid=195:seb-educacao-basica [06] S.S. Casanova e R.A. Zara, Arquivos do Mudi 24, 267 (2020). [07] E. Etkina, American Journal of Physics, 83 669 (2015). [08] E. Etkina e A. Van Heuvelen, em: Research-Based Reform of University Physics, editado por E.F. Redish e P. Cooney (American Association of Physics Teachers, College Park, 2007), v.1. [09] M.A. Moreira, Teorias de Aprendizagem (Editora Pedagógica e Universitária Ltda, São Paulo, 2011), 2ª ed.