atividades experimentais dos livros didÁticos de … · formas de cultura. alguns resultados...
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PUC - PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOLICA DE MINAS GER AIS Mestrado de Ensino de Ciências e Matemática - PREPE S
ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DOS LIVROS DIDÁTICOS DE FÍSICA: um olhar através dos parâmetros curriculare s
nacionais
PEDRO RENATO PEREIRA BARROS
Belo Horizonte 2009
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Pedro Renato Pereira Barros
ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DOS LIVROS DIDÁTICOS DE FÍSICA: um olhar através dos Parâmetros Curriculare s
Nacionais
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ensino Ciências e Matemática da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ensino de Ciências e Matemática.
Área de concentração: Ensino de Física
Orientadora: Profª. Dra. Yassuko Hosoume
Belo Horizonte 2009
FICHA CATALOGRÁFICA Elaborada pela Biblioteca da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Barros, Pedro Renato Pereira B277a Atividades experimentais dos livros didáticos de física: um olhar através dos parâmetros curriculares nacionais / Pedro Renato Pereira Barros. Belo Horizonte, 2009. 122f. Orientador: Yassuko Hosoume Dissertação (Mestrado) – Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática. 1. Educação. 2. Ensino de física. 3. Livro didático. 4. Atividades Experimentais. 5. PCN E PCN+. I. Hosoume, Yassuko. II. Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática. III. Título.
CDU: 53:373
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Pedro Renato Pereira Barros ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DOS LIVROS DIDÁTICOS DE FÍ SICA: um olhar
através dos parâmetros curriculares nacionais
Trabalho apresentado à banca examinadora da Pós-Graduação em Ensino Ciências e Matemática, da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2009.
______________________________________ Profª. Dra. Yassuko Hosoume (Orientadora)
PUC Minas
_______________________________________ Profª Drª Maria Inês Martins (PUC Minas)
_______________________________________ Profª Drª Maria Eugênia Silva Nunes (PUC Minas)
Belo Horizonte, 04 de março 2009
Aos meus pais, Osvaldo e Maria.
Aos meus irmãos Walter, Tarcísio e Jussara.
À minha família, Heloísa, Pedro Henrique e Luís Gustavo,
que com muita paciência partilharam cada passo desta conquista.
AGRADECIMENTOS
À Profª Drª Yassuko Hosoume, pela oportunidade de ser orientado por ela, à
paciência e dedicação que todas às vezes me atribuiu, quando foi preciso.
Ao meu amigo Josué “Mano”, por tudo que vivemos e passamos nesta
caminhada.
A todos os colegas do Mestrado, pela ótima convivência, onde pudemos
cultivar várias amizades.
Aos amigos do CEFET, por tudo que colaboraram para esta conquista.
“Eliminando os ouvidos, as línguas e os narizes, sobram ainda as figuras, os números e os movimentos; mas não os cheiros, nem os sabores ou os sons que, fora do animal vivente, não são mais que nomes”
GALILEU GALILEI
RESUMO
A educação que antes estava pautada no ensino propedêutico ou na preparação para o trabalho, atualmente deve assumir papéis muito mais amplos e desafiadores, isto significa preparar os jovens para a cidadania plena e para o aprendizado permanente. Essa educação pretendida requer mudança de posturas de professores e das escolas, que devem, entre outros aspectos, saber selecionar e utilizar os diversos recursos didáticos para o processo ensino-aprendizagem. Destes recursos, o livro seja talvez o que mais influência fornece na prática docente, ao direcionar o currículo, estabelecer metodologias e fornecer uma visão de ciência. No que diz respeito a esta área, especificamente a Física, uma das qualidades que este livro, segundo o Ministério da Educação (MEC), deve ter, são as atividades práticas, que de acordo com os Parâmetros Curriculares Nacional do Ensino Médio (PCNEM) devem suscitar nos alunos experiências pedagógicas pautadas em competências e habilidades. Esta pesquisa faz uma reflexão sobre as atividades experimentais propostas nos livros recomendados pelo Programa Nacional Livro para o Ensino Médio (PNLEM/2007), em que utilizamos três dimensões para análise: uma relacionada à representação e comunicação, em que analisamos alguns tipos de linguagens representadas através dos experimentos, outra na investigação e compreensão, em que avaliamos atividades experimentais que procuram desenvolver nos alunos capacidade de investigação, análise e questionamentos e a última na contextualização histórico/social, em que estão as atividades que permitem ao aluno reconhecer a Física dentro de um contexto histórico e de construção humana, compreendê-la como parte integrante da cultura tecnológica e com outras formas de cultura. Alguns resultados apontam que poucas coleções propõem experimentos em que seja necessário fazer medições, coleta e análise de dados, possibilitando ao aluno fazer hipóteses e previsões, poucas experiências trabalham com a interdisciplinaridade e relação da física com outras áreas. Palavras-chave: Ensino de Física; Educação; Livro Didático; Atividades Experimentais; PCN; PCN+.
ABSTRACT
The education that was based on prior education propaedeutic or in preparation for work today must assume roles much more extensive and challenging, this means preparing young people for full citizenship and the permanent learning. This desired education change in attitudes of teachers and schools, which, among other things, may know how to select and how to use various teaching-learning process. From these resources, the book is perhaps the one what more fulfills influence on teaching practice, it can guide the curriculum, establish procedures and provide a science vision. With regard to this area, specifically the physical, one of the qualities that this book, according to the Ministry of Education and Culture (MEC), must have, are the practical activities, which according to the National Curricular Parameters of Secondary Education (PCNEM) should raise the students educational experience based on skills and abilities. This research is a reflection on the proposed experimental activities in the books of the National Book Program for High School (PNLEM), which used three dimensions for analysis: one related to the representation and communication, where we analyze some types of languages represented by the experiments, further research and understanding, which evaluated experimental activities that seek to develop in students ability to research, analysis and interviews and the latest in historical/social context, where are the activities that allow the student to recognize the physical within a historical context and human building, understand it as part of culture and technology with other culture of forms. Some results indicate that few collections, experiments suggests that it is necessary to make measurements, collect and analyze data, where from there the student can make assumptions and estimates, with little work experience and the interdisciplinary relationship with other areas of physics.
Keywords: Physics teaching; Education; Textbooks; Experimental activities; PCN; PCN+.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1 - Lâmina Bimetálica ............................................................................ 55 FIGURA 2 – Empuxo............................................................................................ 56 FIGURA 3 - O poder das pontas .......................................................................... 58 FIGURA 4 - O Telegráfo Morse............................................................................ 58 FIGURA 5 - O Sopro elétrico................................................................................ 59 FIGURA 6 - Organograma de categorias e sub-categorias de análise ............... 73 FIGURA 7 - Campo magnético de um solenóide ................................................. 75 FIGURA 8 - Observação do céu........................................................................... 75 Figura 9 - A determinação da constante π ........................................................... 76 Figura 10 - Medindo indiretamente uma velocidade escalar média ..................... 77 Figura 11 - Independência das velocidades......................................................... 79 Figura 12 - Construção de uma bússola .............................................................. 79 Figura 13 - Determinação do ponto máximo de um olho...................................... 80 Figura 14 - Observação de alguns planetas a olho nu ......................................... 80 Figura 15 - Determinação do coeficiente de atrito estático .................................. 83 Figura 16 - Queda livre......................................................................................... 84 Figura 17 - Conservação da energia .................................................................... 84 Figura 18 - Calculando a potência de um aparelho.............................................. 85 Figura 19 - O plano inclinado de Galileu .............................................................. 86 Figura 20 - As idéias de Galileu sobre a queda dos corpos ................................. 88 Figura 21 - A terceira lei de Newton ..................................................................... 89 Figura 22 - Medida indireta de distâncias............................................................. 90 Figura 23 - A corrente elétrica em uma solução condutora.................................. 91 Figura 24 - A experiência de Oersted................................................................... 93 Figura 25 - A máquina de Atwood........................................................................ 93 Figura 26 - Ondas eletromagnética ...................................................................... 95 Figura 27 - O campo elétrico nas proximidades da tela de um televisor .............. 95 Figura 28 - Harpa de ar ........................................................................................ 97 Figura 29 - Ponte em arco.................................................................................... 97
LISTA DE GRÁFICOS E TABELAS
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO 1- Distribuição dos experimentos nos conteúdos da Física por coleção..63
GRÁFICO 2 - Distribuição dos experimentos por conteúdos da Física.....................64
GRÁFICO 3 - Quantidade de experimentos nos conteúdos específicos por obra.....65
GRÁFICO 4 - Quantidade de experimentos nos conteúdos específicos por obra.....66
GRÁFICO 5 - Quantidade de experimentos nos conteúdos específicos por obra.....67
GRÁFICO 6 - Quantidade de experimentos nos conteúdos específicos por obra.....67
GRÁFICO 7 - Presença das categorias definidas para cada dimensão de análise por coleção................................................................................................................... 102
GRÁFICO 8 - Distribuição dos experimentos nos conteúdos da Física por coleção..................................................................................................................................... 119
GRÁFICO 9 – Presença das categorias definidas para cada dimensão de análise por coleção................................................................................................................... 122
LISTA DE TABELAS TABELA 1 - Identificação das coleções ....................................................................43 TABELA 2 - Características das coleções.................................................................50 TABELA 3 - Distribuição dos conteúdos específicos da Física em seus respectivos temas ........................................................................................................................61 TABELA 4 - Distribuição das atividades experimentais nos conteúdos da Física.....62 Tabela 5 Identificação das coleções ..................................................................... 112 Tabela 6 Quantidade de exercícios e atividades experimentais nos livros didáticos analisados .............................................................................................................. 117
LISTA DE SIGLAS
DCNEM Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio
FNDE Fundação Nacional de Desenvolvimento da Educação
LDB Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional
MEC Ministério da Educação e Cultura
PCNEM Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio
PCN+ Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros
Curriculares Nacionais
PNLD Programa Nacional do livro Didático
PNLEM Programa Nacional do livro Didático Ensino Médio
PUC Pontifícia Universidade Católica
UEL Universidade Estadual de Londrina
USP Universidade de São Paulo
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................... 14 2 O CONTEXTO DA PESQUISA........................................................................................... 22 2.1 O ENSINO DE FÍSICA A PARTIR DOS PCN E PCN+ .................................................. 22 2.2 As atividades experimentais no ensino da Física..................................................... 26 2.3 O LIVRO DIDÁTICO NO CONTEXTO EDUCACIONAL ............................................ 35 3 OS LIVROS DIDÁTICOS E SUAS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS ........................... 42 3.1 Um primeiro panorama....................................................................................................... 44 3.1.1 Obra A ............................................................................................................................. 44 3.1.2 Obra B ............................................................................................................................. 45 3.1.3 Obra F.............................................................................................................................. 46 3.1.4 Obra C ............................................................................................................................. 47 3.1.5 Obra D ............................................................................................................................. 48 3.1.6 Obra E.............................................................................................................................. 48 3.2 Experiências dos livros didáticos: o que são? .................................................................... 53 3. 3 As atividades experimentais e os temas da Física ............................................................. 60 4 ATIVIDADES EXPERIMENTAIS E AS COMPETÊNCIAS INFERIDAS....................... 70 4.1 Elaboração do instrumento de análise ................................................................................ 70 4.2 Exemplos de experimentos das categorias e sub-categorias consideradas......................... 73 4.2.1 Dimensão: representação e comunicação........................................................................ 74 4.2.1.1 Elaboração de Comunicação ........................................................................................ 74 4.2.1.2 Articular Símbolos e Códigos ...................................................................................... 76 4.2.1.3 Leitura e Compreensão................................................................................................. 78 4.2.2 Dimensão: investigação e compreensão.......................................................................... 81 4.2.2.1 Relações, invariantes, transformações e conservações................................................. 82 4.2.2.2 Medidas e Quantificações............................................................................................. 85 4.2.2.3 Modelos explicativos e representativos........................................................................ 88 4.2.2.4 Relações interdisciplinares e interárias......................................................................... 89 4.2.3 Dimensão: contextualização sócio-cultural ..................................................................... 92 4.2.3.1 Contexto Histórico/Social ............................................................................................ 92 4.2.3.2 Relação com a cultura tecnológica ............................................................................... 94 4.2.3.3 Relação com outras formas de culturas ........................................................................ 96 4.3 Análise dos livros e resultados ........................................................................................... 99 4.3.1 Atividades Experimentais nos livros didáticos do PNLEM, de acordo com as habilidades e competências referenciadas pelo PCN e PCN+................................................................... 101 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 105
6 UM TEXTO PARA OS PROFESSORES........................................................................... 108 6.1 Sobre as atividades experimentais nos livros didáticos analisados .................................. 111 6.1.1 Obra A ........................................................................................................................... 112 6.1.2 Obra B ........................................................................................................................... 113 6.1.2 Obra F............................................................................................................................ 114 6.1.4 Obra C ........................................................................................................................... 115 6.1.4 Obra D ........................................................................................................................... 115 6.1.6 Obra E............................................................................................................................ 116 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 126
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1 INTRODUÇÃO
Minha história com a Educação começa muito antes de me formar no curso
superior. Sempre tive o espaço escolar como um ambiente agradável e interessante.
Meus pais se orgulhavam por eu gostar tanto da escola, mas, nunca havia pensado
em ser professor. Comecei a lecionar quando entrei na faculdade de Engenharia,
inicialmente por necessidade, logo, tornou-se uma paixão. Apesar de ter tido
oportunidades, nunca fiz outra coisa profissionalmente. Procuro me aperfeiçoar
sempre, no sentido de entender, avaliar e agir sobre minha prática pedagógica.
As escolas da rede estadual de ensino foram o laboratório de minha
formação, pois nelas iniciei minha carreira e experimentei, ao longo dos anos, os
sabores e dissabores da arte de ensinar. Carentes de recursos e incentivos, estas
instituições eram marcadas pela falta de estrutura e de organização, não havia
laboratórios, ambientes de estudos adequados e nem bibliotecas equipadas com
livros ou outros recursos, das áreas específicas e/ou pedagógicas, que pudessem
auxiliar professores e alunos nas tarefas diárias da escola. Lecionar era mesmo um
desafio, com salas de aulas sempre com mais de quarenta alunos, geralmente
carentes, sem possibilidades de investir em sua formação e com expectativas das
mais variadas (melhoria de vida, exigência dos pais, manter-se no trabalho, entre
outras). Nós, professores, estávamos sujeitos a longas jornadas de trabalho, salários
baixos, pouco incentivo e espaço para nos aprimorar profissionalmente.
Nesse caldeirão de coisas, era preciso lidar, ainda, com o desinteresse dos
alunos pelo estudo da Física, que antes mesmos de ser estudada, tinha o status de
ser difícil e chata; para o aluno, algo longe de sua realidade. Com o tempo, percebi
que não bastava somente tentar ensinar os conceitos da Física aos alunos, era
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preciso mais: era preciso mostrar-lhes sua beleza e utilidade. Então, vi nas
atividades experimentais “a tábua da salvação” e procurei incluí-las em minha
prática. Sem espaço e com número elevado de alunos, esta iniciativa se tornou um
pesadelo para mim, mas, encontrava ótima aceitação pelos alunos, por isso nunca
desanimei de utilizá-las.
Escolas particulares e de outras instâncias governamentais passaram a fazer
parte do meu currículo e, com elas, alunos e comunidade escolar com outras
expectativas. Era preciso aprimorar, trocar experiências com outros professores,
buscar outros caminhos, estar sintonizado com as modificações da Educação e com
o mundo acadêmico. Por isso, a Especialização e o Mestrado no ensino de Física.
Nesse caminho, em que experiência e aperfeiçoamento constituem a base
para o meu fazer pedagógico, me dei conta de que as atividades experimentais,
longe de serem a tábua da salvação, eram mais um recurso a ser utilizado para o
ensino da Física. Recurso importante, pois tem o agrado dos alunos e pode fornecer
subsídios para um ensino significativo.
O contato com os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) e as orientações
educacionais complementares ao PCN, o PCN+, possibilitou-me entender o sentido
de um ensino com significados, sendo aquele que deve procurar desenvolver nos
alunos competências e habilidades para a investigação e compreensão dos
conceitos da Física, dentro de um contexto social, histórico e contemporâneo,
utilizando-se de diferentes formas de linguagem.
Percebemos, portanto, que a Educação pautada no método tradicional, com
formato conteudista, enciclopédico e com pouco espaço à atualização do currículo, já
não tem mais espaço nesse mundo moderno e globalizado, sendo preciso repensar
o ensino, a escola e suas características e funções, como nos apontam os PCN
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(2002), quando afirmam que:
As características de nossa tradição escolar diferem muito do que seria necessário para a nova escola. De um lado, essa tradição compartimenta disciplinas em ementas estanques, em atividades padronizadas, não referidas a contexto reais. De outro lado, ela impõe ao conjunto dos alunos uma atitude passiva, tanto em função dos métodos adotados quanto da configuração física dos espaços e das condições de aprendizado. Estas, em parte, refletem a pouca participação do estudante, ou mesmo do professor, na definição das atividades formativas. As perspectivas profissional, social ou pessoal dos alunos não fazem parte das preocupações escolares; os problemas e desafios da comunidade, da cidade, do país ou do mundo recebem apenas atenção marginal no ensino médio, que também por isso precisaria ser reformulado. (BRASIL, 2002, p.9).
Nessas palavras, fica evidente à distância entre o Ensino Médio e a
realidade dos alunos. Os próprios professores pouco contextualizam seus conteúdos
ao dia-a-dia do educando, as disciplinas se apresentam de forma isolada e não
conseguem uma interdisciplinaridade. (BRASIL, 2002).
Em minha experiência profissional e dentro do conteúdo da Física, percebo
as distâncias da própria disposição dos conteúdos; poucos livros ou professores
arriscam mudar o currículo habitual da disciplina, como, por exemplo, o ensino do
eletromagnetismo, onde, via de regra, os docentes seguem as formas tradicionais
propostas pelos livros didáticos, mas esse conteúdo poderia ser ministrado
considerando os fenômenos presentes em equipamentos, tais como: motor elétrico,
usina hidrelétrica, telecomunicações, entre outros.
Mais de uma vez, vi os meios de comunicação anunciando uma descoberta
da área e o acontecimento nem ao menos ser citado em sala de aula. Estes fatos,
aliados às dificuldades que o conteúdo da Física apresenta, pelo próprio nível de
abstração que exige e a distância da realidade, agravam ainda mais o ensino da
disciplina. Um ensino significativo, de acordo com os PCN+ (2002), vai exigir do
professor a ligação entre conteúdo e cotidiano, possibilitando ao aluno a percepção
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da Física como algo presente no seu dia-a-dia. Abrir espaço para a descoberta, o
envolvimento do aluno e permitir sair do formalismo mecânico e automatizado são os
desafios dessa nova forma de se ensinar.
No entanto, pelo que posso observar por meio de minha prática cotidiana, o
modelo fragmentado e automático é reforçado pelas exigências dos processos
seletivos. Em muitos concursos, ainda prevalece a transmissão de informações sem
muito contexto com a vida do aluno, privilegiando a memorização e a resolução
automática de exercícios. Muitas escolas e pais, preocupados com o ingresso de
seus filhos/alunos no Ensino Superior, preferem que seja mantida uma tradição de
ensino estritamente disciplinar do currículo, chegando a se oporem a um ensino
inovador. Nesse sentido, segundo Fernandes (2004):
Esses vestibulares influenciam diretamente o trabalho desenvolvido em sala de aula, seja através dos seus programas, seja pelas apostilas e livros didáticos que se utilizam de suas provas. Além disso, eles estão presentes na imaginação e no discurso dos pais, alunos, professores, diretores de escola e da mídia. Assim, não podemos negar a influência que esses concursos exercem na educação média. (FERNANDES, 2004, p.3).
O processo ensino-aprendizagem, hoje, se orienta no sentido de
proporcionar conhecimento útil à vida e ao trabalho das pessoas, desenvolvendo a
capacidade para o raciocínio e julgamento, a criatividade, a autonomia, o
aprendizado permanente e constante. O aluno deve, nessa concepção, perceber a
ciência como uma área do conhecimento que interpreta o mundo por meio de
modelos e que se desenvolve com o decorrer do tempo, num processo dinâmico e
com participação de muitos cientistas. (BRASIL, 2002). Para os PCN (1999):
Quando o aprendizado das Ciências e da Matemática, além de promover competências como o domínio de conceitos e a capacidade de utilizar
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fórmulas, pretende desenvolver atitudes e valores, através de atividades dos educandos, como discussões, leituras, observações, experimentações e projetos, toda a escola deve ter uma nova postura metodológica difícil de implementar, pois exige a alteração de hábitos de ensino há muito consolidados. (BRASIL, 1999, p.99).
Portanto, a educação que antes estava pautada no ensino propedêutico ou
na preparação para o trabalho, hoje deve assumir papéis muito mais amplos e
desafiadores. Nesse sentido, o Ensino Médio, nos termos da lei e de sua
regulamentação, passa a assumir, necessariamente, a responsabilidade de
completar a Educação Básica. Isto significa preparar os jovens para a cidadania
plena, para o aprendizado permanente em seus estudos futuros e/ou no trabalho.
Os desafios são grandes, mas não intransponíveis. A consciência de um
projeto político pedagógico adequado, sintonizado com a realidade da escola e suas
necessidades formativas e que envolva toda a comunidade escolar, é um passo
importante na busca desta Educação transformadora, pois nela pode-se contemplar
aspectos interdisciplinares e projetos de toda natureza, que envolvam processos
naturais e tecnológicos do cotidiano do aluno, como nos afirma os PCN+(2002):
Adequar a escola a seu público atual é torná-la capaz de promover a realização pessoal, a qualificação para um trabalho digno, para a participação social e política, enfim, para uma cidadania plena da totalidade de seus alunos e alunas. Isso indica a necessidade de revisão do projeto político pedagógico de muitas escolas que não se renovam há décadas, criadas em outras circunstâncias, para um outro público e para um mundo diferente deste dos nossos dias. (BRASIL, 2002, p.10).
Então, diante do exposto, podemos afirmar que uma nova escola se faz
urgente e imprescindível, devendo ser capaz de realizar as necessidades de seus
partícipes, de promover a participação ativa e comprometida de todos, com o
aprendizado próximo do cotidiano, da comunidade escolar ou das circunstâncias
econômicas, sociais e ambientais da cidade, estado ou país onde se encontra. De
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acordo com os PCN+ (2002):
Os objetivos da nova educação pretendida são certamente mais amplos do que os do velho projeto pedagógico. Antes se desejava transmitir conhecimentos disciplinares padronizados, na forma de informações e procedimentos estanques; agora se deseja promover competências gerais, que articulem conhecimentos, sejam estes disciplinares ou não. Essas competências dependem da compreensão de processos e do desenvolvimento de linguagens, a cargo das disciplinas que, por sua vez, devem ser tratadas como campos dinâmicos de conhecimento e de interesses, e não como listas de saberes oficiais. (BRASIL, 2002, p.11).
Toda essa mudança, como podemos verificar, exige professores preparados,
capazes de entender bem os processos de ensino-aprendizagem, com visão clara
dos objetivos e possibilidades que pretendem alcançar com seus alunos, levando em
consideração as realidades de seu entorno. Faz-se mister, também, que esses
professores saibam avaliar e escolher de maneira adequada e prudente, os diversos
recursos disponíveis para sua prática pedagógica. Dentre esses recursos, talvez o
mais presente nos ambientes escolares, seja os livros didáticos, por trazerem em
seu cerne, uma gama de possibilidades para o ensino de determinada disciplina.
Conteúdos organizados e estruturados, exercícios e atividades experimentais são
elementos que compõem os livros didáticos, direcionando, em muitos casos, o que
se deve ensinar.
Apesar de fazerem parte da realidade dos livros didáticos, a utilização efetiva
das atividades experimentais possui uma característica contraditória, pois, mesmo
ainda não encontrando espaço na prática pedagógica da maioria dos professores,
muitas vezes, a sua presença condiciona a escolha do livro didático por eles. Tanto,
que, mesmo fazendo parte da minha práxis (ainda que timidamente), tenho
encontrado muitas dificuldades em utilizar de maneira dinâmica e eficiente as
atividades experimentais, o que me motivou a enveredar nesse tema – embora seja
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um assunto bastante pesquisado. Procuramos, com isto, entender melhor que
propostas pedagógicas poderiam estar vinculadas a estas atividades, que
competências e habilidades podemos trabalhar com elas, que Física os livros
didáticos propõe por meio de experimentações.
Somam-se ainda a estas questões a importância atribuída ao livro didático,
sua ampla distribuição pelos órgãos governamentais e sua incompleteza diante da
Educação pretendida.
Nosso objeto de análise, portanto, foi as atividades experimentais propostas
nos livros didáticos aprovados pelo Programa Nacional do Livro Didático Ensino
Médio (PNLEM/2007). Esses livros foram escolhidos devido a sua abrangência em
todo o território nacional e por ser um material previamente analisado por
especialistas da área.
Para tanto, tomamos como referência os PCN e os PCN+, que nos dizem
muito sobre essa Educação renovadora e nos indicam diversas competências e
habilidades para serem desenvolvidas nos educandos, a fim de dar-lhes uma
formação mais ampla e geral. Além disso, nossa pesquisa teórica perpassa alguns
autores, como, por exemplo, Arruda e Luburú (1998), Borges (2002), Fracalanza e
Megid Neto (2006), entre outros, que farão parte de nossa pesquisa no decorrer de
todo o trabalho. Esses referenciais apontam, também, caminhos para professores e
escolas implementarem tais propostas em seu dia-a-dia e são objetos de estudo no
próximo capítulo.
Já o livro didático e as atividades experimentais com suas concepções, seus
limites, suas funções e papéis são objetos de estudo, onde analisamos esses
recursos no contexto da escola e no ensino da Física, levando em consideração a
visão de vários pesquisadores sobre esses temas.
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No capítulo 2, caracterizamos as obras que estamos analisando. Nele,
podemos verificar o formato de cada coleção – se volume único ou separado - e as
características de cada uma. Também podemos avaliar a quantidade de exercícios e
atividades experimentais que são propostas nesses livros, bem como a relação entre
os conteúdos da Física e essas atividades. Procuramos analisar, também, o perfil
dos autores e o currículo de Física apresentado em sua(s) coleção(ões).
Este capítulo, ainda, nos dará uma visão mais clara sobre as coleções,
podemos inferir, por exemplo, quais enfatizam as atividades experimentais, os
exercícios, se há diferenças na disposição dos conteúdos e quais deles têm maior
número de experimentos, entre outros.
O capítulo 3 apresenta-se com o objetivo de procurarmos compreender a
natureza das atividades experimentais propostas naqueles livros didáticos. Para
tanto, elaboramos instrumentos de análises, tomando como base as competências e
habilidades dos PCN+ que nos serviram como dimensões de análises nessa
pesquisa. Dessa maneira, acreditamos ser possível avaliarmos de maneira mais
eficiente essas atividades e por meio de exemplos, procuramos mostrar ao leitor os
elementos que caracterizam cada atividade experimental nas categorias
consideradas.
Nas considerações finais indicamos novas propostas de possíveis pesquisas
e colocamos as nossas conclusões, ainda que não definitivas, a respeito do tema em
questão.
Por fim, elaboramos um guia de apoio ao professor, produto final deste
trabalho, onde mostramos os principais resultados da pesquisa, fornecendo dados
para que o professor possa comparar as coleções estudadas, a fim de ajudá-lo na
escolha do livro didático que melhor lhe atenda.
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2 O CONTEXTO DA PESQUISA
2.1 O ENSINO DE FÍSICA A PARTIR DOS PCN E PCN+
O antigo Ensino Médio, amparado pela lei 5692/1971, tinha como principal
objetivo a preparação dos educandos para prosseguir os estudos e/ou seguir uma
carreira técnica. Em 1996, foi criada a nova Lei de Diretrizes e Bases da Educação
Nacional (LDBEN/96), trazendo profundas reformulações no Ensino Médio, que
passa a ser etapa final da Educação básica, tendo como principal objetivo,
“desenvolver nos alunos competências e habilidades para atuarem como cidadãos
ativos e participativos no mundo em que vivem”. (BRASIL, 1999, p.17).
A formação pretendida passa, portanto, a ter um caráter mais geral, que
procura possibilitar aos educandos prosseguir seus estudos ou utilizá-la em
situações no seu trabalho ou vida.
Essa mudança de postura necessitou de um suporte aos professores e
escolas; e com o objetivo de cumprir este papel, foram elaboradas as Diretrizes
Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (DCNEM/1998) e os Parâmetros
Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM/1999).
As DCNEM apresentam orientações para os procedimentos a serem
observados na organização curricular e destacam a “necessidade para uma
formação ética, autônoma e crítica” (FERNANDES, 2004, p. 6). Já os PCNEM
apresentam princípios orientadores da organização curricular para cada disciplina,
destacam os fundamentos e procedimentos a serem observados nessa organização,
servem como orientação para os professores para o ensino das disciplinas - que
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podem e devem complementá-las de acordo com sua necessidade e realidade -
trazem listadas competências e habilidades a serem desenvolvidas nos educandos,
preparando-os para serem atuantes no trabalho e na sociedade em que estão
inseridos (FERNANDES, 2004, p.7). Os PCN+ (2002), complementares ao PCNEM,
têm como principal objetivo orientar a ação pedagógica, tomando como foco “para
que ensinar Física” ao invés de “o que ensinar”, explicitando a preocupação em
atribuir ao conhecimento um significado no “momento mesmo de seu aprendizado”.
(BRASIL, 2002, p.61).
Dentro deste novo contexto, o ensino da Física deve possibilitar ao aluno o
desenvolvimento de habilidades e competências na sua vida, proporcionando a
compreensão dos fenômenos de seu cotidiano.
Segundo Kawamura e Hosoume (2003):
O desenvolvimento de competências requer uma adequação dos conteúdos trabalhados em sala de aula. Tradicionalmente, a divisão do conteúdo de Física se fazia em áreas de Mecânica, Termologia, Ótica e Eletromagnetismo. Ensinar Física se resumia a fazer os alunos compreenderem uma série de conhecimentos que, mais tarde, na continuação de seus estudos, seriam retomados de forma mais completa. (KAWAMURA e HOSOUME, 2003, p.24).
Os PCNEM, portanto, organizam o conteúdo do Ensino Médio por áreas de
conhecimento, assim definidas: Linguagens e Códigos e suas Tecnologias, Ciências
Humanas e suas Tecnologias e Ciências da Natureza, Matemática e suas
Tecnologias. Esta forma de agrupar os conteúdos favorece a articulação entre as
disciplinas comuns e a interdisciplinaridade e organiza o aprendizado nas escolas do
Ensino Médio em termos de conjuntos de competências, que são: Representação e
Comunicação; Investigação e Compreensão; e, por último, Contextualização Sócio-
cultural (BRASIL, 1999), explicados, resumidamente, a seguir:
24
Representação e comunicação : conjunto de competências no qual se
pretende que o educando compreenda enunciados, manuais, tabelas, gráficos que
envolvam códigos e símbolos da física e a expressão desse saber. Que seja capaz,
ainda, de expressar-se corretamente por meio de sínteses, esquemas e relatórios,
utilizando a linguagem física adequada e elementos de sua representação simbólica,
e que saiba também conhecer fontes de informações e as formas de obter as mais
relevantes.
Investigação e compreensão : trata-se da investigação e compreensão de
fenômenos físicos, pretendendo desenvolver nos alunos a capacidade de classificar,
organizar, sistematizar dados e fenômenos, identificando regularidades, fazendo
hipóteses e testando-as. Conhecer, compreender e utilizar conceitos físicos,
relacionar grandezas, quantificar e identificar parâmetros relevantes. Compreender a
física presente no mundo vivencial e nos equipamentos e procedimentos
tecnológicos. Investigar situações-problema: identificando a situação, utilizando
modelos físicos, generalizando de uma a outra situação, prevendo, avaliando,
analisando previsões.
Contextualização sócio-cultural : conjunto de competências no qual a
Física deve ser reconhecida como construção humana e determinada por aspectos
históricos, culturais, sociais, políticos e econômicos. O aluno deve ser capaz,
portanto, de emitir juízo de valor em relação a situações sociais que envolvam
aspectos físicos e/ou tecnológicos relevantes e de reconhecer o papel da Física no
sistema produtivo, compreendendo a evolução dos meios tecnológicos e sua relação
dinâmica com a evolução do conhecimento científico.
Os PCN+, que visam auxiliar o trabalho dos professores no que diz respeito
à escolha e organização dos assuntos a serem trabalhados, apresentam algumas
25
formas de organização dos conteúdos em Temas Estruturadores (elementos
estruturadores da ação pedagógica), em número de seis. Cada um destes temas
estruturadores é caracterizado por unidades temáticas que definem os recortes, as
abordagens e os contextos nos quais os temas devem ser trabalhados, a fim de
promover as competências desejadas. São elas:
1. Movimentos: variações e conservações;
2. Calor, ambiente e usos de energia;
3. Som, imagem e informação;
4. Equipamentos elétricos e telecomunicações;
5. Matéria e radiação;
6. Universo,Terra e vida.
No entanto, essa forma de organizar os conteúdos da Física ainda não
encontra espaço nos livros didáticos, que os mantém hierarquizados, numa
seqüência tradicionalmente estabelecida. A grande maioria destes livros informam
que suas propostas concordam com os PCN e com as leis e diretrizes que orientam
a Educação básica e, portanto, estão comprometidos com uma Educação pautada
em competências e habilidades, mas em muitos casos esta informação parece mais
uma propaganda, alguns livros, no entanto, passaram a colocar esta informação em
suas capas, mas nada mudou em seu conteúdo interno.
Com relação à experimentação, os PCN+ ratificam sua importância e atribui-
lhe significados mais amplos, ressaltando a necessidade de estas atividades estarem
alinhadas com as competências e habilidades. De acordo com o documento:
É indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências em Física, privilegiando-se o fazer, manusear, operar, agir, em diferentes formas e níveis. É dessa forma que se pode garantir a construção do conhecimento pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito de sempre
26
indagar, evitando a aquisição do conhecimento científico como uma verdade estabelecida e inquestionável. (BRASIL, 2002, p.84).
A experimentação, portanto, diante do que nos afirma os PCN+, é um tipo de
atividade que deve ser preservada no ensino, pois, além de evidenciar o caráter
experimental da Ciência, se constitui numa oportunidade para trabalhar as
competências e habilidades e têm boa aceitação junto à comunidade escolar e
acadêmica.
No tópico a seguir, vamos verificar a importância dada às atividades
experimentais pelos professores, de acordo com alguns autores pesquisados,
procurando analisar a função que deveriam ter e a que normalmente lhe é atribuída.
2.2 AS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DA FÍSICA
Muitas pesquisas apontam a importância atribuída pela comunidade escolar
às atividades experimentais no âmbito das ações pedagógicas, e confirmam a
crença desta, no favorecimento de que tal procedimento possibilita o ensino da
Física, tornando-o mais atraente e significativo. Essa importância, no entanto,
segundo Borges (2002), não se reflete na prática, pois, apesar de várias escolas
terem kits de laboratório e a maioria dos livros didáticos apresentarem atividades
experimentais em seu texto, poucos são os professores que se arriscam em utilizá-
las. As justificativas para esse contraste são as mais variadas, indo desde a falta de
manutenção e equipamentos de laboratórios, de tempo para organização das
atividades, até a preocupação com o ensino focado no processo seletivo. (BORGES,
2002)
27
Vários enfoques são dados aos laboratórios, uns com maior participação dos
alunos, outros do professor; uns com atividades demonstrativas, outros de
verificação ou investigação. A literatura científica nos indica várias possibilidades de
se trabalhar com laboratórios. De acordo com Alves Filho (2000), os tradicionais ou
convencionais, por exemplo, se caracterizam por apresentarem um roteiro
estruturado e organizado para direcionar os trabalhos dos alunos. Muitas críticas são
dirigidas a estes laboratórios, apesar de encontrar quem acredite na utilidade destes
no processo ensino-aprendizagem, por permitirem que o aluno faça observação e
reflexão, adquira habilidade de manipulação, participe do processo, verifique o
caráter experimental da ciência. As críticas são no sentido de que, sendo
caracterizado por um roteiro pré-estabelecido, pouco espaço há para o aluno intervir
no experimento, ficando difícil a tomada de decisão quanto ao melhor caminho usar
para a realização do experimento ou quais parâmetros analisar, que dados tomar, o
que verificar. (ALVES FILHO, 2000).
Já os laboratórios divergentes, ainda de acordo com o autor, são
diferenciados por serem mais flexíveis, permitindo ao aluno, após familiarização com
o experimento, decidir o que fazer, que objetivos irá estabelecer e que hipóteses
serão testadas, ou seja, todo planejamento será realizado pelos alunos.
O laboratório biblioteca, por sua vez, proposto por Oppenheimer e Correl
(1964) citados por Alves Filho (2000), diferencia-se do convencional, por consistir em
experimentos de execução rápida, permanentemente, montados à disposição dos
alunos, tal como os livros de uma biblioteca. O material oferecido tem como
característica o fácil manuseio, permitindo a execução de dois ou mais experimentos
no espaço do laboratório. Como no tradicional, “este laboratório também oferece um
roteiro estruturado e pouco flexível”, porém, com menos tomada de dados e medidas
28
realizadas. (ALVES FILHO, 2000, p.178)
Há, ainda, laboratórios onde professores e alunos realizam atividades
experimentais fora de um espaço físico estabelecido especificamente para essas
atividades. Geralmente são utilizados equipamentos simples, do cotidiano das
pessoas e de fácil manipulação - os chamados de baixo custo – e podem ser
trabalhados tanto por alunos quanto por professores. Esses são os tipos de
atividades mais encontradas nos livros textos.
Por fim, laboratórios itinerantes, ainda segundo Alves Filho (2000), mostram
aspectos gerais da divulgação científica, de forma lúdica e com um forte caráter
apelativo/atrativo.
Com relação à visão dos professores sobre os laboratórios e o papel
exercido pelos experimentos, Arruda e Laburú (1998) afirmam que muitos deles
acreditam que a atividade empírica constitui o ponto de partida para o
desenvolvimento das teorias e leis da ciência, ou que são o crivo para um conceito
ou modelo serem aceitos na comunidade científica. Esses docentes admitem seu
forte papel de comprovação e sustentação, como se o pesquisador, do nada, sem
conhecimentos prévios, abstraísse da observação e experimentação as leis que
“regem” os fenômenos da natureza ou, ainda, se elas lá estivessem para serem
descobertas, esquecendo-se que são modelos desenvolvidos pelo ser humano, na
tentativa de entender os fenômenos que o cercam.
Koschnitzki (1992), pesquisando professores de 2º grau da área de Ciências,
em escolas públicas do Rio de Janeiro, verificou por meio de entrevistas que para a
maioria deles o conhecimento científico é o que pode ser comprovado pela
experimentação. Arruda e Laburú (1998), em cursos de atualização para professores
do Magistério e de Ciências da região de Londrina, verificaram que os discentes
29
assumem que a experimentação serve essencialmente para comprovar teoria,
facilitar o aprendizado e despertar a curiosidade. Segundo Arruda (1994), a função
da atividade empírica para comprovação de teorias foi verificada também em alunos
do 3º ano do curso de física da UEL (Universidade Estadual de Londrina) (ARRUDA,
1994).
Baseados em pesquisadores da área de Ciências, Arruda e Laburú (1998),
consideram a função do experimento sendo a de ajustar à realidade os esquemas
teóricos. A natureza da atividade experimental, para eles, é impregnada de caráter
teórico, em que hipóteses, leis e teorias, nas quais o cientista dedicou partes do
tempo, subsidiam e dão sustentação ao seu trabalho. Ao se propor a
experimentação, o pesquisador sabe o que procura, parafraseando Rubem Alves,
com sua rede característica e apropriada, sabe que peixe irá pescar. “As teorias são
enunciados acerca do comportamento dos objetos do interesse do cientista e este é
uma pessoa que sabe usar as redes teóricas para apanhar as entidades que lhe
interessam” (RUBEM ALVES, 1994, p.92). Deste modo, o cientista sabe o que irá
observar, que resultados espera encontrar, e, portanto, ignoram, frequentemente,
muitas características de determinado fenômeno. Para Kneller (1978), os cientistas
preferem selecionar algumas propriedades que, em conjunto, formam fenômenos
com regularidade.
A visão do professor quanto ao papel das atividades experimentais em
Ciências e na prática de ensino tem influência direta em seu planejamento escolar e
na concepção de ciência que os alunos vão adquirir. Segundo Borges (2002), as
atividades experimentais sempre estiveram relacionadas com a Física, sendo esta a
área da Ciência que mais uso faz desta prática. Porém, ainda para o autor, acreditar
na equivalência entre a atividade experimental desenvolvida pelos cientistas e as
30
que são propostas e realizadas em sala de aula é um erro. As atividades dos
cientistas são precedidas por exaustivos estudos e pesquisas, de tal modo que, ao
lançar mão do laboratório, o faz de maneira a atender o que for conveniente ao seu
trabalho. A presença dessas atividades na aprendizagem, portanto, está diretamente
relacionada com o papel que o professor atribui às práticas de laboratório.
Além desse caráter de comprovação de teorias, muitos professores e
pesquisadores acreditam na eficácia da experimentação no processo ensino-
aprendizagem, considerando que estas atividades servem de motivação e despertam
a curiosidade, desempenhando função na aquisição de conhecimento pelo aluno,
tornando o ensino mais atraente e participativo. Portanto, o papel que a
experimentação exerce na prática docente tem sido objeto de estudos por diversos
pesquisadores, que procuram compreender a dimensão destas no ensino.
Para Araújo e Abib (2003), embora seja praticamente consensual seu
potencial para uma aprendizagem significativa, observa-se que a experimentação é
proposta e discutida na literatura de maneira bastante diversa quanto ao significado
que essas atividades podem assumir em diferentes contextos e em diferentes
aspectos. A análise do papel das atividades experimentais desenvolvida amplamente
nas últimas décadas revela que há uma variedade significativa de possibilidades e
tendências de uso dessa estratégia no ensino da Física, de modo que essas
atividades podem ser concebidas desde situações que focalizam a mera verificação
de leis e teorias, até situações que privilegiam as condições para os alunos refletirem
e reverem suas idéias a respeito dos fenômenos e conceitos abordados.
É essa concepção, de acordo com os autores, que poderão fazer com que
os alunos atinjam um nível de aprendizado que lhes permitam efetuar uma
reestruturação de seus modelos explicativos dos fenômenos.
31
As atividades de demonstração, na visão de Monteiro; Monteiro e Gaspar
(2003), são frequentes em museus e centros de Ciências. No entanto, seu uso em
sala de aula permite a observação e reflexão sobre os diversos gêneros de discurso
do professor ao apresentar a atividade, “o que influencia a ocorrência de interações
sociais verdadeiras que contribuem (mais significativamente) para o ensino de
Física”. (MONTEIRO; MONTEIRO; GASPAR, 2003, p.1).
A compreensão do laboratório, ora entendido como a solução dos inúmeros
problemas do ensino de Física, ora considerado mero elemento do contexto
metodológico e alvo de profundas discussões sobre o seu papel no contexto do
ensino é destacada por Alves Filho (2000). O autor ainda ressalta que o laboratório
didático, para ser elemento do processo de ensino-aprendizagem de Ciências,
particularmente da Física, deve ser alvo de uma transposição didática diferente
daquela que o introduziu no processo de ensino, com o objetivo de ensinar o método
experimental, e que as atividades experimentais têm função mediadora no ensino de
conteúdos e não do método experimental.
Séré; Coelho e Nunes (2003) discutem o papel da experimentação no ensino
da Física com base em alguns exemplos práticos relacionados com a lei de Snell-
Descartes1, sugerindo diferentes abordagens no ensino experimental desta lei,
mostrando a importância da exploração de aspectos conceituais e procedimentais na
atividade experimental que reflita a atividade científica. Concebe-se a
experimentação, portanto, como uma forma de favorecer o estabelecimento de um
elo entre o mundo dos objetos, o mundo dos conceitos, leis e teorias e o das
linguagens simbólicas.
1 “Relação entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração no estudo do fenômeno da refração da luz”. (SÉRÉ; COELHO; NUNES, 2003, p.34).
32
Borges (2002), por sua vez, destaca que os métodos ativos de processo
ensino-aprendizagem são entendidos como se alunos melhor aprendessem pela
experiência direta, na seleção, organização e manuseio de objetos e artefatos. O
autor salienta, ainda, que não somente pelo contato direto podem-se conseguir
atividades que façam sentido para os alunos, mas, também, pelo envolvimento
comprometido com a busca de respostas e soluções bem articuladas.
Utilizando uma abordagem da sociologia, Marineli e Pacca (2006),
apresentam um trabalho sobre uma interpretação para dificuldades e erros
apresentados por estudantes em atividades programadas num laboratório didático. O
entendimento de conceitos típicos de uma aula de laboratório, como medida,
incerteza, flutuação etc., é analisado a partir de material escrito por estudantes, seus
exercícios e relatórios. Esses autores consideram que os erros e as dificuldades
apresentados pelos estudantes no trabalho no laboratório devem-se a uma
concepção de senso comum relativa à Física e à realidade que ela representa e
descreve. Nesse caso, a Ciência é definida dentro de uma esfera de realidade
diferente daquela considerada cotidianamente e, dentro da esfera científica, os
conceitos de medida precisam respeitar critérios adequados e concebidos
cientificamente.
De acordo com os PCN (1999), qualquer tipo de atividade experimental,
deve permitir diferentes formas de percepção qualitativa e quantitativa, de manuseio,
observação, confronto, dúvida e de construção conceitual, bem como a tomada de
dados significativos, com os quais se possa verificar ou propor hipóteses explicativas
e, preferencialmente, fazer previsões. (BRASIL, 1999).
Em termos de atividades experimentais, o Programa Nacional do Livro
33
Didático (PNLD) e o Programa Nacional do Livro Didático do Ensino Médio (PNLEM),
definem alguns critérios para eliminação e qualificação das obras indicadas pelas
editoras, no momento de sua avaliação.
Segundo documentos do Ministério da Educação e Cultura (MEC) (PNLEM,
2008), são considerados critérios de eliminação das obras indicadas para o
Programa as que não apresentarem experimentos factíveis, com resultados
plausíveis, as que transmitam idéias equivocadas de fenômenos, processos e
modelos explicativos. Para não serem eliminadas, portanto, as obras devem
apresentar-se de forma não-dicotômica, privilegiando adequadamente a teoria e a
prática, com uma perspectiva investigativa. Nesses documentos é ressaltada,
também, a importância de se abordar a questão do descarte de resíduos envolvidos,
considerando os impactos ambientais dos mesmos.
Os critérios de qualificação das obras valorizam aquelas que permitirão o
envolvimento do aluno em atividades de formação do espírito científico
(levantamento de hipóteses e maneiras de testá-las, ou em que eles utilizem
evidências para julgar a plausibilidade de modelos e explicações).
Serão valorizadas também, obras que apresentarem uma variedade de
atividades destinadas à avaliação de diferentes aspectos do processo cognitivo,
incluindo atividades práticas, de síntese, de investigação etc. A metodologia deve
estimular o raciocínio, a interação entre alunos e professores e o trabalho
cooperativo. (BRASIL, PNLEM, 2008).
Portanto, seja para ajustar à realidade os esquemas teóricos, facilitar o
aprendizado, despertar a curiosidade ou participação dos alunos, como nos fala
Arruda e Laburú (1998), Borges (2002), entre outros, ou, ainda, afirmar o
experimento como algo intrínseco da Física, no espaço do laboratório ou na sala de
34
aula, a experimentação deve permitir um debate acerca das concepções
espontâneas dos alunos e os modelos propostos pela Ciência, dessa maneira,
podem contribuir para que os alunos evoluam suas concepções de conceitos dos
mais simples para os mais complexos.
Por outro lado, experimentalismo puro, sem contexto, usado simplesmente
como fuga do binômio quadro-explanação, com o objetivo de somente tirar o aluno
do estado passivo e inerte da sala de aula, não é eficaz e nem recomendado ao
processo de Educação. Realizar um experimento sem direcionar um debate, sem
promover uma leitura atenta e articulada com os conceitos e o cotidiano dos alunos,
poderá reduzir essa prática a mais um item curricular, que, na visão dos educandos,
pode ser tão chato e sem sentido quanto os conteúdos ministrados de maneira
compartimentalizada e estanque.
Ao propor uma atividade experimental é essencial, segundo Araújo e Abib
(2003), que o professor realize um planejamento anterior, contemplando os objetivos
que deseja alcançar, quais os aspectos metodológicos irá utilizar, como
desenvolverá a atividade, com quais recursos e em que local. Respostas aos
seguintes questionamentos poderão ajudá-lo neste planejamento: será que esta
atividade realmente contribuirá para melhor compreensão da Física? Esta atividade
tem algum significado para os alunos? Ela provocará alguma inquietação? O aluno
se sentirá desafiado ao realizá-la ou acompanhá-la?
Assim, a utilização dos experimentos torna-se uma forma enriquecedora
para ensinar os conceitos da Física, possibilitando aos educandos a confirmação de
conceitos físicos, a instrumentação da área e a correlação desta com seu cotidiano,
compreendendo-a como uma Ciência de seu entorno.
Com presença cada vez maior nos meios escolares, devido à distribuição
35
gratuita pelo governo, os livros didáticos acabam tendo, então, a responsabilidade de
promover estas atividades experimentais, proporcionando a quem tem o livro texto
como única fonte de consulta, a possibilidade de vivenciá-las. O livro didático,
portanto, mais do que nunca, ganha importância no processo de ensino-
aprendizagem e a compreensão do seu papel e sua função torna-se cada vez mais
necessária.
2.3 O LIVRO DIDÁTICO NO CONTEXTO EDUCACIONAL
O contexto educacional atual e as exigências do mundo globalizado
demandam cada vez mais, professores polivalentes, dinâmicos e capazes de se
comprometerem com um ensino que tenha mais sentido e significado para os alunos.
Nessa perspectiva, os materiais de ensino, e em particular o livro didático, têm papel
determinante em sua prática pedagógica, exercendo grande influência no currículo e
conteúdo a ser ministrado pelo professor.
Diversas pesquisas têm corroborado com o exposto acima, apontando o livro
didático como o principal norteador do trabalho do professor, considerando-o como
um apoio fundamental do qual o educador faz uso de diversos tipos de atividades.
Amaral (2006) faz o seguinte relato sobre o assunto:
O livro didático não é o único recurso utilizado, mas continua sendo o mais importante, para a grande maioria dos professores. Nessa condição, comumente ainda é usado como manual completo, ou seja, como fonte de textos, ilustrações e atividades, desenvolvidos quase que na íntegra e na seqüência original. (AMARAL, 2006, p.115).
Nesta mesma linha, Núñez et al (2003) destacam que professores (as)
36
utilizam o livro didático como o principal instrumento de orientação sobre o conteúdo
a ser ministrado, a seqüência desses conteúdos, as atividades de aprendizagem e a
avaliação para o ensino de Ciências.
Moreira (2005) defende princípios para uma aprendizagem significativo-
subversiva em que sugere a descentralização do livro texto e o uso diversificado de
materiais instrucionais, tais como: documentos, artigos, obras de arte e literárias
entre outros. Para este autor, o livro didático simboliza aquela autoridade de onde
“emana” o conhecimento e onde professores e alunos se apóiam em demasia.
Em nossa prática docente, podemos confirmar as situações descritas acima,
nas quais o livro didático ainda é o principal controlador do currículo e, em muitos
casos, o único. O professor tem este instrumento como um porto seguro,
imprescindível ao seu fazer pedagógico, vendo-o como fonte de toda verdade,
esquecendo-se que a Ciência é constituída de modelos que tentam explicar a
natureza. Verifica-se que esse caráter norteador, além de restringir o ensino de
Ciências a apenas uma visão de determinado autor, impossibilita, muitas vezes, a
criatividade e a espontaneidade do professor e do aluno, que seguem a rigor o livro
adotado. (FRACALANZA E MEGID NETO, 2006).
Diante desta realidade, cada vez mais pesquisadores estudam este
instrumento pedagógico, com o objetivo de melhor entender seu uso e o ensino de
seus conteúdos. Fracalanza e Megid Neto (2006) ainda destacam que a investigação
científica sobre os livros didáticos de Ciências cresceu na década de 1980, devido à
ampliação do número de vagas nas escolas de Ensinos Fundamental e Médio,
acompanhada do acentuado aumento de professores com formação deficitária e
pouca possibilidade de atualização adequada, que viam o livro como recurso auxiliar
ao ensino e determinante da prática pedagógica da sala de aula. Estes estudos
37
analisam os livros didáticos em suas diversas dimensões, abordam sobre os
conteúdos, linguagem, figuras, atividades experimentais, contexto histórico, entre
outras possíveis.
Já sobre a transposição didática, Alves Filho (2000) faz uma abordagem
sobre o tema, no âmbito das atividades experimentais e dos conceitos presentes nos
livros didáticos para o Ensino Médio. Segundo esse autor, a transposição didática
descreve um processo de modificação pelo qual o saber é submetido até se tornar
conteúdo de ensino. Destaca, ainda, que negá-la ou ignorá-la é aceitar os conteúdos
científicos contidos nos livros textos como uma reprodução fiel da produção científica
do homem. Ter consciência da transposição didática, bem como da importância das
práticas sociais de referência, é de suma importância para o professor que pretende
desenvolver um ensino mais contextualizado e com conteúdos menos fragmentados
do que aqueles dos livros textos. (ALVES FILHO, 2000).
Nesse sentido, Wuo (2003) faz uma análise sobre os conteúdos abordados
nas obras didáticas de Física, e destaca um núcleo comum composto pelas cinco
áreas da Física clássica: mecânica, termologia, ótica, ondas e eletromagnetismo,
salientando que é menos comum a presença da Física moderna. Ele ressalta, ainda,
que:
Embora a física dos livros reduza a abrangência dos conceitos, não apresente a complexidade da evolução teórica, os antagonismos e contradições entre as idéias, nem por isso se trata de uma vulgarização desse saber. É um conhecimento incompleto, mas não outro, não aborda a totalidade dos traços da esquemática teórica, mas mesmo assim propicia uma acessibilidade ao saber de referência. (WUO, 2003, p.313).
Além disso, alguns trabalhos analisam o papel da iconicidade nos livros
textos para o processo aprendizagem dos alunos. Os resultados que obtiveram,
enfatizam a necessidade de se problematizar tanto as condições sociais de produção
38
das imagens, quanto às condições sociais de produção da leitura das imagens.
Segundo as autoras, a primeira perspectiva chama atenção para a necessidade de
considerar as tecnologias e suas linguagens específicas no entendimento de
imagens e a segunda diz respeito às dimensões envolvidas ao considerarmos a
leitura na perspectiva discursiva, isto é, a relação leitor-texto-autor, sentidos de
leitura, modos de leitura e suas relações com contextos, espaços e finalidades
específicas como, por exemplo, a leitura na escola.
Martins e Ribeiro (2007) realizaram uma análise de algumas narrativas
contidas nos livros didáticos de Física, considerando-as como elemento estruturador
do pensamento e disseminador da cultura cientifica. Com base em um modelo de
análise adaptado da Sociolingüística, discutiram a estrutura e a função de elementos
constitutivos do gênero narrativo, estabelecendo como estes elementos permitem a
contextualização necessária à interpretação da história para fins didáticos. Mediante
estas análises, concluíram que as narrativas podem desempenhar importante papel
na construção de imagens sobre a Ciência e sobre a atividade científica, ressaltando
como as estruturas específicas da narrativa cumprem a função de esclarecer e
organizar idéias, e como tal organização viabiliza a inclusão das narrativas como
mais uma alternativa para o ensino de Ciências.
Esses exemplos mostram a importância que o livro didático adquire no
contexto da escola como ferramenta de ensino e suas várias possibilidades de
apresentar a Ciência. A sua utilização deve ser acompanhada de uma análise, por
meio da qual se possa entender o papel das diversas entidades nele contidas,
avaliar se as atividades experimentais, as imagens que ilustram seus textos - por
exemplo - desempenham um papel significativo para aprendizagem dos alunos.
O livro didático tem seu papel como ferramenta de ensino, reconhecido, não
39
apenas pela comunidade escolar e acadêmica, mas também pelo Governo Federal,
que faz sua distribuição gratuita em larga escala nas escolas públicas e vem
procurando compreender e enriquecer as formas de melhor usá-lo e avaliá-lo.
Desde 1929, existem políticas voltadas para a produção, distribuição e
utilização do livro didático no Brasil, que, em agosto de 1985, começou a ser
chamado de Programa Nacional do Livro Didático – PNLD. Já na década de 1990, o
Governo Federal passou a avaliar os livros indicados para este programa antes de
distribuí-los às escolas.
O Ensino Médio, que a partir de 1996, por meio da Lei de Diretrizes e Bases
da Educação Nacional (LDB), passa a finalizar a Educação básica, também
começou, em 2007, a receber os livros didáticos de Física, através do Programa
Nacional do Livro Didático do Ensino Médio (PNLEM).
A execução do programa é feita pelo Fundo Nacional de Desenvolvimento da
Educação (FNDE), que estabelece regras para inscrição das editoras e coordena
equipes de especialistas para verificar e avaliar as especificações técnicas e físicas
exigidas e os preceitos pedagógicos. Livros que apresentam erros conceituais,
indução a erros, desatualização, incoerência e impertinência metodológica,
preconceito ou discriminação de qualquer tipo, são excluídos do Guia do Livro
Didático, documento que é redigido depois de serem realizadas as avaliações. Estes
guias contêm a relação dos livros selecionados e suas respectivas resenhas que
servirão de base para escolha dos livros didáticos pelos professores em suas
escolas.
Para termos uma idéia da dimensão destes programas no Brasil, o PNLD,
voltado para a Educação fundamental, só em 2007 movimentou R$ 661.411.920,87,
com a aquisição de 110.209.229 de volumes pelo governo. PNLEM, o programa para
40
o Ensino Médio, somou, naquele mesmo ano, R$ 221.540.849,41 para aquisição de
18.248.846 livros e é, segundo Höfling (2006), um dos programas de distribuição de
livros mais amplos do mundo.
A escolha destes manuais escolares pelos professores requer, portanto,
critérios que considerem aspectos relacionados à abordagem didático-pedagógica e
ao contexto da comunidade escolar, levando-se em conta as coleções disponíveis.
O livro texto, como podemos verificar, constitui um material no contexto
educacional, que não deveria ser exclusivista, mas sim alternativo ao processo
ensino-aprendizagem. Para tanto, deve conter variadas propostas metodológicas
para o ensino de seus conteúdos, disseminando uma Ciência construída
historicamente e por vários personagens, portanto, uma construção humana, que se
constrói e reconstrói a todo momento. Deve, ainda, integrar os modelos da Ciência e
as tecnologias e equipamentos do cotidiano e relacionar-se com as diversas áreas
do saber científico.
Porém, segundo Núñez et al (2003), dificilmente o livro didático será capaz
de atender a todas essas demandas, considerando-se que é escrito, segundo, para
um jovem indeterminado, dentro de um mesmo contexto, e portanto, geral, que não
possibilita ao aluno e professor uma vivência com sua regionalidade e
individualidade.
Diante desta incompletude, então, cabe ao professor complementar e
adaptar os conteúdos e atividades do livro, dando-lhes maior proximidade com a
realidade em que estão inseridos, favorecendo a integração dos conteúdos.
No capítulo seguinte, vamos identificar os livros que foram objetos de análise
desta pesquisa, ressaltando algumas características de cada obra (números de
páginas, quantidade de exercícios, quantidade de volumes, entre outras) e dando
41
destaque às atividades experimentais em relação aos temas da Física, a fim de que
o leitor possa conhecer cada livro didático e visualizar, de maneira mais clara, suas
atividades.
42
3 OS LIVROS DIDÁTICOS E SUAS ATIVIDADES EXPERIMENTA IS
Vimos, no capítulo anterior, que o ensino passa por necessárias e
importantes mudanças, não sendo adequado permanecer no velho estilo da
transmissão do conhecimento, no qual o aluno atuava como um depositário dos
saberes do professor, o que Paulo Freire chamou de “educação bancária”. (FREIRE,
1975, p.66). A educação deve se orientar, diante do exposto, no sentido de promover
a formação de um cidadão completo, crítico, atuante e capaz de aprender sempre.
Nesse sentido, e diante desta Educação almejada por nossa sociedade, os
PCN foram elaborados com a intenção de auxiliar o professor neste caminho e
apontar-lhes sugestões que podem ser utilizadas ou aperfeiçoadas.
O livro didático ganha importância dentro desse processo, pois pode trazer,
em seu bojo, diversos tipos de atividades que colaborem para que as competências
e habilidades sugeridas pelos PCN sejam desenvolvidas nos alunos. No rol destas
atividades estão as de caráter experimental, que encontram apoio tanto pelos
docentes quanto pelos discentes.
Com relação aos livros de Física escolhidos para análise, priorizamos os
recomendados pelo PNLEM/2007, totalizando seis coleções, avaliadas por
especialistas de cada área do conhecimento, tendo como parâmetros critérios
estabelecidos pelo MEC. A escolha desses livros se justifica, pois são livros
previamente analisados por especialista da área e com larga distribuição gratuita em
todo território nacional. Sua presença, portanto, é cada vez maior nos ambientes
escolares. Essas são coleções que passam a fazer parte, então, da realidade de
alunos e professores da grande maioria das escolas públicas brasileiras, e, portanto,
43
sua escolha deve ser criteriosa, adequada e precisa.
As coleções estão no formato volume único ou em três volumes, sendo o
primeiro caracterizado por abordar os conteúdos de maneira mais compactados e
sintetizados e possuir um preço mais acessível, por se trata de um livro que será
utilizado nas três séries do Ensino Médio. Anterior à sua distribuição pelo PNLEM, o
volume único destinava-se a atender as escolas públicas e, principalmente, a
Educação de Jovens e Adultos (EJA), devido ao custo, e por apresentar os
conteúdos de forma reduzida e com menor profundidade, adequando a carga horária
disponível para esta disciplina. Os volumes separados para cada série geralmente
apresentam mais conteúdos, com maior profundidade e uma gama maior de
exercícios e atividades experimentais.
Para melhor conhecermos estes livros, a tabela a abaixo (TABELA 1) os
identifica e sublinha algumas características.
TABELA 1 - Identificação das coleções
Autores Título da
Obra Volumes
Cidade / Editora
Nº de Páginas Ano
Obra A Antônio Máximo
e Beatriz Alvarenga
Física Ensino Médio
3 São Paulo/ Scipione
Vol. 1 – 376 Vol. 2 – 400 Vol. 3 – 416
2006
Obra B José Luiz Sampaio
e Caio Sérgio Calçada
Universo da Física
3 São Paulo/
Atual Vol. 1 – 465 Vol. 2 - 520 Vol. 3 – 500
2005
Obra C Paulo César Penteado
e Carlos Magno Torres
Física, Ciência e
Tecnologia
3 São Paulo/ Moderna
Vol. 1 – 230 Vol. 2 – 231 Vol. 3 – 262
2005
Obra D Alberto Gaspar Física 1 São Paulo/
Ática 552 2007
Obra E Aurélio Gonçalves Filho
e Carlos Toscano
Física 1 São Paulo/ Scipione
472 2007
44
Obra F José Luiz Sampaio
e Caio Sérgio Calçada
Física 1 São Paulo/
Atual 472 2005
Estes livros foram avaliados pelo MEC em 2006, quando todos tinham
edição de 2005, porém, os livros que analisamos chegaram às escolas no final de
2007 para serem analisados pelos professores em 2008 e distribuídos pelo governo
em 2009, por isso, alguns têm edição posterior a 2005.
Pela tabela acima, podemos ver que a obra B é aquela mais extensa, tendo,
cada volume, cerca de 500 páginas, o dobro de páginas da obra C, que é da ordem
de 230 páginas. Todas as editoras são de São Paulo. Porém, considerando que a
Ática e Scipione são atualmente da editora Abril, temos 3 editoras distribuindo livros
de Física às escolas públicas do Brasil. Temos também a mesma quantidade de
coleções indicadas em volume único e em volumes separados: metade para cada
tipo.
Se considerarmos que as coleções devem ser utilizadas para os 3 anos do
Ensino Médio, temos, em média, 185 páginas para cada ano na obra D e 160 para
as demais, entre as três de volume único.
A seguir, faremos uma breve caracterização das obras analisadas, para
possibilitar ao leitor uma visão geral das mesmas.
3.1 UM PRIMEIRO PANORAMA
3.1.1 Obra A
A obra A, cujos autores são professores de Física da Universidade Federal
de Minas Gerais, possui orientação para os alunos e professores, por meio da qual
45
procuram esclarecer sobre a melhor maneira de utilizar o curso de Física proposto,
além de ressaltarem a importância de se estudar esta ciência.
O volume 1 está dividido em 4 unidades, onde são apresentados os temas
da mecânica, começando pelo estudo dos algarismos significativos, cinemática, as
Leis de Newton, encerrando com a gravitação universal e hidrostática. Possui cerca
de 965 exercícios teóricos e 36 atividades experimentais.
O volume 2 também está dividido em 4 unidades. A primeira refere-se às leis
de conservação, seguindo com a termodinâmica, ótica e ondas. Possui, ao todo, 947
exercícios teóricos e 51 experimentos.
O último volume apresenta-se com 3 unidades. A primeira aborda os
conteúdos da eletrostática, a segunda, da eletrodinâmica e a última, do
eletromagnetismo e da Física moderna. Este volume possui 990 exercícios teóricos e
37 atividades experimentais. No final de cada volume é apresentada uma lista de
questões de vestibulares e bibliografia para os alunos.
3.1.2 Obra B
A obra B inicia-se com uma apresentação destinada aos professores e
alunos, ressaltando sobre a importância do estudo da e sobre a Física. Expõe uma
visão geral das atividades propostas e traz, no final de cada volume, um manual do
professor, que tem como objetivo esclarecer os principais pontos da obra, além de
orientar na resolução dos exercícios. Segundo os autores, os conteúdos estão
sintonizados com os princípios enunciados nas Leis de Diretrizes e Bases da
Educação Nacional (LDB), Lei 9394/96, Diretrizes Curriculares Nacionais do Ensino
Médio e da SEMTEC/MEC – 1998.
46
A obra é dividida em três volumes. O primeiro apresenta a mecânica, dividida
em 3 unidades, sendo abordado na primeira, o que é Física, unidades das
grandezas e introdução à mecânica. Na segunda, a cinemática; e na última, a
dinâmica. Este volume apresenta 839 exercícios teóricos e 10 atividades
experimentais e traz, também, uma relação de leituras recomendadas ao professor e
de revistas científicas e sites sobre Física.
Cinco unidades compõem o volume 2, sendo as duas primeiras referentes
aos conteúdos da mecânica (gravitação, estática e hidrostática) e as duas últimas
sobre termologia e óptica geométrica. Possui 1375 exercícios e 23 experimentos.
Já o volume 3 traz uma diferença na abordagem dos conteúdos em relação
ao que geralmente se encontra nos temas da eletricidade: primeiro faz um estudo da
eletrodinâmica e depois da eletrostática, ficando a coleção dividida em: circuitos
elétricos, eletrostática e magnetismo, ondas e Física moderna. Este volume tem algo
em torno de 1199 exercícios e 6 atividades experimentais.
Um dos seus autores é bacharel em Física pela Universidade de São Paulo
(USP) e o outro bacharel em Matemática e engenharia elétrica pela mesma
universidade. Ambos são professores de Física na rede particular de ensino desde
1968.
3.1.3 Obra F
Dos mesmos autores acima, temos a obra F, que se caracteriza por ser no
formato de volume único. Possui 472 páginas para as três séries do Ensino Médio.
Inicialmente, os autores fazem uma breve apresentação da obra, onde enfatizam a
formação geral em Física e propõem questões para o vestibular. Apresenta 906
47
exercícios teóricos e 14 atividades experimentais. Está dividida em 6 unidades que
abordam, inicialmente, a mecânica, como tradicionalmente é colocada, a termologia,
a óptica, as ondas, a eletricidade e a Física moderna, tendo a disposição dos
conteúdos o mesmo padrão normalmente encontrado nos livros didáticos. Alguns
boxes sobre as personalidades da Ciência, chamado de história e outros sobre o
cotidiano e aplicações das ciências, caracterizam a obra, que tem também um
manual dedicado ao professor no final, contendo as diretrizes e bases para o Ensino
Médio brasileiro, estrutura da mesma e recomendações de sites, leituras e resolução
de exercícios.
3.1.4 Obra C
A obra C, cujos autores são professores de Física em escolas de nível médio
e de cursos pré-universitários, possui uma apresentação inicial e um roteiro de como
utilizá-la. Caracteriza-se por muitas ilustrações em todo o texto, com boa
diagramação, por meio das quais procuram retratar situações e fenômenos do
cotidiano das pessoas. Os livros são estruturados por unidades, seguindo os
conteúdos tradicionais da mecânica, termologia, ótica e eletromagnetismo,
finalizando com conteúdos relacionados à Física moderna. Esses são volumes que
se diferenciam dos demais por apresentarem outras formas de aprendizagem, tais
como: reportagens, trabalhos em grupo, texto relacionado ao conteúdo no início de
cada capítulo, boxes com perguntas sobre fatos observados no cotidiano, aspectos
dos assuntos em estudo, publicados em jornais e revistas, aplicações tecnológicas e
algumas sugestões de leitura: tudo no final de cada capítulo.
O primeiro volume tem 230 páginas, além do complemento para o professor,
480 exercícios e 17 atividades experimentais.
48
O volume dois possui 214 páginas, 465 exercícios e 8 experimentos e o
último, 262 páginas, 372 exercícios e 6 experimentos.
3.1.5 Obra D
A obra D, o autor é licenciado e mestre em Física pela USP e doutor em
Educação pela mesma universidade. Inicia-se com uma apresentação destinada aos
alunos, onde chama a atenção para a importância de se estudar Física, destacando,
ainda, o caráter histórico-sócio-cultural da disciplina e sua contextualização com o
dia-a-dia, procurando orientar, de maneira geral, sobre as diversas atividades
constantes na coleção. Aos professores recomendam um manual no final do livro
com 208 páginas e com informações sobre os PCN, sugestões para o
aprimoramento e orientações para atividades interdisciplinares e de
contextualização. O livro se encerra com orientações para o desenvolvimento de
cada capítulo e resolução dos exercícios, além de uma extensa lista de referências
bibliográficas.
Este volume dividiu os conteúdos da Física em 46 capítulos, começando
pelo estudo da mecânica, passando por ondas, ótica, termodinâmica,
eletromagnetismo e finalizando com a Física moderna. Tem um total de 971
exercícios teóricos e 62 atividades experimentais.
3.1.6 Obra E
Os autores da obra E, são licenciados em Física pela USP, e fazem uma
abordagem diferenciada para os conceitos da Física em relação ao que
tradicionalmente é exposto. Cinemática, por exemplo, é apresentada em um capítulo
complementar, após os conteúdos de eletromagnetismo estudados na terceira e
49
última unidade. Eletromagnetismo, por sua vez, ao contrário das outras propostas,
começa com o estudo da eletrodinâmica e termina com produção e distribuição da
energia elétrica.
A termodinâmica inicia a unidade 2, com os conceitos de temperatura e calor
e encerra com a dualidade da luz.
Essa é uma forma que chama a atenção pela disposição dos conteúdos,
abordando os conceitos da Física com uma articulação diferente da tradicional. Uma
breve apresentação abre a coleção, com os autores salientando a importância da
Física no desenvolvimento tecnológico do mundo. Ao final do livro, listam a
bibliografia que consultaram e que recomendam, além do manual para o professor,
que chamam de “Assessoria pedagógica”, onde se encontra uma orientação teórico-
metodológica e a estrutura geral da obra, com algumas indicações de sua utilização.
Os autores abordam questões sobre avaliação, projetos, textos suplementares,
sugestões de filmes e séries e uma bibliografia indicada ao professor, além de
exercícios resolvidos. A coleção possui 875 exercícios e 38 atividades experimentais.
Nessa caracterização das coleções, foram consideradas como exercícios as
atividades de resolução de exercícios teóricos, em algumas coleções chamados de
problemas e testes, questões, exercícios de revisão etc., e como atividade
experimental aquela que faz uso de algum aparato experimental – descrição ou
montagem – e partir do desenvolvimento ou resultado desta o aluno desenvolva
alguma atividade.
Alguns dados interessantes sobre os autores: somente na obra A os autores
não se formaram na Universidade de São Paulo (USP). Nas demais, todos formaram
nessa instituição, num total de sete, sendo que dois deles não são formados em
Física e sim em engenharia. Os autores da obra A são formados na Universidade
50
Federal de Minas Gerais (UFMG), sendo um na área da Física e outro na área de
engenharia.
Com exceção da obra E, todas desenvolvem os conteúdos de forma bem
semelhante, no estilo tradicional, havendo pequenas diferenças nos conteúdos da
termodinâmica e de eletricidade. Na termodinâmica por exemplo, tem coleção que
segue a seguinte sequência: termometria, expansão térmica, calor e mudança de
fases. Outra já adota essa: termometria, dilatação, estudo dos gases, calor e
mudanças de fases. Em relação à eletricidade, apenas a obra B e a E, preferem um
estudo preliminar da eletrodinâmica antes da eletrostática.
Em relação ao número de experimentos e exercícios presentes, a tabela
abaixo (TABELA 2) permite inferir a importância que cada um deles adquire nas
coleções.
TABELA 2 - Características das Coleções
Volume 1 Volume 2 Volume 3 Autores Nº
Pág. Exerc. Exper
. Nº Pág.
Exerc. Exper.
Nº Pág.
Exerc. Exper.
Obra A 391 965 36 400 947 51 416 990 37
Obra B 465 839 10 520 1375 23 500 1199 6
Obra C 230 480 17 231 465 8 262 372 6
Volumes Únicos
Obra D 552 971 62
Obra E 472 875 38
Obra F 472 906 14
Das coleções em 3 volumes, a de maior número de páginas é a obra B, com
51
cerca de 500 páginas para cada volume e a obra C é a menor delas, com
aproximadamente a metade de páginas da obra B. O que é assustador é a
relevância dada aos exercícios, chegando ao número 1000 em cada série da obra B.
No volume 3 desta obra, este número é de 1199, o que significa que o aluno deve
resolver da ordem de 40 exercícios por semana.
Embora as atividades experimentais sejam bem mais difíceis de serem
realizadas, na perspectiva destas coleções não são tão relevantes. Apenas a obra A
indica, em média, mais de uma atividade de experimentação por semana (mais de
30 por volume). Das coleções em volume único, a obra D é aquela que mais releva
as atividades experimentais, propondo da ordem de 20 por ano.
Existem algumas diferenças no desenvolvimento dos conteúdos em cada
uma das coleções. Por exemplo, a obra E não apresenta relevância na Cinemática,
sendo este conteúdo o último da coleção, vindo após o estudo da eletricidade e do
eletromagnetismo, numa seção a qual os autores chamam de “Capítulos
complementares” e possui uma atividade experimental do total de dez dedicadas à
mecânica, a termodinâmica começa com uma ênfase forte nos conceitos de calor e
temperatura e nos processos de transferências desta energia, os autores optaram
por não dedicarem muito espaço ao estudo de escalas termométricas, em
eletricidade e eletromagnetismo têm-se o primeiro capítulo iniciando com aparelhos e
circuitos elétricos, no segundo é que se estuda eletrização, campo e tensão elétrica,
esta obra possui 38 atividades experimentais e não possui um capítulo dedicado a
Física moderna.
As outras coleções abordam os conteúdos da maneira tradicionalmente
colocados, diferenciando-se em alguns aspectos, como, por exemplo, a obra A dá
bastante relevância às atividades experimentais, sendo 124 no total. Já a obra C
52
apresenta volumes com forte apelo às tecnologias e procura mostrar a aplicabilidade
da Física em diversas situações do cotidiano das pessoas. Os três volumes
apresentam um total de 30 atividades experimentais.
Em cada capítulo do volume único da obra E, propõe-se, pelo menos, uma
atividade experimental, num total de 62.
Na obra F foi verificado um condensamento dos conteúdos e uma escassez
de atividades experimentais, 14 em toda coleção. Já a obra B, dos mesmos autores,
possui 38 atividades experimentais, sendo que o volume 1, dedicado à mecânica,
inicia com uma unidade onde são abordados o que é a Física e um pouco de sua
evolução histórica, unidades de grandezas e conceitos sobre movimento e repouso,
trajetória, entre outros; traz como complemento noções sobre o cálculo diferencial e
integral, derivadas, massa inercial e gravitacional. Os outros conteúdos seguem a
sequência tradicional, os autores optaram por trabalhar uma grande quantidade de
conteúdos da Física, por exemplo, forças elásticas, centro de massa, polias, planos
inclinados, que em alguns livros são omitidos tem espaço na coleção destes autores,
devido à grande abrangência dos conteúdos da mecânica, fez-se necessário que o
volume 2 abarcasse 5 capítulos historicamente trabalhados na mecânica, sendo
eles: gravitação, estática, fluidos em repouso, princípio de Arquimedes, tensão
superficial e fluidodinâmica. Uma diferenciação quanto à sequência dos conteúdos
se observa no volume 3, onde o estudo das ondas vem logo após o de
eletromagnetismo.
É importante ressaltar, também, que todas as obras, com exceção da E,
dedicam um capítulo para a Física moderna/contemporânea.
53
3.2 EXPERIÊNCIAS DOS LIVROS DIDÁTICOS: o que são?
Com relação especificamente às atividades experimentais, vejam as
orientações dos autores com relação ao seu desenvolvimento (Temos que fazer uma
divisão entre as citações, pois elas não podem ficar juntas, afetando a normalização.
Para tanto, deveremos escrever uma a duas linhas entre cada uma delas a fim de
evitar o erro):
Outra atividade importante para facilitar a compreensão e a aprendizagem dos temas apresentados em um capítulo são as experiências propostas no final de cada um. Escolhemos experiências bem simples, que em geral requerem material disponível em sua própria residência, possibilitando, assim, sua realização como tarefa para casa. Não deixe de fazer essas experiências e levá-las à escola para serem discutidas com seu professor e seus colegas. Temos certeza de que essas atividades lhe darão muitos momentos de prazer e lhe permitirão uma visão mais clara e concreta dos fenômenos em estudo. (MÁXIMO e ALVARENGA, 2006).
Quanto aos experimentos, procuramos propor casos que exigem material simples. Se a escola dispuser de um laboratório de Física, seria interessante que o professor executasse, ou orientasse os alunos a executarem, um grande número de experimentos (SAMPAIO e CALÇADA, 2005).
Nos experimentos sugeridos em “proposta experimental”, sejam de demonstração ou de observação e manipulação de situações e equipamentos do cotidiano, os alunos têm contato com diferentes e concomitantes formas de percepção qualitativa e quantitativa, de manuseio, de observação, de confronto, de dúvida e de construção conceitual. Além disso, os estudantes podem coletar dados significativos, com os quais consigam verificar ou propor hipóteses explicativas e, até mesmo, fazer previsões sobre outros experimentos não realizados. Dessa forma, para eles, procura-se habilitar o aluno a desenvolver a capacidade de investigação física, de organizar, identificar regularidades, generalizar de uma a outra situação, prever, avaliar, analisar previsões. Experimentos (verifique se não há vírgula aqui no texto original) de maneira geral, dão uma nova dinâmica às aulas, e é possível sugerir a formação de grupos para realizá-los e coletar dados. (PENTEADO e TORRES, 2005),
54
No fim de cada capítulo são propostas atividades de reflexão, investigação ou experimentação. Sempre que possível, é recomendável que os alunos as realizem em sala de aula. Embora o ideal seja fazer todas as atividades experimentais em sala de aula, sabemos que nem sempre será possível. O professor pode selecionar as que achar mais significativas ou viáveis para a realização em sala de aula e deixar as demais para serem feitas em casa. Uma boa alternativa é propor algumas das atividades a grupos para que as realizem e as apresentem em classe. Uma atividade experimental bem realizada e apresentada, em que se estimulem a discussão e a reflexão de toda a classe, orientada adequadamente pelo professor, pode ter resultados excelentes. Muitas vezes essa forma de apresentação é mais eficiente do que a atividade realizada em pequenos grupos, na qual essa discussão é sempre mais limitada e para a qual o acompanhamento e a orientação do professor é sempre mais difícil (GASPAR, 2007).
Na perspectiva de favorecer um processo de ensino e aprendizagem no qual os (as) alunos (as) tenham um papel ativo, consideramos importante valorizar tanto a reflexão pessoal como a discussão em grupos (na realização de uma atividade experimental ou na discussão de um texto, por exemplo). Sempre que possível há atividades experimentais de fácil execução, quadros com informações adicionais e um conjunto de exercícios que visam fixar a discussão conceitual e consolidar a compreensão dos tópicos tratados (GONÇALVES FILHO e TOSCANO, 2007).
Podemos perceber, portanto, nas citações acima, que alguns autores
dão uma ênfase forte nas atividades experimentais e realçam bem sua importância -
dizendo que elas facilitam a compreensão do conteúdo e da aprendizagem, que
possibilitam situações para o aluno fazer investigação, discutir, trabalhar em grupo
entre outras - e o que os professores podem desenvolver nos alunos (alguns bem
próximos dos PCN). Vemos, também, que há uma tendência de propostas
experimentais com materiais baratos e de fácil acesso, de modo que sua execução
possa ser realizada pelos alunos em casa ou mesmo em sala de aula. Esta
tendência está exemplificada a seguir, onde mostramos dois exemplos retratando
essa dinâmica e os elementos que a caracterizam.
55
O primeiro (FIGURA 1), diz respeito à dilatação térmica em diferentes
materiais, procurando evidenciar uma situação semelhante com a lâmina bimetálica,
e o segundo (FIGURA 2), relaciona-se com empuxo.
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 66
Figura 1 - Lâmina Bimetálica
É comum encontrar como invólucro dos cigarros, no interior do maço, uma folha que
apresenta duas faces: uma de papel comum e a outra de alumínio, coladas entre si.
Corte uma lâmina desta folha de dupla face e aproxime dela uma chama, como a de uma
fósforo aceso (veja a figura desta experiência). Mantenha a chama a uma certa distância para
evitar que o papel se queime. Observe o que acontece com a lâmina. Em seguida, afaste a chama
e verifique se a lâmina retoma à sua situação inicial ao esfriar.
a) Procure explicar suas observações, lembrando-se de seus conhecimentos sobre
dilatação (veja o problema 7 deste capítulo).
b) De acordo com o que você observou, qual dos dois materiais deve ter maior coeficiente
de dilatação: o alumínio ou o papel?
c) Aqueça, agora, uma fina lâmina feita apenas de alumínio (papel de alumínio). Por que,
neste caso, não ocorre o efeito observado com a lâmina de dupla face?
56
Podemos, por meio de uma experiência simples, verificar o fato de o empuxo do líquido
agir de baixo para cima sobre um corpo nele mergulhado. O procedimento é o seguinte:
I – Com dois ou três canudos de refresco, faça um tubo longo, introduza-o no bico de um
balão de borracha e amarre com linha de costura.
II – A seguir, coloque o balão de borracha vazio numa garrafa plástica vazia de
refrigerante e complete o interior da garrafa com água.
III – Mergulhe a garrafa num recipiente com água,
mantendo para fora a extremidade do tubo.
IV – Assopre na extremidade do tubo, injetando ar
no interior do balão. Observe o que acontece à medida que
o ar entra no balão e explique por que isso acorre.
FONTE: Penteado e Torres, 2005, p.98
Figura 2 - Empuxo
Esses dois exemplos retratam o direcionamento dado às atividades
experimentais, no que diz respeito ao planejamento e desenvolvimento. Como em
todas as atividades das coleções analisadas, essas apresentam elementos
característicos para que os experimentos sejam desenvolvidos pelos alunos: Corte,
mantenha, observe o que acontece, em seguida, afaste, verifique, procure explicar
suas observações, de acordo com o que você observou, elementos verificados no
primeiro exemplo; faça, afaste, mergulhe, assopre, no segundo. Esses elementos
mostram uma abordagem experimental típica para serem realizadas pelos alunos,
diferentes daquelas direcionadas para professores, nas quais não verificamos com
tanta frequência os verbos no imperativo.
No volume 3 da obra A, três experimentos acreditamos ser de difícil
execução pelos alunos, dois por requererem equipamentos especializados que nem
sempre estão disponíveis nas escolas (gerador de Van de Graaff) e um experimento
sobre telégrafo Morse. Em ambos os casos, é sugerida a construção destes
equipamentos, devendo o aluno basear-se somente na descrição e análise de
57
figuras mostrados no texto do experimento ou num tópico especial. No entanto,
acreditamos que dificilmente os alunos conseguirão construir tais aparelhos fazendo
uso somente da descrição e das figuras expostos no livro, pois seriam precisos
esquemas e especificações mais detalhadas e precisas dos diversos componentes
que compõem estes aparelhos e, por isso, os autores, deveriam solicitar dos alunos
o acompanhamento e a ajuda do professor.
Em seguida, descreveremos dois experimentos dessa coleção que julgamos
serem melhores realizados pelo professor ou com sua intervenção: um com relação
ao gerador de Van de Graaff (FIGURA 3) e o outro com relação à construção do
telégrafo Morse (FIGURA 4) proposto pelos autores.
Observação: Para realizar estas experiências, você precisará de um dispositivo que lhe
forneça uma quantidade de carga elétrica bem maior do que aquela que conseguimos obter com
um pente atritado.
Um destes dispositivos é, por exemplo, o gerador de Van de Graaff, que está descrito no
Tópico Especial deste capítulo. Se o laboratório do seu colégio não possui este gerador, você
poderá tentar construí-lo orientando-se pelo Tópico Especial.
Primeira experiência:
O poder das pontas (analisado no tópico especial do capítulo anterior) pode ser usado
para colocar em rotação um pequeno objeto metálico, o qual costuma ser denominado torniquete
elétrico. Procure construir e colocar em funcionamento um torniquete, de acordo com a orientação
seguinte:
1º) Corte um pedaço de lata fina com cerca de 5 cm de comprimento, dando-lhe a forma
mostrada na figura (a) desta experiência. Em sua parte central, faça uma pequena depressão,
como está indicado na figura. Está, então, construído o seu torniquete.
2º) Prenda uma agulha no alto da esfera do gerador de Van de Graaff (você poderá usar,
por exemplo, um fita adesiva), certificando-se de que esta agulha esteja em contato com a esfera
(veja a figura (b) desta experiência).
3º) Apóie a depressão feita no torniquete na ponta da agulha, de modo que ele fique em
equilíbrio praticamente na horizontal. Colocando o gerador de Van de Graaff em funcionamento, o
torniquete entrará em rotação com uma velocidade relativamente elevada.
58
4º) O movimento do torniquete, como dissemos, está
relacionado com o poder das pontas. Nas proximidades das
pontas eletrizadas do torniquete, o ar se ioniza e os íons que
possuem carga de mesmo sinal que as pontas são repelidos por
elas. Estes íons, por sua vez, repelem as pontas (força de
reação), colocando o torniquete em rotação. Observe, em sua
experiência, o sentido de rotação do torniquete e verifique se
está de acordo com esta explicação.
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 100
Figura 3 - O poder das pontas
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 270
Figura 4 - O Telégrafo Morse
Na coleção de Sampaio e Calçada (2005a), volume 3, o experimento do
capítulo 11 (condutor em equilíbrio eletrostático), onde é necessário o uso do
gerador de Van de Graaff, a fim de verificar o fenômeno do poder das pontas,
também necessita da intervenção do professor, pois trata-se de um experimento no
qual a figura não ajuda na visualização e compreensão do aparelho e muito menos
No exemplo resolvido no final da secção 23.4 foi analisado o funcionamento de um
telégrafo Morse muito simples, apresentado na fig. 23-31, na verdade, houve um erro na
identificação desta figura o certo é fig. 23-24. Orientando-se pela descrição feita e pela figura
correspondente, procure construir um telégrafo como aquele. Você poderá usa-lo para enviar
mensagens em código Morse a um colega situado a vários metros de distância.
59
de como realizá-la (FIGURA 5). Vejamos este experimento proposto pelos autores:
FONTE: Sampaio e Calçada, 2005a, p. 255
Figura 5 - O sopro elétrico
Acreditamos que seja interessante que o professor, no momento da escolha
do livro que irá adotar para seus alunos, possa ter uma visão geral da proposta de
cada coleção, assim, poderá escolher a que mais aproxime de sua atuação
pedagógica. Fizemos, abaixo, uma análise sobre o direcionamento dado pelos
autores à realização das atividades experimentais – se para o aluno ou professor. É
importante ressaltar, inicialmente, que tanto a coleção destinada aos professores
quanto às dirigidas aos estudantes constituem-se pelas mesmas atividades,
diferenciando apenas pelo manual do professor que traz informações gerais sobre a
proposta da obra, algumas informações sobre os PCN e legislação e dicas de sites e
A fim de se verificar a intensidade do campo elétrico nas pontas de um condutor, pode ser
realizado o experimento descrito a seguir.
O material a ser utilizado compõe-se de uma vela, de um corpo metálico apresentando
uma ponta afilada, de um suporte isolante para apoiar o corpo metálico e um gerador de cargas
elétricas (Van de Graaff). O experimento consiste em ascender a vela, ligar o gerador de cargas
negativas ao condutor e aproximar a vela da ponta deste (figura 11).
Verifica-se que a chama da vela entorta para o lado oposto, como se a ponta metálica a
estivesse soprando. Costumamos chamar a isso de sopro elétrico.
O intenso campo elétrico que se forma nas
vizinhanças da ponta afilada do condutor faz, devido à alta
densidade de cargas de sua ponta, com que o ar se ionize,
tornando-se condutor. Por ali escoam íons negativos em
direção à chama da vela. Eis a explicação do mistério do
sopro elétrico. No caso de o gerador eletrizar o corpo com
carga positiva, também ocorre o sopro, sendo a explicação
para sua ocorrência análoga a essa. Se a ponta não fosse afilada, mas arredondada, o vento se
tornaria mais fraco. Costuma-se também chamar à elevada intensidade do campo nas pontas do
condutor de poder das pontas.
60
livros.
Nenhuma coleção direcionou explicitamente atividades experimentais para
serem realizadas pelos professores ou afirmaram que alguma atividade, apesar de
fazer parte do livro do estudante, precisasse da participação ou colaboração do
professor. A ênfase maior foi na realização das atividades pelos alunos. Talvez por
isso, apresentam uma simplicidade e facilidade de desenvolvimento de quase
totalidade dos experimentos.
3. 3 AS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS E OS TEMAS DA FÍSI CA
No documento PCN+ (BRASIL, 2002), no que diz respeito à escolha e
organização dos assuntos a serem trabalhados, são apresentadas formas de
organização dos conteúdos em Temas Estruturadores, sendo eles:
1. Movimentos: variações e conservações;
2. Calor, ambiente e usos de energia;
3. Som, imagem e informação;
4. Equipamentos elétricos e telecomunicações;
5. Matéria e radiação;
6. Universo, Terra e vida.
Cada um destes temas estruturadores é caracterizado por unidades
temáticas, que definem os recortes, as abordagens e os contextos nos quais os
temas devem ser trabalhados, a fim de promover as competências desejadas.
Nenhuma coleção dos livros didáticos estudados divide o ensino da Física
nesses temas, por isso, optamos em fazer a análise segundo os conteúdos
tradicionais da disciplina. Os enfoques e as abordagens que levam à promoção de
competências e habilidades serão identificados no próximo item, pelas categorias de
61
análise elaboradas nas três dimensões definidas pelos PCN: representação e
comunicação; investigação e compreensão e contextualização sócio-cultural.
Procuramos avaliar, primeiramente, que conteúdos de Física os autores dos
livros didáticos estão privilegiando com as atividades experimentais. Para que esta
análise fosse possível, dividimos os temas da Física da seguinte maneira (TABELA
3).
TABELA 3 - Distribuição dos conteúdos específicos da Física em seus respectivos temas
Temas da Física Conteúdos Específicos
Mecânica 1) Movimento Retilíneo Uniforme e Variado
2) Queda Livre e Lançamento Vertical
3) Movimento Circular
4) Leis de Newton
5) Trabalho, Potência, Energia e sua conservação
6) Impulso, Quantidade de Movimento e sua conservação
7) Hidrostática
Termodinâmica 8) Temperatura e Dilatação 9) Comportamento Térmico dos Gases 10) Mudança de Fase e Transmissão de Calor 11) Leis da Termodinâmica
Ondas e Óptica:
12) Movimento Harmônico Simples 13) Ondas mecânicas 14) Luz (espectro, propagação, difusão, interferência, difração e polarização) 15) Espelhos Planos e Esféricos 16) Reflexão e Refração da Luz 17) Lentes
Eletromagnetismo:
18) Eletrostática 19) Associação de Resistores 20) Geradores e Circuitos Elétricos 21) Campo Magnético 22) Corrente Elétrica e Campo Magnético 23) Indução Eletromagnética 24) Ondas Eletromagnéticas
Física Moderna 25) O Espectro Eletromagnético (infravermelho e ultravioleta) 26) Radiação dos Corpos
62
Gravitação Universal
27) Sistemas Planetários 28) Leis de Kepler 29) Lei da Gravitação Universal 30) Satélites e Órbitas
Investigando a incidência de atividades experimentais dentro de cada tema
exposto acima, apresentamos os seguintes resultados (TABELA 4):
TABELA 4 - Distribuição das atividades experimentais nos conteúdos da Física
Conteúdos
Autores
Mecânica Termo-
Dinâmica
Ondas e
Óptica
Eletro-magnetismo
Física Moderna
Gravita-ção Total
Obra A 35 18 29 38 0 4 124
Obra B 21 5 7 6 0 0 39
Obra C 16 1 7 6 0 1 31
Obra D 24 7 14 14 0 1 62
Obra E 10 8 8 12 0 0 38
Obra F 6 1 5 2 0 0 14
Total 112 40 70 78 0 6 308
O gráfico que mostramos abaixo (GRÁFICO 1) mostra a distribuição que
fizemos na tabela acima.
63
05
10152025303540
Mec
ânica
Termod
inâm
ica
Ondas
e Ó
ptica
Eletro
magne
tism
o
Física
Mod
erna
Gravit
ação
Univ
ersa
l
Obra AObra BObra CObra DObra EObra F
FONTE: Dados da pesquisa
Gráfico 1 - Distribuição dos experimentos nos conte údos da Física por coleção
Já a relação percentual das atividades experimentais em cada tema da
Física, está representada no gráfico abaixo (GRÁFICO 2):
64
Distribuição dos Experimentos nos Conteúdos da Física
37%
13%23%
25%
0%
2% Mecânica
Termodinâmica
Ondas e Óptica
Eletromagnetismo
Física Moderna
GravitaçãoUniversal
Gráfico (2)
FONTE: Dados da pesquisa
Gráfico 2 - Distribuição dos experimentos por conte údos da Física
É possível observar que a distribuição das atividades em relação aos temas
não é uniforme, e como tradicionalmente acontece na maioria das coleções, os
temas da mecânica são os mais trabalhados, chegando a mais de 50% na obra B
(21 em 39 = 54%), e de 52% na C (16 em 31). O eletromagnetismo foi o segundo
mais explorado, chegando a acontecer, de nas obras A e E ser 30%, maior que a
presença de atividades dos conteúdos de mecânica nessas duas coleções. Não foi
identificado nenhum experimento relativo ao conteúdo de Física moderna e muito
pouco (2%) em relação aos conteúdos relativos ao tema gravitação universal.
65
Mecânica
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5 6 7
Conteúdos Específicos
Qua
ntid
ade
de
Exp
erim
ento
s
obra A
obra B
obra C
obra D
obra E
obra F
Excluindo os dois últimos temas, uma distribuição mais homogênea das
atividades experimentais em relação aos temas pode ser observada na proposta da
obra E (variando de cerca de 20% a 30%) e a A (entre 15 e 30%).
A distribuição das atividades experimentais nos temas e sub-temas
considerados estão no Anexo 1 desse trabalho.
Já a distribuição dos experimentos nos conteúdos específicos da Física,
estão relacionados nos 4 gráficos que seguem abaixo (GRÁFICOS 3, 4, 5 e 6).
FONTE: Dados da pesquisa
Gráfico 3 - Quantidade de experimentos nos conteúdo s específicos por obra
66
Termodinâmica, Ondas e Óptica
01
23
456
78
910
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Conteúdos Específicos
Qua
ntid
ade
de E
xper
imen
tos
obra A
obra B
obra C
obra D
obra E
obra F
FONTE: Dados da pesquisa
Gráfico 4 - Quantidade de experimentos nos conteúdo s específicos por obra
67
Eletromagnetismo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
18 19 20 21 22 23 24
Conteúdos Específicos
Qua
ntid
ade
de E
xper
imen
tos
obra A
obra B
obra C
obra D
obra E
obra F
Física Moderna e Gravitação Universal
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
25 26 27 28 29 30
Conteúdos Escpecíficos
Qua
ntid
ade
de E
xper
imen
tos
obra A
obra B
obra C
obra D
obra E
obra F
FONTE: Dados da pesquisa Gráfico 5 - Quantidade de experimentos nos conteúdo s específicos por obra
FONTE: Dados da pesquisa
Gráfico 6 - Quantidade de experimentos nos conteúdo s específicos por obra
68
Em relação ao tema Mecânica, que responde por 37% de todas as
atividades experimentais, o conteúdo específico 4 foi o que mais apresentou
atividades experimentais, sendo vinte e oito do total de cento e doze, seguido do
conteúdo específico 7, com vinte e sete atividades. Somente esses dois conteúdos
representam próximo de 50% das atividades deste tema. O conteúdo que menos
apresentou atividades experimentais propostas foi o 6, num total de quatro
experimentos.
Na análise do tema Termodinâmica, que representa 13% do total de
experimentos, todos os autores indicaram atividades experimentais no conteúdo
específico 8, num total de doze. Entretanto, o item que mais teve atividades
experimentais foi o 10 (17 no total), representando 43%, junto com o conteúdo
temperatura e dilatação somam 73% das atividades deste tema, o com menor
número de atividades é o comportamento térmico dos gases, com apenas cinco
experimentos.
No tema Ondas e Óptica, que representa 23% do total de experimentos, o
conteúdo que teve maior número de representações em atividades experimentais foi
o 15 (17 de 69), ou seja, 25%, seguido dos experimentos relacionados aos
fenômenos do espectro, propagação, difusão, interferência, difração e polarização da
luz, que representam, juntos, 42%. O conteúdo menos apresentado nos
experimentos foi ondas mecânicas, com quatro atividades propostas.
No campo do Eletromagnetismo, 78 experimentos foram dedicados a este
tema, sendo 23 deles somente no conteúdo 18, que junto com o conteúdo 19 e 20
representam 53% das atividades desse tema. O conteúdo 24 apresenta apenas um
experimento. O eletromagnetismo foi o segundo tema com maior número de
atividades experimentais, com 26% do total.
69
Já na Física moderna, não encontramos nenhuma atividade experimental.
Poucos autores sugeriram atividades experimentais no tema gravitação
universal (apenas 6 experiências em todas as coleções, representando 2% do total
de experimentos). A obra A, apresentou 4 desses experimentos, 3 sobre o conteúdo
27 e um sobre o 28 que foi contemplado também na obra C. A obra D apresentou
uma atividade sobre o conteúdo 30. Dos seis experimentos sobre este tema, dois
são iguais e solicitam que os alunos construam uma elipse, utilizando-se barbante,
lápis e tachinhas.
A análise da distribuição das atividades experimentais, segundo os temas da
Física, aponta para mais um resultado bastante interessante que é a constatação de
uma visão hegemônica, ou seja, a relevância dada pelos autores aos mesmos
temas, reproduzindo, em alguns casos, os mesmos experimentos. Os conteúdos que
não foram abordados também se equivalem nas coleções, restringindo o
conhecimento acerca de alguns temas.
70
4 ATIVIDADES EXPERIMENTAIS E AS COMPETÊNCIAS INFERI DAS
Identificar que uma coleção tem maior número de experimentos em relação a
outra já as diferencia em termos de proposta de ensino da Física, pois releva um dos
aspectos da Ciência experimental. Entretanto, também identificamos a existência de
uma visão hegemônica sobre seu papel no ensino em termos de escolha dos
conteúdos da Física a serem privilegiados. Se desejamos conhecer a natureza da
proposição educacional de uma atividade experimental, é necessário identificar os
seus objetivos através das competências que ela pode propiciar.
4.1 ELABORAÇÃO DO INSTRUMENTO DE ANÁLISE
Após a observação e análise preliminar, moldamos nosso olhar para detectar
elementos comuns nas atividades experimentais dos diversos livros, e também
elementos singulares de que poderiam fornecer informações particulares sobre uma
coleção. Este procedimento seguiu de perto as técnicas de análise de conteúdo
proposto por Bardin (1995), definidas pela autora como:
um conjunto de técnicas de análise das comunicações visando obter, por procedimentos sistemáticos e objetivos de descrição do conteúdo das mensagens, indicadores (quantitativos ou não) que permitam a inferência de conhecimentos relativos às condições de produção/recepção (variáveis inferidas) destas mensagens (BARDIN, 1995, p. 42).
Utilizando como referência os PCN, que definem os objetivos educacionais
por meio de competências e habilidades a serem desenvolvidos pelos estudantes,
utilizamos, como dimensão de análise, as suas três áreas de domínio:
representação e comunicação , investigação e compreensão ; e, por último,
contextualização sócio-cultural (BRASIL, 1999).
71
Na primeira dimensão de análise, representação e comunicação , estão as
atividades experimentais que pretendem que o educando compreenda enunciados,
manuais, tabelas, gráficos, que envolvam códigos e símbolos da Física e a
expressão desse saber. Que seja capaz, ainda, de expressar-se corretamente por
meio de debates, sínteses, esquemas e relatórios, utilizando a linguagem física
adequada e elementos de sua representação simbólica e que saiba, também,
conhecer fontes de informações e as formas de obter as mais relevantes.
Devido às características dos experimentos apresentados nas coleções,
definimos para essa dimensão da linguagem três categorias e duas sub-categorias
de análise:
a) as atividades que requerem elaboração de comunicação;
b) aquelas que promovem a articulação de símbolos e códigos da ciência,
tais como: interpretar os dados de uma tabela ou gráfico, representar dados por meio
de equação ou geometricamente;
c) aquelas que procuram desenvolver no aluno a capacidade de leitura e
compreensão de textos. Essa última subdividida em leitura somente textual e leitura
textual com imagem.
Na segunda dimensão, investigação e compreensão, estão as atividades
experimentais, que podem ser inferidas como sendo aquelas que pretendem
desenvolver nos alunos a capacidade de investigar situações-problema como:
identificar situação-problema e utilizar modelos físicos para solução; organizar,
sistematizar dados e fenômenos, identificando regularidades, fazendo hipóteses e
testando-as; compreender a Física presente no mundo vivencial e nos equipamentos
e procedimentos tecnológicos.
Devido às particularidades que apresenta uma atividade experimental,
72
acrescida das características dos experimentos propostos nos livros didáticos em
análise, definimos quatro categorias para melhor compreender a abordagem da
investigação e compreensão:
a) Relações, Invariantes, Transformações e Conservações, atividades
experimentais que permitem ao aluno reconhecer a relação entre diferentes
grandezas, a existência de invariantes, identificar transformações e conservações;
b) Medidas e quantificações, que proporcionam ao aluno a possibilidade de
manusear de forma correta instrumentos de medida, permitindo a coleta de dados,
sua quantificação e comparação, possibilitando aos alunos interpretá-los.
c) Modelos explicativos e representativos, conhecer, interpretar e fazer uso
de modelos explicativos;
d) Relações Interdisciplinares e Interárias, atividades nas quais é possível
reconhecer claramente uma relação com conteúdos da Física, outras disciplinas e/ou
áreas do conhecimento científico.
Na terceira dimensão, contextualização sócio-cultural , estão as atividades
experimentais que propõem o reconhecimento do conhecimento físico como
construção humana e determinada por aspectos históricos, culturais, sociais,
políticos e econômicos; possibilitando emitir juízo de valor em relação a situações
sociais que envolvam aspectos físicos e/ou tecnológicos relevantes e de reconhecer
o papel da Física no sistema produtivo, compreendendo a evolução dos meios
tecnológicos e sua relação dinâmica com a evolução do conhecimento científico.
Essa dimensão classifica as atividades experimentais que fazem parte de um
contexto histórico, relatado ao longo do texto do livro didático ou pelo próprio
experimento, as relacionadas com algum equipamento ou dispositivo do cotidiano
das pessoas e as que estão relacionadas a diferentes formas de cultura, como a
73
música, teatro, museus etc., e que direcionam para as seguintes subcategorias:
Contextualização Histórico/Social;
b) Relação com a Cultura Tecnológica e
c) relação com outras formas de cultura.
O organograma abaixo representa as categorias de análise na dimensão
considerada (FIGURA 6).
FONTE: Dados da pesquisa
Figura 6 - Organograma categorias e sub-categorias de análise
4.2 EXEMPLOS DE EXPERIMENTOS DAS CATEGORIAS E SUB-C ATEGORIAS
CONSIDERADAS
Atividade Experimental
Competências e Habilidades
Representação e Comunicação
Investigação e Compreensão
Contextualização Sócio Cultural
Relações, Invariantes,
Transformações e Conservações.
Contexto Histórico/Social
Elaboração de Comunicação
Articulação de símbolos e códigos
Leitura e compreensão
Medidas e Quantificações
Modelos explicativos e representativos
Leitura Textual com Imagem
Leitura Somente Textual
Relações Interdisciplinares e
Interáreas
Relação com a cultura
Tecnológica
Relação com outras formas de
cultura
74
A seguir, apresentaremos para cada uma das categorias que definem as
dimensões listadas anteriormente, colocando dois exemplos que evidenciam os
elementos que as caracterizam. Os exemplos são de diferentes coleções e as
características serão sublinhadas nos comentários. Uma experiência pode ser
classificada como tendo características nas diversas categorias, pois fazem parte da
dimensão de análise em questão e, portanto, independentes entre si.
4.2.1 Dimensão: representação e comunicação
A transposição da atividade experimental em si para a linguagem escrita, sua
expressão por meio de representações e símbolos, o direcionamento para
elaboração de outras comunicações são características ressaltadas nessa dimensão
de análise. Três categorias foram utilizadas para definir esta dimensão:
4.2.1.1 Elaboração de Comunicação
Atividades experimentais que favorecem o aluno a elaborar comunicações
(sínteses ou esquemas estruturados), por meio das quais, irá expressar-se sobre os
temas da Física trabalhados no ambiente escolar ou fora dele, utilizando-se da
linguagem científica de maneira correta e adequada.
Os exemplos abaixo (FIGURAS 7 e 8) ilustram esta categoria:
Para observar as linhas de campo de um solenóide, modele um com o auxílio de um
pedaço de tubo de PVC de 5 cm de diâmetro ou algo parecido. Utilize um fio sólido de cobre de 2
mm de diâmetro. Prenda-o em uma base de madeira e ligue suas extremidades com fios mais finos
e flexíveis a uma pilha alcalina grande, formando um circuito. Coloque uma chave. Com um
papelão ou uma régua de madeira, faça um apoio horizontal um pouco mais baixo do que a altura
do eixo central do solenóide. Coloque o apoio dentro do solenóide. Veja a figura a seguir:
Ligue a chave e mapeie o campo do solenóide com uma bússola. Procure fazer um
esboço gráfico e justifique suas observações. Se você tiver mais algumas bússolas, coloque-as
75
FONTE: Gaspar, 2007, p. 502
Figura 7 - Campo magnético de um solenóide
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 229
Figura 8 - Observação do céu
O primeiro exemplo está relacionado com corrente elétrica e campo
magnético e o segundo relaciona-se com a gravitação universal, no qual é solicitada
a observação do céu no período noturno, fazendo uma descrição do modelo dos
gregos sobre o movimento das estrelas. Os elementos que caracterizam estes
experimentos nesta categoria são: “procure fazer um esboço gráfico e justifique suas
observações”, no primeiro experimento, e “descreva como os gregos, em seu
sistema geocêntrico, explicavam o movimento das estrelas observadas por você”, no
segundo.
bússolas, coloque-as sobre o apoio e observe a deflexão das agulhas quando o circuito estiver
ligado.
1º) Procure observar o céu em uma noite em que as estrelas estejam bem visíveis. Fixe sua
atenção em um grupo de estrelas (como o Cruzeiro do Sul ou as Três Marias, ou outro qualquer) e
procure localizar a posição dessas estrelas no céu, usando, como referência, um edifício, ou uma
montanha, ou uma árvore etc.
2º) Cerca de duas horas mais tarde, procure localizar novamente a posição do mesmo
grupo de estrelas. Você percebe a acentuada mudança de posição experimentada pelas estrelas?
3º) Descreva como os gregos, em seu sistema geocêntrico, explicavam o movimento das
estrelas observadas por você.
4º) Segundo as idéias de Copérnico, qual é a causa deste movimento das estrelas?
76
4.2.1.2 Articular Símbolos e Códigos
Esta categoria identifica experimentos que utilizam fórmulas, equações,
códigos e nomenclaturas no desenvolvimento da atividade, verificando, portanto, a
intenção de se desenvolver nos alunos, além da compreensão dos conceitos,
habilidades de manusear e entender símbolos e códigos da ciência e tecnologia
(FIGURAS 8 e 9).
FONTE: Penteado e Torres, 2005, p. 23
Figura 9 - A determinação da constante π
Neste experimento simples você fará medições de comprimento e, com elas, obterá o
valor da constante matemática π (pi).
O número π é dado pela relação entre o comprimento C de uma circunferência (o
perímetro) e seu diâmetro D: π = C/D.
Você precisará de régua milimetrada, fio dental (inextensível) e objetos circulares (pratos,
pires, copos, moedas, latas etc.). Organize uma tabela em que devem constar os dados
apresentados a seguir. Objeto, Diâmetro D, Circunferência C e Valor de π.
Comece pelo prato. Com a régua milimetrada, obtenha a medida D do diâmetro. Para a
medida do comprimento C da circunferência, vá ajustando o fio dental ao redor do prato cobrindo
todo o seu perímetro, estique-o sobre uma mesa e meça-o com a régua.
Com os valores medidos, e usando a relação acima, obtenha o valor de π. Atente para o
uso correto dos algarismos significativos. Repita esse procedimento para os outros objetos
selecionados e obtenha mais valores para a constante π.
Determine π, o valor mais provável de π, fazendo a média aritmética dos valores
obtidos:
nnπππππ ++++= ....321
Compare como o valor conhecido π ~ 3,14159. Qual é
o erro percentual, π
ππ −.100% em sua medida?
77
FONTE: Sampaio e Calçada, 2005a, p. 59
Figura 10 - Medindo indiretamente uma velocidade es calar média
O primeiro exemplo para caracterizar esta categoria traz um experimento
relacionado com algarismos significativos, que, nesta coleção, está situada em uma
unidade chamada os métodos da Ciência física, que evidencia o método científico e
explica o que são modelos, teorias, leis e princípios. Esse conteúdo precede o
estudo da mecânica e tem esta atividade experimental como referência, na maioria
dos livros.
O segundo exemplo trata do cálculo estimado da velocidade média, por meio
do movimento de uma bolinha dentro de um tubo inclinado, tentando ilustrar o
capítulo sobre velocidade escalar, na unidade denominada cinemática.
Medindo indiretamente uma velocidade escalar média
Você vai precisar do seguinte material:
Uma bolinha de vidro;
Um cronômetro (serve o de um relógio eletrônico);
Um pedaço de 1,5m de cano plástico;
Um suporte.
A experiência é muito simples:
Mantendo fixo o cano, inclinado de um ângulo θ, abandonamos a bolinha em A e a
aguardamos em B.
Esse intervalo de tempo é cronometrado. A seguir calculamos a velocidade escalar média:
t
AB
t
dVm ∆
=∆
=
Uma observação: na medida de t∆ ocorrem diversos tipos de erro e de imprecisão. Assim,
recomenda-se que a experiência seja repetida diversas vezes, com a mesma inclinação (θ). Tiramos,
então, a média dos valores de t∆ . Esse valor médio é levado para a equação acima.
Responda:
Qual o valor da velocidade escalar média obtida?
Fixando-se, para a inclinação, um valor θ = 30º, qual
é a velocidade escalar média?
Fixando-se θ = 45º e depois θ = 60º, quais são as
novas velocidades médias?
Quando aumentamos a inclinação θ, o que ocorre
com a velocidade escalar média?
78
Na primeira experiência, os termos que identificam esta categoria são: “neste
experimento simples você fará medições de comprimento e, com elas, obterá o valor
da constante matemática π (pi)”, “π = C/D”, “régua milimetrada”,
nnπππππ ++++= ....321
Na segunda, temos: “ângulo θ”, “A seguir calculamos a velocidade escalar
média”, t
AB
t
dVm ∆
=∆
=, θ = 30º, θ = 45º, θ = 60º. Os itens destacados mostram a
utilização de símbolos da Matemática ou da Física.
4.2.1.3 Leitura e Compreensão
Estão classificadas nesta categoria, atividades experimentais que procuram
desenvolver no aluno a análise e interpretação de textos. Para tanto, dividimos em
duas subcategorias, classificando os experimentos que utilizam apenas leitura, sem
a utilização de imagens (fotos, esquemas, gráficos etc.), possibilitando ao aluno a
compreensão do desenvolvimento do experimento e o entendimento de fenômenos.
Já uma outra subcategoria é a que utiliza-se de texto e imagem com a intenção de
facilitar o entendimento da atividade experimental.
4.2.1.3.1 Leitura textual com imagens
79
Verifique as figuras 10 e 11, a seguir:
FONTE: Sampaio e Calçada, 2005b, p. 59
Figura 11- Independência das velocidades
FONTE: Aurélio e Toscano, 2007, p. 339
Figura 12 - Construção de uma bússola
Os exemplos acima são caracterizados por conterem, além do texto escrito,
a presença de imagens (tabelas, gráficos, figuras, fotos etc.), que devem facilitar a
compreensão da atividade.
Ressaltamos, ainda, que no exemplo 2, é condição necessária ao
funcionamento da bússola, que a agulha esteja imantada.
4.2.1.3.2 Leitura somente textual
Você pode realizar um experimento simples,
análogo ao da figura 54. Coloque duas moedas (não
necessariamente iguais) sobre o tampo de uma mesa, como
ilustra a figura ao lado. Com a ponta do dedo dê um impulso
à moeda A, de modo que ela adquira uma velocidade
horizontal e caia da mesa. Ao mesmo tempo, a lateral de
seu dedo dará um impulso muito pequeno à moeda B, de
modo que esta cairá praticamente na vertical. Você ouvirá
os impactos das moedas no solo ocorrerem
simultaneamente.
Pode-se construir uma bússola com uma xícara, agulha
de costura, rolha e água. Basta colocar água até ¾ da xícara e
fazer uma canaleta na rolha para fixar a agulha. Conforme indica
a figura, a agulha ficará móvel sobre a água.
80
Verifique, agora, a diferença entre os dois, observando as figuras 12 e 13.
FONTE: Sampaio e Calçada, 2005a, p. 494
Figura 13 - Determinação do ponto máximo de um olho
Pegue uma régua pequena (20 cm) com uma das mãos e estique o braço ao máximo,
para que ela fique o mais longe possível de seus olhos. Com a outra mão, tape um dos olhos.
Procure focalizar (enxergar com nitidez) os algarismos e as letras impressos na reguinha. Depois,
comece a aproximá-la lentamente de seu olho, procurando sempre a focalização em cada nova
posição. Você encontrará, com certeza, determinada posição em que a focalização não é mais
possível. Essa posição limite é o ponto próximo de seu olho.
Repita a experiência para o outro olho. Encontre o seu ponto próximo.
Procure avaliar cada uma das distâncias mínimas de visão distinta. Olhos emetropes
apresentarão o mesmo valor. Compare com os valores da tabela já vista e considere como normal
até 25 cm. O olho míope apresentará valor inferior ao da tabela e o olho hipermetrope apresentará
valor superior a 25 cm
Como você deve saber, os planetas refletem a luz do Sol e, por isso, alguns deles podem
ser vistos no céu, mesmo a olho nu, confundindo-se com as estrelas. Entretanto, ao realizar essa
atividade, você aprenderá a distinguir um planeta de uma estrela sem usar aparelhos e poderá, até
mesmo, identificar alguns desses planetas.
1º) Em uma noite de céu sem nuvens, olhando para as estrelas, observe que elas
cintilam, isto é, a luz que elas emitem parece estar piscando continuamente. Os planetas cintilam
muito menos do que as estrelas e, assim, são vistos praticamente como fontes de luz contínua, isto
é, que não piscam. Usando esta informação, faça observações atentas do céu (em horários
diferentes) e tente visualizar algum planeta.
2º) Pelo menos o planeta Vênus pode ser observado com certa facilidade. Vênus aparece
sempre nas proximidades do Sol, podendo ser visto como se fosse uma estrela muito brilhante,
logo após o pôr-do-sol ou, em outras épocas do ano, pouco antes de o Sol nascer. Por isto, este
planeta costuma ser popularmente denominado estrela-d’alva ou estrela vespertina. Usando estas
informações, procure localizar Vênus no céu e perceber o seu movimento em relação às estrelas
(pela repetição de suas observações durante algumas semanas).
3º) Marte e Júpiter também podem ser observados com certa facilidade, se a observação
for feita quando eles se encontram mais próximos da Terra. Marte pode ser identificado por sua
coloração avermelhada e Júpiter, por apresentar-se com brilho bastante intenso (quase igual ao de
81
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 230
Figura 14 - Observação de alguns planetas a olho nu
O primeiro experimento relaciona-se com os conceitos da óptica,
especificamente aos relacionados com a visão, e o segundo aborda sobre a
gravitação universal, solicitando uma observação do céu. Eles se caracterizam por
proporem o entendimento da atividade e dos conceitos envolvidos apenas pela
leitura do texto, não verificando a presença de outros elementos de linguagem, tais
como: tabelas, diagramas, figuras, fotos etc.
4.2.2 Dimensão: investigação e compreensão
Nesta dimensão, estão atividades experimentais que têm elementos que
permitam ao aluno o desenvolvimento das seguintes competências: estabelecer
relações entre os fenômenos observados e os conceitos estudados, explicar
situações e resolver problemas utilizando conceitos físicos e fazer hipóteses acerca
desses fenômenos, propiciando, assim, o desenvolvimento da observação, a
descrição e a reelaboração de explicações causais, favorecendo uma construção
mais significativa dos conceitos. Quatro categorias delimitaram esta dimensão:
a) Interações, relações e funções; invariantes e transformações,
b) Medidas e quantificações,
Vênus). Embora Júpiter esteja muito afastado da Terra, a facilidade com que pode ser observado é
devida às suas enormes dimensões. Com o auxílio de informações fornecidas pelos meios de
comunicação ou anuários publicados por institutos astronômicos, você poderá ficar sabendo a
melhor época para realizar essas observações. Não deixe, então, de localizar Marte e Júpiter no
céu e de verificar que eles se deslocam em relação às estrelas, com o passar dos dias.
82
c) Modelos explicativos e representativos,
d) Relações interdisciplinares e interarias, explicadas e exemplificadas a
seguir:
4.2.2.1 Relações, invariantes, transformações e conservações
Estão nestas atividades experimentais aquelas em que o aluno possa
reconhecer a relação entre diferentes grandezas, a existência de invariantes que
impõem condições sobre o que pode e o que não pode acontecer em processos
naturais e, por fim, experimentos que procuram desenvolver a capacidade de
identificar transformações e conservações, possibilitando a este fazer previsões em
outras situações.
Resolvemos, para esta categoria, dar três exemplos, e não dois como
fizemos para as outras, porque sentimos necessidade de mostrar experimentos que
evidenciem a relação entre grandezas, que mostram grandezas invariantes e o
processo de transformação e conservação.
83
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 129
Figura 15 - Determinação do coeficiente de atrito e stático
Neste exemplo (FIGURA 14), temos a relação entre a força de atrito normal
e a superfície na qual o corpo está apoiado. Os elementos que evidenciam esta
categoria são: “Qual é, então, o valor da força de atrito estático máxima, feM, entre o
corpo e a superfície?”, “determine o valor do coeficiente de atrito estático entre o
corpo e a superfície”, “determine o coeficiente de atrito entre o mesmo corpo e outras
superfícies”. Portanto, o aluno deverá reconhecer a relação entre a força de atrito e
normal.
Para determinar o coeficiente de atrito estático entre um corpo pesado e a superfície onde
ele se apóia (o assoalho de uma sala, por exemplo), proceda da seguinte maneira:
1º) Puxando o corpo por meio de um dinamômetro (“balança de verdureiro”), como mostra
a figura desta experiência, e aumentando lentamente o valor da força F, procure ler, no aparelho, o
valor de F no momento em que o corpo entra em movimento. Qual é, então, o valor da força de
atrito estático máxima, feM, entre o corpo e a superfície?
2º) Sustente o corpo pelo dinamômetro e determine o seu peso. Qual o valor da reação
normal, N, da superfície sobre o corpo, quando ele está apoiado nela?
3º) Usando suas respostas às perguntas anteriores, determine o valor do coeficiente de
atrito estático entre o corpo e a superfície.
4º) Repita a experiência e determine
o coeficiente de atrito entre o mesmo corpo e
outras superfícies (uma placa de vidro, uma
folha de lixa etc.).
84
FONTE: Gaspar, 2007, p. 70
Figura 16 - Queda livre
O segundo exemplo (FIGURA 15) mostra que o tempo de queda dos corpos
sem a presença do ar é o mesmo, independente do formato e tamanho destes
corpos, e caem com mesma aceleração: a da gravidade. Portanto, busca-se
trabalhar grandezas invariantes. Os elementos no texto que nos permite classificá-
las nessa categoria são: “mesma aceleração”, “levariam o mesmo tempo”.
Essa experiência ajuda a entender uma conclusão tirada por Galileu há mais de quatro
séculos: se não houvesse a influência do ar,
todos os corpos, de qualquer peso ou forma,
abandonados da mesma altura, levariam o
mesmo tempo para atingir o solo. Em outras
palavras, nesse movimento, conhecido como
queda livre, todos os corpos têm trajetória
retilínea, vertical, e a mesma aceleração: a
aceleração da gravidade (g), cujo valor é,
aproximadamente, g = 9,8 m/s2.
Este experimento mostrará a conservação da energia mecânica em um sistema simples.
Para realizá-lo, você precisará de uma bola de basquete e uma corda de náilon com uns 2 m de
comprimento. Comece por prender firmemente uma das extremidades da corda à bola. Certifique-
se de que a bola não pode se soltar facilmente da corda. Prenda a outra extremidade a um galho
de árvore ou a um ponto qualquer, de modo a criar um pêndulo.
Desloque a bola da posição natural de equilíbrio e, mantendo a corda esticada, posicione-
a junto a seu queixo. Solte a bola sem empurrar, e
permaneça imóvel. A bola irá se deslocar em seu
movimento pendular e, na volta, retornará à posição
inicial, a milímetros de seu queixo.
De acordo com o princípio da conservação da
energia, no retorno a bola não poderá ter uma energia
potencial maior do que a que tinha quando partiu.
85
FONTE: Penteado e Torres, 2005, p. 161
Figura 17 - Conservação da energia
Neste experimento (FIGURA 16), fica clara a intenção do autor em trabalhar
a conservação da energia. Os elementos que podemos classificá-lo nessa categoria
são: “De acordo com o princípio da conservação da energia”.
4.2.2.2 Medidas e Quantificações
Nesta categoria estão agrupadas atividades que favorecem o contato dos
alunos com instrumentos de medição, desenvolvendo habilidades para seu
manuseio e a capacidade de quantificar grandezas.
FONTE: Aurélio e Toscano, 2007, p. 280
Figura 18 - Calculando a potência de um aparelho
Portanto, você não precisa se preocupar, pois ela não atingirá uma altura maior do que a tinha
quando foi abandonada.
1. No relógio de luz de sua residência há um disco que gira quando um aparelho elétrico está funcionando. Combine com as pessoas que moram com você para desligar os aparelhos e as lâmpadas ao mesmo tempo. Em seguida, ligue apenas o chuveiro elétrico. Observe a velocidade do disco. Depois, desligue o chuveiro e acenda uma lâmpada. Compare a velocidade do disco nas duas situações. O que você pode concluir? 2. Aproveitando que todos os aparelhos estão desligados, acenda apenas uma lâmpada, cuja potência está impressa no bulbo, e cronometre o tempo (t1) necessário para que o disco do relógio de luz dê uma volta completa – há uma marca preta no disco que permite saber quando ele completou a volta. Desligue a lâmpada e ligue um aparelho cuja potência você queira determinar. Cronometre o tempo (t2) gasto para o disco dar uma volta completa. (observação: se ele girar muito rápido, cronometre dez voltas completas e depois divida o resultado por este número.) Divida t1 por t2 e multiplique o resultado pela potência da lâmpada para obter a potência do aparelho.
86
Esta experiência é na realidade uma pesquisa das propriedades do MUV. Ela é muito simples e você vai poder realizá-la no seu colégio. Material: Uma tábua de 4,5m x 10cm x 2,0cm, lixada; 2 sarrafos de 4,5m x 8cm x 1,0cm; Uma bola de borracha nº 6; Três cronômetros; Papel milimetrado (ou quadriculado). Descrição da canaleta: Para tentar reproduzir a canaleta do plano inclinado de Galileu, use a tábua com as medidas mencionadas acima. Ao lado da tábua, coloque os dois sarrafos, para a bola não cair pelos lados. Plano inclinado: Fixe a canaleta de tal modo que ela tenha alguma inclinação. Por exemplo, como na figura ao lado. Marcação de abscissas na canaleta: Divida a canaleta de 0,5m em 0,5m, de tal modo que você obtenha nove divisões. Se você usou tábua de menor comprimento, divida-a em nove partes iguais, do mesmo modo. Marque nas abscissas, de cima para baixo: 0, 1, 2,.....,7,8,9. Cuidado na tomada de tempo: É importante que três alunos participem da tomada do mesmo tempo em cada abscissa. Tire uma média aritmética dos três tempos obtidos. Experimento: O experimento consiste em abandonar a bolinha em repouso na abscissa s=0 e medir os tempos em cada abscissa, da primeira à nona. Para aumentar a precisão, meçam o tempo de uma abscissa de cada vez. O experimento deve ser refeito nove vezes. Coleta de dados: Preencha a tabela ao lado. Use a média aritmética de cada tempo. Cálculo de velocidades escalares médias: Usando a equação abaixo, calcule a velocidade escalar média entre a posição inicial (s=0) e cada marca.
t
sVm ∆
∆=
Repita isso da 1ª à 9ª marca. Cálculo da velocidade escalar em cada marca Lembrando que:
0,,2 0
0 =+= vqueaindaevv
Vm
Temos:
22
0 vvVm =+=
87
FONTE: Sampaio e Calçada, 2005a, p. 126
Figura 19 - O plano inclinado de Galileu
O primeiro exemplo acima (FIGURA 17) retrata uma situação cotidiana que é
o consumo de energia de alguns aparelhos comuns nas residências e faz parte do
capítulo sobre aparelhos e circuitos elétricos (eletrodinâmica). O segundo (FIGURA
18) está relacionado ao estudo do movimento uniformemente variado por meio da
simulação dos experimentos de Galileu Galilei sobre plano inclinado.
Nestes experimentos, verificamos o uso de equipamentos para medição de
grandezas, buscam explorar o uso da linguagem matemática, realizando cálculos e
utilizando relações. No primeiro experimento, o aluno tem contato com um
cronômetro, no qual utilizará para marcação de tempo, a potência de um aparelho é
Comparando com a velocidade média obtida em cada marca, temos:
2
v
t
sVm =
∆∆= Daqui tiramos a velocidade em cada uma das 9 marcas.
Ela será o dobro da respectiva velocidade média: v = 2.vm
Verificando o tipo de movimento: Construa em papel milimetrado o gráfico da velocidade em função do tempo, usando a tabela
abaixo:
Provavelmente, os pontos estarão alinhados ou quase alinhados. Neste último caso, trace a reta média. O fato de se obter uma reta oblíqua aos eixos mostra que, no plano inclinado de Galileu, o corpo adquire movimento uniformemente acelerado. Verificando a PA: 1, 3, 5 Voltando à primeira tabela, faça: ∆t = t1ªmarca – 0 Divida sua tabela em intervalos de tempo iguais ao anterior (∆t acima) e verifique as distâncias percorridas. Elas estarão na proporção: 1, 3, 5.
88
estimada a partir destes dados e da potência de uma lâmpada. Os seguintes
elementos definem essa experiência nesta subcategoria: “cronometre o tempo”,
“cronometre dez voltas completas”, “divida o resultado”, “divida t1 por t2 e
multiplique”. Na segunda atividade, é requisitado do aluno que faça medidas, coleta
de dados, construa tabelas e gráfico. Os elementos que caracterizam esse
experimento nessa categoria, são: “divida a canaleta de 0,5m em 0,5m”, “tire uma
média aritmética”, “medir o tempo em cada abscissa”, “Calcule a velocidade escalar
média”. É importante ressaltarmos que a segunda experiência só faz sentido se
considerarmos a aceleração constante.
4.2.2.3 Modelos explicativos e representativos
Atividades experimentais por meio das quais o aluno possa reconhecer,
utilizar, interpretar e propor modelos explicativos para fenômenos ou sistemas
naturais ou tecnológicos.
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 63
Figura 20 - As idéias de Galileu sobre a queda dos corpos
Você poderá verificar facilmente que as idéias de Galileu sobre a queda dos corpos são
corretas, realizando a seguinte experiência:
1º) Deixe cair, simultaneamente, de uma mesma altura, um livro pesado e uma folha de
papel. Observe a queda de ambos e verifique qual deles chega ao solo em primeiro lugar.
2º) Segure o livro, como mostra a figura, com a folha de papel sobre ele. Solte o livro e
observe a queda. O livro e a folha caíram juntos, conforme afirmava
Galileu? Explique por que isto não aconteceu quando os objetos caíram
separadamente.
3º) Repita a experiência usando, agora, um pedaço de isopor e
uma lata vazia (o isopor deve caber, com folga, dentro da lata). Deixe
cair ambos, em primeiro lugar separadamente e, depois colocando o
isopor dentro da lata.
89
FONTE: Sampaio e Calçada, 2005a, p. 250
Figura 21 - A terceira lei de Newton
No primeiro exemplo (FIGURA 19), o aluno deverá lançar mão do modelo
proposto por Galileu, para explicar o movimento de queda de diferentes objetos.
Seguem os elementos que definem esta experiência nesta subcategoria: “o livro e a
folha caíram juntas, conforme afirmava Galileu? Explique por que isto não aconteceu
quando os objetos caíram separadamente.”
Já o segundo exemplo (FIGURA 20) trata do modelo proposto por Newton
para a interação entre corpos, a terceira lei de Newton (ação e reação), o aluno é
levado a reconhecer através deste experimento este modelo e a frase seguinte o
caracteriza nesta subcategoria: “o ar é lançado para a direita e assim o carrinho
move-se para a esquerda”.
4.2.2.4 Relações interdisciplinares e interárias
São experimentos que expressam de maneira clara a relação dos conceitos
físicos abordados com fenômenos ou conceitos de outras áreas do conhecimento,
permitindo ao aluno reconhecer, na análise de um mesmo fenômeno, as
características de cada Ciência, de maneira a adquirir uma visão multidisciplinar dos
Os aviões a hélice são impulsionados de um
modo diferente dos aviões a jato. As hélices “empurram”
o ar para trás e com isso o avião é impulsionado para a
frente (ação e reação).
Para percebemos melhor esse efeito podemos
montar a experiência ilustrada na figura. Um ventilador é
fixado sobre um carrinho “leve” e que deslize facilmente.
Ligando-se o ventilador, o ar é lançado para a direita e assim o carrinho move-se para a esquerda.
90
fenômenos, evidenciando a interdisciplinaridade das disciplinas.
Nem sempre é possível medir distâncias diretamente. O exemplo mais imediato são as medidas astronômicas, como a distância da Terra à Lua, ao Sol ou aos planetas e às estrelas. Uma das formas de fazer essas medidas é a triangulação. Por esse processo basta conhecer o lado de um triângulo e dois de seus ângulos adjacentes para obter graficamente ou por trigonometria todos os outros elementos. Veja a figura. Conhecidos os ângulos α e β e o segmento AB, denominado linha de base, podemos determinar com facilidade, graficamente ou por trigonometria, os demais elementos do triângulo e obter a altura h, distância da linha de base ao ponto C. A precisão da medida de h depende principalmente da precisão das medidas daqueles ângulos. Na prática, em trabalhos de agrimensura, isso é feito com um instrumento de precisão chamado teodolito, mas é possível realizar essas medidas com uma precisão aceitável construindo um teodolito rudimentar. Para isso você vai precisar de uma régua de madeira de 60 cm ou mais, dois transferidores, dois canudos grossos (para suco), um pedaço de papel camurça preto, um pedaço de fio de linha grosso, um chumbinho de pesca, alfinetes e percevejos. Veja a figura ao lado. Os transferidores (T1 e T2) podem ser fixados com percevejos (P). Os canudos (C), revestidos internamente com o papel camurça preto para evitar reflexos, são os visores do teodolito. Cada canudo deve ser preso por um alfinete (A) ao centro (O) de cada transferidor de maneira que possa girar sem folga. Um pequeno fio de prumo com o chumbinho de pesca deve ser preso à lateral da régua para garantir que ela esteja na vertical quando for feita a medida dos ângulos. A utilização desse teodolito é simples. Mantendo a régua na vertical, visualize com os canudos um ponto a certa distância e meça os ângulos α e β correspondentes. Escolha um ponto a uma distância de cerca de 5 m, no máximo – pontos a distâncias maiores são de difícil visualização com esse teodolito. Uma mancha pequena em uma parede pode ser uma boa referência. Veja a figura. Com os valores de α e β determinamos a distância h do teodolito ao ponto visualizado desenhando o triângulo em escala. Embora seja fácil de fazer, esse desenho deve ser feito com a máxima precisão possível, pois um pequeno erro na representação gráfica do ângulo acarreta um erro muito grande na representação gráfica da altura h triângulo, que, na escala da figura, é a distância do teodolito ao ponto escolhido. É interessante medir essa mesma distância diretamente com uma trena e avaliar o erro porcentual
e%, da medida feita. Para isso utilize a expressão
matemática: %100.%D
D
V
ViVe
−= , em que VD é a
medida direta, feita com a trena, e Vi é o valor de h, indireto, obtido graficamente. Discussão: Em geral, mesmo quando a experiência é bem feita, o erro porcentual pode chegar até a 20%, resultado que seria inaceitável para uma atividade profissional ou de pesquisa. A que fatores você atribui esse erro? Como seria possível minimizá-lo? Que aperfeiçoamentos deveriam ser feitos no seu instrumento para isso? Observação: Você pode ter boas indicações para
91
fundamentar suas respostas medindo outras distâncias e determinando os respectivos erros.
FONTE: Gaspar, 2007, p. 24
Figura 22 - Medida indireta de distâncias
Como você deve saber de seu curso de Química, quando um sal é dissolvido na água ele se separa em íons positivos e negativos, fazendo com que a solução se torne condutora de eletricidade. Então, se introduzirmos nesta solução duas placas metálicas e aplicarmos a elas uma diferença de potencial, os íons se deslocarão para estas placas. Se um destes íons for metálico (íon positivo), ele se depositará sobre a placa negativa (menor potencial). Este fato é utilizado na indústria para recobrir peças com finas camadas metálicas obtendo-se, assim, peças niqueladas,
prateadas, douradas, cobreadas etc. Nesta experiência, você vai cobrir uma peça metálica qualquer como, por exemplo, uma chave, com uma camada de cobre (cobrear a chave). Faça uma solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4, que você pode conseguir no laboratório de Química ou adquirir a baixo custo em casas comerciais especializadas). Introduza, no recipiente que contém a solução, uma placa de cobre e o objeto a ser recoberto (veja a figura desta experiência). Este objeto deve estar desengordurado (use álcool) e bem limpo. Associe duas ou três pilhas secas e ligue o pólo positivo desta associação à placa de cobre e o pólo negativo ao objeto. Como o sulfato de cobre, na solução, encontrava-se
dissociado em íons Cu++ e SO4--, estes íons se movimentam nos sentidos indicados na figura: íons
Cu++ dirigem-se para o objeto (a chave) e depositam-se sobre ele, enquanto os íons SO4--
deslocam-se para a placa de Cu e, reagindo com ela, regeneram o CuSO4. Assim, o cobre da placa passa para a solução e, portanto, através deste processo, ele vai sendo transferido para o objeto. Mantenha ligado durante alguns minutos o circuito que você montou. Depois deste tempo, observe o objeto e verifique que realmente uma camada de cobre se depositou sobre ele.
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 195
Figura 23 - A corrente elétrica em uma solução cond utora
Estes dois exemplos mostram claramente a relação da atividade
experimental com outras áreas. No primeiro caso (FIGURA 21), a atividade
experimental está relacionada além da Física, com a agrimensura e astronomia: “na
prática, em trabalhos de agrimensura, isso é feito com um instrumento de precisão
chamado teodolito”, “um teodolito rudimentar”, “a utilização desse teodolito é
simples”. Na astronomia, “o exemplo mais imediato são as medidas astronômicas”.
92
No segundo caso (FIGURA 22), vemos o processo de deposição eletrolítico,
que é um processo muito comum nas indústrias que fazem cromagem,
niquelamento, cobreamento etc, que envolvem conhecimentos físicos e químicos
principalmente: “Como você deve saber de seu curso de Química”, “Faça uma
solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4, que você pode conseguir no laboratório
de Química)”.
4.2.3 Dimensão: contextualização sócio-cultural
Nesta dimensão, estão as atividades experimentais que propiciam aos
alunos: reconhecer a Física dentro de um contexto histórico e de construção
humana, compreendendo-a como parte integrante da cultura contemporânea,
relacionando-a com as tecnologias cada vez mais presentes em nosso cotidiano.
Listamos, abaixo, as três categorias que definem essa dimensão.
4.2.3.1 Contexto Histórico/Social
Modalidade que possibilita a contextualização da Física dentro de uma
abordagem sócio-histórica, na qual o aluno possa reconhecer o significado e a
importância que tal experimento teve na época de sua realização, bem como as
dificuldades que o cientista enfrentou para realizá-lo ou comprová-lo,
compreendendo os aspectos históricos da evolução da Ciência.
93
FONTE: Alvarenga e Máximo, 2006, p. 269
Figura 24 - A experiência de Oersted
FONTE: Gaspar, 2007, p. 104
Figura 25 - A máquina de Atwood
Nesta experiência você repetirá as observações feitas por Oersted sobre o desvio de uma agulha magnética quando colocada nas proximidades de uma corrente elétrica. Para fazer previsões sobre o sentido do desvio da agulha, você vai usar a regra de Ampère que foi apresentada neste capítulo. 1º Disponha um fio sobre uma bússola, paralelamente à agulha magnética, e ligue uma de suas extremidades a um dos pólos de uma pilha (veja a figura desta experiência). 2º Suponha que a extremidade livre do fio fosse encostada no outro pólo da pilha (não faça isto por enquanto). Nestas condições, responda:
a) Qual seria o sentido do campo magnético, criado pela corrente no fio, no local onde se encontra a bússola (use a regra de Ampère)?
b) Então, para qual lado desviará o pólo norte da agulha se você fechar o circuito? Feche o circuito e verifique se sua previsão estava correta.
3º Inverta o sentido da corrente e repita os procedimentos indicados anteriormente. O desvio da agulha está de acordo com sua previsão? 4º Faça o mesmo colocando a bússola, agora, sobre o fio. A agulha desviou no sentido que você havia previsto?
A máquina de Atwood é um antigo dispositivo para o estudo de movimentos retilíneos criado em 1784 pelo professor Atwood, da Universidade de Cambridge, na Inglaterra. Seu objetivo principal é reduzir a aceleração de queda dos corpos a valores muito pequenos. Dessa forma, ela torna mais cômodo e viável o estudo do movimento retilíneo uniformemente variado. Além disso, como as velocidades são muito pequenas, o efeito da resistência do ar é desprezível. Veja a figura: Em síntese, a máquina é constituída de um suporte vertical de madeira, em geral com mais de 2 m de altura, tendo na parte superior uma polia fixa, muito leve, que pode girar quase sem atrito. Em cada extremidade de um fio muito leve e inextensível que passa pela polia, sem escorregar, é pendurada uma carga de massa M. Sendo as massas rigorosamente iguais, a máquina fica em repouso em qualquer posição em que essas cargas estejam colocadas. Quando se coloca uma pequena sobrecarga de massa m sobre uma das cargas, a máquina começa a se mover vagarosamente, mas com aceleração constante de módulo a, bem menor que o valor do módulo g da gravidade no local.
1. Façam no caderno o esquema das forças que atuam sobre a(s) carga(s) de cada extremidade antes e depois da colocação da sobrecarga.
2. Como diz o texto, sem a sobrecarga a máquina fica em repouso em qualquer posição em que é abandonada. Por quê?
3. Suponham que, antes da colocação da sobrecarga,com a máquina em repouso, empurremos ligeiramente uma das cargas para baixo. Escolham e justifiquem qual das alternativas abaixo descreve corretamente o que vai acontecer com a máquina:
a) Vai descer, mas freando, e logo vai parar; b) Vai descer sem parar, com velocidade constante; c) Vai descer acelerado. 4. Mostrem que, desprezando o atrito, a resistência do ar e a massa da polia, depois de
colocada a sobrecarga o módulo da aceleração adquirida pelas cargas da máquina é
mM
mga
+=
2.
94
A primeira atividade (FIGURA 23) reproduz a famosa experiência de
Oersted, sobre o desvio de uma agulha magnética próxima a um condutor o qual foi
estabelecida uma corrente elétrica. Foi proposta no capítulo sobre o campo
magnético em condutores retilíneos, em espira circular e em solenóides.
A segunda (FIGURA 24) descreve um experimento desenvolvido pelo
professor Atwood para o estudo dos movimentos retilíneos e faz parte do capítulo
que se refere às aplicações das Leis de Newton.
Temos, nestas atividades, um resgate a experimentos que os cientistas
realizaram em suas épocas, colocando, assim, a Ciência dentro de um contexto
histórico e dinâmico, no qual os conceitos e fenômenos físicos são elaborados e
desenvolvidos por milhares de mentes humanas no decorrer do tempo.
Na primeira, temos os seguintes elementos que a caracterizam nessa
subcategoria: “nesta experiência você repetirá as observações feitas por Oersted”.
na segunda, “A máquina de Atwood é um antigo dispositivo para o estudo de
movimentos retilíneos criado em 1784 pelo professor Atwood, da Universidade de
Cambridge, na Inglaterra”.
4.2.3.2 Relação com a cultura tecnológica
Aqui, enquadramos atividades experimentais que relacionam conteúdos da
Física com dispositivos e/ou equipamentos da vida prática, propiciando um
aprendizado útil e significativo à vida e ao trabalho do aluno.
95
FONTE: Cabral e Lago, 2004, p. 482
Figura 26 - Ondas eletromagnética
FONTE: Sampaio e Calçada, 2005b, p. 284
Figura 27 - O campo elétrico nas proximidades da te la de um televisor
Estes experimentos mostram uma relação de equipamentos e dispositivos
que fazem parte da vida das pessoas, como o microondas na primeira, que compara
o aquecimento da água e do gelo por meio deste eletrodoméstico, e que faz parte do
capítulo sobre interação da radiação com a matéria (FIGURA 25). O segundo
(FIGURA 26), cujo objetivo é verificar a existência de um campo elétrico em uma
determinada região, faz uso da tela de uma TV, que ao ser ligada eletriza-se. Por
vezes, essa situação já foi verificada por muitas pessoas – ao se aproximar o braço,
por exemplo, da tela – mas, na maioria das vezes, sem uma explicação convincente
sobre o fenômeno.
Vimos que as microondas podem ser usadas para aquecer e até ferver água. Este é o princípio pelo qual elas são usadas para aquecer e cozinhar alimentos ricos em água. Entretanto, o gelo não absorve eficientemente as microondas, e podemos verificar isto com um experimento simples. Para demonstrar isso vamos ferver água em recipiente de gelo. Como fazer Inicialmente, pegue um copinho de plástico com água e coloque no congelador por algumas horas para que se forme um bloco de gelo. Retire o gelo do copo plástico e faça um pequeno furo em seu centro, raspando-o com uma colher. Ponha água nesta cavidade e coloque o gelo dentro do forno de microondas. Ligue o forno e observe que a água ferve, mas o gelo não é afetado diretamente pelas microondas.
Nessa experiência o objetivo é detectar a existência de um campo elétrico nas
proximidades da tela de um televisor ligado.
A experiência é muito simples: corte uma tira de papel sulfite. Aproxime-a da tela de um
televisor desligado. Mantendo-a a uns 5 cm da tela, ligue o televisor.
O que ocorreu? Como explicar? Quais os fenômenos envolvidos?
A explicação é relativamente simples: quando ligamos o televisor, um canhão eletrônico
dispara elétrons contra a tela a fim de formar as imagens. Esses elétrons geram um campo
eletrostático. Estando a tira de papel imersa nesse campo, ela sofrerá uma indução eletrostática e
será fortemente atraída para junto da tela.
96
Estas atividades evidenciam a relação entre equipamentos tecnológicos
presentes no dia-a-dia das pessoas e os fenômenos da Física. No primeiro exemplo,
vemos a diferença em ferver a água e fazer o degelo, usando a energia de um forno
microondas: “vimos que as microondas podem ser usadas para aquecer e até ferver
água”, “ponha água nesta cavidade e coloque o gelo dentro do forno de microondas”.
No segundo experimento, vemos que a tela do televisor se eletriza ao ligarmos,
dando origem a um campo elétrico nas suas proximidades: “nessa experiência o
objetivo é detectar a existência de um campo elétrico nas proximidades da tela de
um televisor ligado”.
4.2.3.3 Relação com outras formas de culturas
Nesta subcategoria, estão classificados os experimentos que relacionam os
conceitos físicos com aspectos da cultura de nosso tempo. Pretendemos verificar se
há experimentos, nos livros didáticos analisados, que se relacionam com as artes,
com a música, museus etc., visto que uma das competências que devem ser
desenvolvidas nos alunos, segundo os PCN (1999), é a capacidade de eles
reconhecerem a Física como parte integrante de nossa cultura.
97
FONTE: Gaspar, 2007, p. 247
Figura 28 - Harpa de ar
Veja as fotos:
Elas mostram uma exibição no Exploratorium, um dos mais conhecidos museus de ciências
do mundo, localizado na cidade de São Francisco (EUA). Trata-se do Voussoir arch bridge, título que
pode ser traduzido como Ponte em arco de voussoir (voussoir é o nome em inglês dado aos blocos
trapezoidais de pedra com os quais se construía esse tipo de ponte).
A foto da esquerda mostra a ponte montada com cinco voussoires de isopor, vazados,
encaixados entre dois suportes fixados rigidamente na base da montagem. Dois semi-arcos ficam em
baixo para auxiliar a montagem; a armação de tubos atrás da montagem serve para dar maior
segurança às crianças que sobem nessa ponte. A foto da direita mostra três crianças sentadas sobre
a ponte, já sem a proteção dos semi-arcos, que estão afastados.
Essa exibição é dirigida às crianças e seu objetivo é dar a elas algumas idéias iniciais sobre
a estática e as leis de Newton. Em geral, elas montam a ponte e depois sentam-se ou andam em cima
Um pedaço de cano PVC aberto em ambas as extremidades é um filtro sonoro que só
reforça as freqüências naturais de oscilação dos sons do ambiente com as quais entra em
ressonância. Conhecendo as freqüências da escala
musical e a expressão l
nvfn 2
= , pode-se
determinar o comprimento dos tubos para que
produzam uma escala. Depois, basta montá-los em
conjunto, como se fosse uma harpa, e passando-os
junto ao ouvido, num lugar bem barulhento, ouvir os
tons da escala.
98
dela – em museus e centros de ciências como esse uma discussão mais aprofundada das causas da
estabilidade dessa estrutura depende do interesse das crianças ou de seus professores.
Aqui propomos que o seu grupo analise a estabilidade dessa ponte com base no que foi
estudado neste capítulo e seguindo os passos indicados a seguir:
Considerem o bloco central isoladamente e construam no caderno o esquema gráfico das
forças que atuam sobre ele.
Suponham que um garoto de 40 kg esteja em cima desse bloco e que os ângulos das faces
do bloco central com a horizontal sejam iguais a 14º. Determine as forças exercidas sobre esse bloco
central pelos blocos adjacentes. Desprezem o peso do bloco e considerem sen 14º = 0,24 e cos 14º =
0,97.
O bloco central é chamado de pedra angular, expressão que com o tempo adquiriu outros
significados. Relacionem o significado adquirido por essa expressão com a forma dessa pedra e a
função que ela exerce em estruturas como a da ponte.
FONTE: Gaspar, 2007, p. 95
Figura 29 - Ponte em arco
A primeira atividade (FIGURA 27) ilustra o capítulo sobre o som, que faz
parte da segunda unidade da obra D, cujo objeto de estudo é ondas e óptica. A
segunda (FIGURA 28), que também é da mesma obra, está na primeira unidade e
trata da mecânica, ilustra o tema peso e equilíbrio estático.
Estes experimentos estão relacionados à música e à atividades
desenvolvidas em museus de Ciência e os elementos que a caracterizam são: “para
a experiência do som”, “um pedaço de cano PVC aberto em ambas as extremidades
é um filtro sonoro que só reforça as freqüências naturais de oscilação dos sons do
ambiente com as quais entra em ressonância. Conhecendo as freqüências da escala
musical e a expressão l
nvfn 2
= , pode-se determinar o comprimento dos tubos para
que produzam uma escala. Depois, basta montá-los em conjunto, como se fosse
uma harpa, e passando-os junto ao ouvido, num lugar bem barulhento, ouvir os tons
da escala”. Para a atividade no museu temos: “elas mostram uma exibição no
99
Exploratorium, um dos mais conhecidos museus de ciências do mundo”, “em museus
e centros de ciências como esse uma discussão mais aprofundada das causas da
estabilidade dessa estrutura depende do interesse das crianças ou de seu
professores”,
4.3 ANÁLISE DOS LIVROS E RESULTADOS
A analise dos livros didáticos indicados pelo PNLEM/2007 teve como base
os PCN+, por acreditarmos na importância destes parâmetros no contexto
educacional. Para que pudéssemos conhecer a proposta de cada coleção dentro da
estratégia de ensino que utiliza os experimentos, realizamos a análise de cada livro,
a fim de que pudéssemos perceber as proposta dos autores, bem como quais os
parâmetros dos PCN+ foram mais ou menos abordados.
Acreditamos que seja interessante que o professor, na escolha do livro a ser
adotado para seus alunos, possa ter uma visão geral da proposta de cada coleção.
Assim, poderá escolher a que mais aproxime de sua atuação pedagógica. Fizemos,
abaixo, uma análise do direcionamento dado pelos autores à realização das
atividades experimentais – se para o aluno ou professor. É importante ressaltar,
inicialmente, que tanto a coleção destinada aos professores quanto às dirigidas aos
estudantes constituem-se pelas mesmas atividades, diferenciando apenas pelo
manual do professor, que traz informações gerais sobre a proposta da obra, algumas
informações sobre os PCN e legislação e dicas de sites e livros.
Analisando a obra A, percebemos que dos 123 (cento e vinte e três)
experimentos propostos, 3 (três), sob nosso ponto de vista, seriam melhor
desenvolvidos pelo professor, pelo simples fato de necessitarem de equipamentos
100
específicos de laboratórios ou uma confecção difícil dos mesmos, visto que não há
subsídios para sua construção. No entanto, 120 (cento e vinte), ou seja, 97 % dos
experimentos, podem ser realizados pelos alunos.
A obra B apresentou um total de 39 (trinta e nove) experimentos, sendo dos
quais, apenas 1 (um) julgamos não ser de fácil execução pelos alunos, pois
necessita, também, de equipamentos específicos, e 38 (trinta e oito), portanto,
podem ser realizados pelos alunos.
Já a obra C, com um total de 31 (trinta e um) experimentos, a obra D, com
62 (sessenta e dois), a obra E, com 38 (trinta e oito) e a obra F, com 14 (quatorze),
apresentaram todas as atividades experimentais sem nenhum problema para
realização dos alunos.
Nenhuma coleção direcionou explicitamente atividades experimentais para
serem realizadas pelos professores ou colocaram que alguma atividade, apesar de
fazer parte do livro do estudante, precisasse da participação ou colaboração do
professor. A ênfase maior foi na realização das atividades pelos alunos. Talvez por
isso, apresentam uma simplicidade e facilidade de desenvolvimento de quase
totalidade dos experimentos.
Verificamos, portanto, uma matriz padrão utilizada pelos autores, que
direcionam os experimentos para que a organização e a realização sejam feitas
pelos alunos, como se, assim, melhor contribuíssem para a aprendizagem dos
conteúdos da Física. Entretanto, como salienta Borges (2002), a aprendizagem
acontece não somente pelo contato direto do aluno na realização do experimento,
mas, também, pelo envolvimento comprometido com outras formas de
experimentação, permitindo ao mesmo não somente o manuseio, mas também, e
principalmente, a interpretação, discussão e compreensão dos fatos e fenômenos
101
analisados.
Outro aspecto que vale a pena ressaltar é que a abordagem de conceitos e
fenômenos físicos em seu aspecto conceitual, sem uma aproximação com a
linguagem matemática, representam 73% das atividades, contra 27% quantitativas –
aquelas que fazem uso do aparato matemático. Isso nos indica, também, uma
tendência em direcionar a aprendizagem dos alunos num contexto mais conceitual
dos fenômenos, sem se valer do formalismo matemático. Verifica-se em algumas
coleções uma simplificação exagerada do experimento, do tipo: “jogue um objeto
para cima e verifique que tipo de movimento ele possui. O que se pode dizer sobre o
tempo de subida e descida”. Experimentos assim induzem aos alunos a
responderem o que viram em sala de aula e não o que vêm na atividade, já que
analisar os tempos de descida e de subida e mesmo o tipo de movimento, neste
caso, não é tarefa fácil. Nos parece que ter a atividade experimental no livro texto se
tornou um imperativo, mesmo que seja simplesmente por estar lá, cumprindo uma
exigência contratual.
É necessário também trilhar novos e diferentes caminhos, que podem nos
aproximar de outros espaços de aprendizagens, não encontrados nos textos atuais.
Propostas experimentais direcionadas e organizadas para a realização dos alunos e
professores em conjunto, por exemplo, onde se tenha uma maior troca e
relacionamento entre ambos, não são oportunizadas nas coleções analisadas.
4.3.1 Atividades Experimentais nos livros didáticos do PNLEM, de acordo com
as habilidades e competências referenciadas pelo PC N e PCN+
O gráfico abaixo (GRÁFICO 7) mostra as categorias e sub-categorias
102
presentes nas atividades experimentais em cada coleção analisada.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
EC ASC LT LTI RITC MQ RII MER CHS RCT RFC
Categorias e Sub-categorias
Pre
senç
a em
cad
a ob
ra
Obra AObra BObra CObra DObra EObra F
FONTE: Dados da pesquisa
Gráfico 7 - Presença das categorias definidas para cada dimensão de análise
por coleção
Onde as categorias e sub-categorias foram assim definidas :
EC – Elaboração de Comunicação
ASC – Articular Símbolos e Códigos
LT – Leitura Textual
LTI – Leitura Textual com Imagem
RITC – Relações, Invariantes, Transformações e Conservações
MQ – Medidas e Quantificações
MER – Modelos Explicativos e Representativos
103
RII - Relações Interdisciplinares e Interarias
CHS – Contextualização Histórico/Social
RCT – Relação com a Cultura Tecnológica
RFC – Relação com outras Formas de Cultura
As análises das atividades experimentais foram norteadas pelas
competências dos PCN+ e subdivididas por categorias, a fim de que pudéssemos
melhor investigá-las.
Os seguintes resultados puderam ser encontrados: atividades
experimentais que procuram desenvolver no aluno habilidades e competências para
reconhecer a relação entre diferentes grandezas à existência de invariantes, bem
como identificar transformações e conservações de determinadas grandezas,
representaram 46% do total das 308 atividades experimentais analisadas. Este dado
nos aponta que um número significativo de experimentos está adequado a estas
importantes habilidades e competências sugeridas pelo PCN+.
Os experimentos que tem como objetivo a coleta de dados, sua análise,
formulação e/ou resolução de problemas, totalizaram 29% de todas as atividades,
mesmo percentual verificado nas atividades que solicitam a elaboração de um
esquema, desenho, tabela ou gráfico. De um modo geral, podemos dizer que essas
atividades estão reduzidas à comprovação de algum fenômeno ou lei da Física e,
geralmente, sem muitos problemas para o aluno chegar à relação de causa e efeito,
pois sempre vem após o estudo sobre determinado conteúdo. Por exemplo: não é
difícil ao aluno chegar à conclusão da curvatura da folha aluminizada do papel de
cigarro logo após ter estudado lâminas bi-metálicas.
Portanto, atividades experimentais que procuram desenvolver nos
104
alunos a capacidade de utilizar modelos da Física para explicar determinado
fenômeno e as que buscam desenvolver capacidade de elaborar sínteses, resumos,
relatórios ou mesmo expressar-se oralmente, representam cerca de 40% de todas
atividades propostas, respectivamente. Esse índice mostra o interesse dos autores
no desenvolvimento de atividades com essas habilidades e competências.
A interdisciplinaridade está presente em 21% dos experimentos, 32%
faz uso somente de texto na descrição da atividade e 68%, além da linguagem
escrita, faz uso também de ícones, com a intenção de facilitar a compreensão do
experimento, apesar de a grande maioria não apresentar riqueza de detalhes nas
imagens.
Pouco espaço há para experimentos contextualizados historicamente
ou que fazem uma relação com outras áreas do conhecimento, reforçando, assim,
erroneamente a idéia de uma Física atemporal, idealizada por poucas e privilegiadas
mentes humanas, neutra e absoluta, sem relação com outras Ciências.
Por fim, notamos a pequena relação das atividades experimentais com
a cultura contemporânea, como as artes, o cinema, o folclore, o esporte, entre tantas
outras.
105
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
As atividades experimentais constituem um recurso importante no
processo ensino-aprendizagem, na opinião da grande maioria dos agentes que
fazem parte da comunidade escolar, principalmente alunos e professores, que vêm
nessas atividades uma maneira mais dinâmica de ensinar e aprender conceitos.
Surpreende-nos o quanto elas são bem recebidas pelos alunos, que chegam a
cobrá-las em nossa prática docente, diferentemente das aulas teóricas. Como um
pré-requisito nas obras indicadas para o PNLEM, fazem parte do contexto do livro
didático, uns valorizando-as mais, outros menos. Há, por exemplo, coleção que
possui um total de 124 experimentos, enquanto outra, apenas 14. Apesar desses
fatos concretos, elas ainda não encontram solo fértil para se desenvolver de maneira
vigorosa e útil, não cumprindo, portanto, o papel que deveria ter na Educação
brasileira.
Ficou evidente para nós, que a principal estratégia de ensino adotada
pela grande maioria dos autores das coleções analisadas é aquela que deixa a cargo
do aluno todo o desenvolvimento da atividade experimental. Essa proposta
pedagógica repousa na idéia de que o aluno aprende melhor se manusear os
instrumentos e prover as atividades.
Acreditamos que não somente esses tipos de atividades são
importantes dentro do processo ensino-aprendizagem, mas que podem dividir
espaço com outras formas de experimentação – demonstração por parte do
professor, descrição de experimento, por exemplo – que, se bem planejadas,
também podem desenvolver várias habilidades nos alunos.
106
De maneira geral, as obras analisadas propõem atividades
experimentais com ênfase nas competências e habilidade dos PCN, mesmo que de
maneira fragmentada. Por exemplo: a capacidade de elaborar comunicações está
presente em mais de 40% das atividades de metade das obras analisadas, o que
mostra a importância dada a essa competência pelos autores.
Outro dado significativo e que abrangeu todas as coleções é a
apresentação de imagens nos textos dos experimentos, procurando facilitar o seu
entendimento.
As coleções apresentam atividades nas quais os alunos podem colher
dados, analisá-los e com estes articular símbolos e códigos da Ciência. No entanto,
essas ainda aparecem de maneira fragmentada explorando pouco outras
competências.
Observa-se uma ênfase maior, em atividades com caráter puramente
conceitual, solicitando explicação oral ou escrita por parte do aluno sobre algum
fenômeno ou situação. Havendo, no entanto, menor número de atividades que
solicitem a execução de cálculo, medidas e a elaboração de gráficos e tabelas.
De um modo geral, as atividades experimentais são simples, com
material bastante acessível, o que, de certo modo, facilita a execução das mesmas.
As coleções se preocuparam em propor atividades com pelo menos
uma figura, desenho ou esquema que ajudasse na compreensão dos experimentos.
Um outro ponto importante desta análise é que em todas as categorias
que representam as dimensões analisadas, têm-se pelo menos quatro coleções.
Apesar de cumprir um importante papel com relação às competências e
habilidades sugeridas pelos PCN, algumas considerações ainda precisamos fazer
sobre as obras analisadas:
107
Situações de desafio, em que é proposta a solução de um problema
com o auxílio do experimento, ou que a atividade abra possibilidades para escolhas
de experimentações diferentes, são raras.
Inter-relacionar atividades experimentais com diferentes conteúdos da
Física e entre áreas da Ciência, são competências pouco exploradas.
As figuras que ilustram os experimentos deveriam possuir maior
riqueza de detalhes.
Salientamos, também, que as atividades experimentais são importantes e
podem fazer diferença no processo ensino-aprendizagem. Para tanto, os livros
didáticos desempenham um grande papel quando as coloca em seu texto: transpô-
las para o contexto escolar, numa linguagem fácil e com equipamentos acessíveis,
não é tarefa simples. Mas não podemos prescindir de detalhes, de explicações e de
possibilidades, que sejam mais especulativas e que consigam desenvolver nos
alunos a capacidade de argumentar, discutir, questionar e extrapolar o que foi
proposto. Como sugestão, acredito que cada coleção deveria ter um manual
separado sobre essas atividades, em que estas e outras questões possam ser
abordadas, contribuindo de maneira significativa para o trabalho docente.
Enfim, sabemos que todo tipo de análise é permeada pela subjetividade e,
portanto, passíveis de interpretações variadas. Procuramos desenvolver um trabalho
em que o leitor e/ou professor possa se apoiar em relação às atividades
experimentais propostas nos livros didáticos indicados pelo PNLEM, mas que pode e
deve refletir criticamente e concordar ou não com as idéias e reflexões indicadas
aqui. Possibilitar um espaço de reflexões e questionamentos já é uma grande
colaboração desta pesquisa ao ensino da Física.
108
6 UM TEXTO PARA OS PROFESSORES
Professor, este texto foi produzido com intenção de auxiliá-lo na
escolha do livro do Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio
(PNLEM/2007), em relação às atividades experimentais que cada coleção traz em
seu interior.
Analisamos essas atividades tomando como referência as
competências e habilidades sugeridas pelos Parâmetros Curriculares Nacionais
(PCN), que dão subsídios para professores e escolas desenvolverem um ensino de
forma mais contextualizada e significativa, aproximando-se da realidade dos alunos.
Essas competências dizem respeito à necessidade de trabalhar nos
alunos a capacidade para investigar fenômenos ou problemas, propor soluções e
hipóteses, representá-los usando de maneira adequada a linguagem da Ciência,
entre outras.
Esta forma de conduzir o processo de ensino oportuniza uma formação
mais ampla ao estudante, potencializando a aquisição de capacidades para ser um
cidadão autônomo, crítico, ético e atuante na sociedade.
Você há de concordar que isto realmente é necessário, pois não dá
mais para termos uma Educação pautada na transmissão do conhecimento de
maneira compartimentalizada e estanque, destinando ao aluno o papel de mero
coadjuvante do processo ensino-aprendizagem. É preciso que todos participem.
Como professor há mais de 12 anos, tenho vivido muitas angústias em
minha caminhada, entre elas a necessidade de me adequar a esses novos desafios.
Diante da necessidade dessas mudanças o ensino da Física exige uma
109
contextualização entre o dia-a-dia dos alunos e o conteúdo programático,
favorecendo a percepção deste último em sua realidade. Talvez nossa missão
principal seja a de despertar no aluno o desejo de compreender o mundo por meio
da Física e, para isso, precisamos favorecer a atuação deles como construtores de
seu conhecimento.
Um dos recursos que nós, professores, podemos utilizar para esse
ensino diferenciado e contextualizado, são as atividades experimentais, que devem
ser coerentes e fazerem sentido para os alunos.
A escolha de um livro didático, muitas vezes, está condicionada à
existência dessas atividades em seu texto, porém, a sua utilização precisa ser
realmente efetivada.
Bem sabemos que o livro didático e suas propostas experimentais não
conseguem dar conta de todas essas características. Como educadores, sabemos
da sua incompletude. No entanto, é um recurso para nos auxiliar em nossa prática
docente e que, por isso, merece especial atenção.
O livro não deve ser exclusivista, mas sim alternativo ao processo
ensino-aprendizagem. Deve, para tanto, disseminar uma Ciência construída
historicamente e por vários personagens: uma construção humana, que se constrói e
reconstrói a todo momento. Ele deve, ainda, integrar os modelos da Ciência e as
tecnologias e equipamentos do cotidiano e relacionar-se com as diversas áreas do
saber científico.
De acordo com os PCN, qualquer tipo de atividade experimental, deve
permitir diferentes formas de percepção qualitativa e quantitativa, de manuseio,
observação, confronto, dúvida e de construção conceitual, bem como a tomada de
dados significativos, com os quais se possa verificar ou propor hipóteses explicativas
110
e, preferencialmente, possibilitar previsões.
Professor, fique atento para que, ao utilizar uma atividade experimental,
esta seja explorada de forma a permitir um debate acerca das concepções
espontâneas dos alunos e dos modelos propostos pela ciência. Dessa maneira,
podemos contribuir para que os alunos evoluam em suas concepções, progredindo
de conceitos mais simples para os mais complexos.
Evite experimentalismo puro, sem contexto, usado simplesmente como
fuga do binômio quadro-explanação, com o objetivo de tão somente tirar o aluno do
estado passivo e inerte da sala de aula. Isto não é eficaz e nem recomendado ao
processo de Educação. A atividade experimental pode e deve ter dimensões maiores
e mais importantes do que estas, com significados coerentes e claros para os
alunos.
Realizar um experimento sem pensar nessas questões, sem direcionar
um debate, sem promover uma leitura atenta e articulada com os conceitos e o
cotidiano dos alunos, poderá reduzir esta prática a mais um item curricular, que, na
visão dos educandos, pode ser tão chato e sem sentido quanto os conteúdos
ministrados de maneira compartimentalizada e estanque.
Ao decidirem propor uma atividade experimental, é essencial que se
realize um planejamento, contemplando os objetivos a serem alcançados, os
aspectos metodológicos a serem utilizados, como desenvolverá a atividade, com
quais recursos e em que local. Também respostas aos seguintes questionamentos
poderão ajudá-lo nesse planejamento: será que essa atividade realmente contribuirá
para melhor compreensão da Física? Esta atividade tem algum significado para os
alunos? Ela provocará alguma inquietação? O aluno se sentirá desafiado ao realizá-
la ou acompanhá-la?
111
6.1 SOBRE AS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NOS LIVROS DI DÁTICOS
ANALISADOS
A análise que apresentaremos a seguir não tem intenção de apontar o
melhor ou pior livro didático de Física, e sim evidenciar propostas pedagógicas
implícitas em seu texto, com o objetivo de auxiliá-lo na escolha do livro que melhor
lhe atenda.
Os livros de Física escolhidos para análise foram os aprovados pelo
Programa Nacional do Livro Didático Ensino Médio (PNLEM/2007), totalizando seis
coleções, que foram avaliadas por especialistas de cada área do conhecimento,
tendo, como parâmetros, os critérios estabelecidos pelo MEC.
As coleções estão no formato volume único ou em três volumes. O
primeiro se caracteriza por abordar os conteúdos de maneira mais compactada e
sintetizada e possuir um preço mais acessível, pois trata-se de um livro que será
utilizado nas três séries do Ensino Médio. Anterior à sua distribuição pelo PNLEM, o
volume único destinava-se a atender as escolas públicas e principalmente a
Educação de Jovens e Adultos (EJA), devido ao custo, e por apresentar os
conteúdos de forma reduzida e menor profundidade, adequando a carga horária
disponível para esta disciplina. Os volumes separados por série geralmente
apresentam mais conteúdos, com maior profundidade e uma gama maior de
exercícios e atividades experimentais.
A seguir (TABELA 1), faremos uma breve caracterização das obras
analisadas, para possibilitar ao leitor uma visão geral das mesmas.
112
TABELA 5 - Identificação das coleções
Autores Título da
Obra Volumes
Cidade / Editora
Nº de Páginas Ano
Obra A Antônio Máximo
e Beatriz Alvarenga
Física Ensino Médio
3 São Paulo/ Scipione
Vol. 1 – 376 Vol. 2 – 400 Vol. 3 – 416
2006
Obra B José Luiz Sampaio
e Caio Sérgio Calçada
Universo da Física
3 São Paulo/
Atual Vol. 1 – 465 Vol. 2 - 520 Vol. 3 – 500
2005
Obra C Paulo César Penteado
e Carlos Magno Torres
Física, Ciência e
Tecnologia
3 São Paulo/ Moderna
Vol. 1 – 230 Vol. 2 – 231 Vol. 3 – 262
2005
Obra D Alberto Gaspar Física 1 São Paulo/
Ática 552 2007
Obra E Aurélio Gonçalves Filho
e Carlos Toscano
Física 1 São Paulo/ Scipione
472 2007
Obra F José Luiz Sampaio
e Caio Sérgio Calçada
Física 1 São Paulo/
Atual 472 2005
6.1.1 Obra A
Os autores da obra A são professores de Física da Universidade
Federal de Minas Gerais. A obra possui orientação para os alunos e professores, por
meio da qual esclarecem a melhor maneira de utilizar o curso de Física proposto,
além de ressaltarem a importância de se estudar esta ciência. No final do livro, há
uma lista de questões de vestibulares e bibliografia para os alunos. O volume 1 está
dividido em 4 unidades, onde são apresentados os temas da mecânica, começando
pelo estudo dos algarismos significativos, sendo apresentada, na sequência, a
cinemática, com movimento retilíneo e curvilíneo, as Leis de Newton; encerrando a
unidade com a gravitação universal e hidrostática. O volume (2) está dividido
também em 4 unidades. A primeira refere-se às leis de conservação, depois
113
termodinâmica, ótica e ondas. O último volume tem 3 unidades, sendo que a primeira
aborda os conteúdos de carga, campo e potencial elétrico; a segunda, corrente e
força eletromotriz; e a última, campo magnético, indução eletromagnética e Física
moderna.
6.1.2 Obra B
A obra B, da qual um dos autores é bacharel em Física pela
Universidade de São Paulo (USP) e o outro bacharel em Matemática e engenharia
elétrica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, ambos professores
de Física na rede particular de ensino desde 1968, inicia-se com uma apresentação
destinada aos professores e alunos, ressaltando a importância do estudo da e sobre
a Física, expondo uma visão geral das atividades propostas. No final de cada livro,
há o manual do professor, com o objetivo de esclarecer os principais pontos da obra,
além de orientar na resolução dos exercícios. Traz uma relação de leituras
recomendadas ao professor e de revistas científicas e sites sobre a disciplina.
O volume 1, cujo tema é mecânica, está dividido em 3 unidades, que
abordam, na primeira, o que é Física, unidades das grandezas e introdução à
mecânica; na unidade 2, cinemática, com os movimentos uniforme e variado; na
unidade 3, as leis de Newton, leis de conservação da energia, do movimento e
centro de massa. O volume 2 dedica os 5 primeiros capítulos aos conteúdos da
mecânica, abordando gravitação, estática dos corpos rígidos e hidrostática; depois
inicia-se a termologia com a térmica, prosseguindo com dilatação, calorimetria,
mudança de estado e transmissão de calor, as leis dos gases e da termodinâmica.
Encerra-se o volume com o estudo da óptica geométrica. O volume 3, traz uma
114
diferença na abordagem dos conteúdos em relação ao que geralmente se encontra
nos temas da eletricidade: primeiro faz uma abordagem da eletrodinâmica e depois
da eletrostática, ficando a coleção dividida em: circuitos elétricos, eletrostática e
magnetismo, ondas e física moderna.
6.1.2 Obra F
Dos mesmos autores acima, temos também a obra F, onde os autores fazem
uma breve apresentação da obra, enfatizam a formação geral em Física e apresenta
subsídios para o vestibular. Este livro está dividido em 6 unidades, abordando
inicialmente a mecânica, começando pela cinemática escalar e vetorial, passando
pelas leis de Newton, conservação da energia e do movimento, gravitação, estática e
finalizando com a hidrostática. A segunda unidade trata da termologia, começa-se
pela termometria, o estudo do calor, as leis dos gases e da termodinâmica; a terceira
propõe o estudo da óptica. Na unidade 4, o tema é ondas, a penúltima, o estudo da
eletricidade, a partir de carga elétrica, passando pela força, campo, potencial e
corrente elétrica, resistores, circuitos, finalizando com ondas eletromagnéticas. Por
fim, na Física moderna, são estudados os conceitos da teoria da relatividade,
mecânica quântica e das partículas elementares, trazendo, ainda, alguns boxes
sobre as personalidades da Ciência, chamado de história e outros sobre o cotidiano
e aplicações das Ciências.
O livro do professor vem com manual contendo as diretrizes e bases para o
Ensino Médio brasileiro, estrutura da obra, recomendações de sites e leituras, e
resolução de exercícios.
115
6.1.4 Obra C
Na obra C, os autores são professores de Física em cursos pré-universitários
e escolas públicas. Um é bacharel e mestre em Física pela USP e o outro
engenheiro naval, também pela USP. Os livros possuem uma apresentação inicial e
um roteiro de como utilizá-los. Caracterizam-se por muitas ilustrações em todo o
texto, boa diagramação, procuram retratar situações e fenômenos do cotidiano das
pessoas.
Os livros são estruturados por unidades, seguindo os conteúdos tradicionais
da mecânica, termologia, ótica e eletromagnetismo, finalizando com conteúdos
relacionados à Física moderna. São volumes que se diferenciam dos demais por
apresentarem outras formas de aprendizagem, tais como: reportagens, trabalhos em
grupos, texto relacionado ao conteúdo no início de cada capítulo, boxes com
perguntas sobre fatos observados no cotidiano, aspectos dos assuntos em estudo
publicados em jornais e revistas, aplicações tecnológicas e algumas sugestões de
leitura, tudo no final de cada capítulo.
6.1.4 Obra D
A obra D, cujo autor é licenciado e mestre em Física pela USP e doutor em
Educação pela mesma universidade, inicia-se com uma apresentação destinada aos
alunos, onde chama a atenção para a importância de se estudar Física, destacando,
ainda, o caráter histórico-sócio-cultural da disciplina e sua contextualização com o
dia-a-dia do aluno. A obra procura orientar, de maneira geral, sobre as diversas
atividades constantes na coleção. Aos professores, é recomendado um manual, no
final do livro, com 208 páginas, com informações sobre os PCN, sugestões para o
aprimoramento e orientações para atividades interdisciplinares e de
116
contextualização. O livro encerra com orientações para o desenvolvimento de cada
capítulo, resolução dos exercícios e uma extensa lista de referências bibliográficas.
Seguem a sequência tradicional dos livros de física, começando-se pelo estudo da
mecânica, passando por ondas, ótica, termodinâmica, eletromagnetismo e
finalizando com a Física moderna.
6.1.6 Obra E
A obra E, cujos autores são licenciados em Física pela USP, sendo que um
deles é mestre em Educação pela Faculdade de Educação da Universidade Federal
de São Carlos. Essa obra diferencia-se das outras coleções por abordar os conceitos
da Física numa sequência diferente da tradicional. Cinemática, por exemplo, é
apresentada em um capítulo complementar, após os conteúdos de
eletromagnetismo, que, por sua vez, ao contrário das outras propostas analisadas,
começam com o estudo da eletrodinâmica por meio dos aparelhos e circuitos
elétricos, depois os conceitos de campo, tensão e corrente elétrica, passando pelo
magnetismo e eletricidade e terminando com produção e distribuição da energia
elétrica. A termodinâmica inicia-se com os conceitos de temperatura e calor. Uma
breve apresentação abre a coleção, em que, os autores salientam sobre a
importância da Física no desenvolvimento tecnológico do mundo. Ao final do livro,
listam a bibliografia que consultaram e que recomendam, além do manual para o
professor, chamando de “Assessoria pedagógica”, onde consta uma orientação
teórico-metodológica e a estrutura geral da obra com algumas indicações de sua
utilização. Os autores ainda abordam questões sobre avaliação, projetos, textos
suplementares, sugestões de filmes e séries, e uma bibliografia indicada ao
117
professor, além de exercícios resolvidos.
É importante ressaltar que consideramos como exercício as atividades de
resolução de exercícios teóricos, em algumas coleções chamadas de problemas e
testes, questões, exercícios de revisão etc. e como atividade experimental, a que faz
uso de algum aparato experimental – descrição ou montagem – e, a partir do
desenvolvimento ou resultado desta, o aluno desenvolva alguma atividade.
Em relação ao número de experimentos e exercícios presentes, a tabela a
seguir permite inferir a importância que cada um deles adquire nas coleções.
TABELA 6 - Quantidade de exercícios e atividades ex perimentais nos livros didáticos analisados
A partir deste quadro você poderá verificar qual coleção dispõe de mais
exercícios e qual possui mais atividades experimentais, podendo ter uma visão
acerca destes dados.
Podemos observar por esta tabela, que a coleção que mais apresenta
atividades é a obra A, propondo, em média, 24 exercícios por semana e 4
Volume 1 Volume 2 Volume 3 Autores Nº
Pág. Exerc. Exper. Nº
Pág. Exerc. Exper. Nº
Pág. Exerc. Exper.
Obra A 376 965 36 400 947 51 416 990 37
Obra B 465 839 10 520 1375 23 500 1199 6
Obra C
230 480 17 231 465 8 262 372 6
Volumes Únicos
Obra D 552 971 62
Obra E 472 875 38
Obra F 472 906 14
118
experimentos por mês. A obra com menor número de atividades é a F, que possui,
em média, 8 exercícios/semana e 5 experimentos por mês. A obra B tem, em média,
28 exercícios/semana e 1 experimento/mês; Os três volumes representados pela
obra C apresentam 11 exercícios/semana e 1 experimento/mês. Os volumes únicos
foram divididos por 3 para termos a média por ano. Assim, a obra D obteve 8
exercícios por semana e 2 atividades experimentais/mês, e a E, 7 exercícios/semana
e 1 experimento/mês.
Nenhuma coleção dos livros didáticos divide o ensino da Física em temas
estruturadores, como propõe os PCN+. Por isso, optamos por fazer essa análise
segundo os conteúdos tradicionais da Física. Os enfoques e as abordagens que
levam à promoção de competências e habilidades serão identificados logo depois,
pelas categorias de análise elaboradas nas três dimensões definidas pelos PCN:
representação e comunicação; investigação e compreensão e contextualização
sócio-cultural.
O gráfico abaixo (GRÁFICO 1) nos mostra, de maneira sintetizada, como
estão distribuídas as atividades experimentais nos temas da Física.
119
05
10152025303540
Mec
ânica
Termod
inâm
ica
Ondas
e Ó
ptica
Eletro
magne
tism
o
Física
Mod
erna
Gravit
ação
Univ
ersa
l
Obra AObra BObra CObra DObra EObra F
Gráfico 8 - Distribuição dos experimentos nos conte údos da Física por coleção
Desse modo, podemos observar que a coleção A é a que tem maior número
de experimentos em todos os temas, que foram contemplados com experimentos.
Em contrapartida, a obra com menor número de atividades experimentais em todos
os temas que tiveram experimentos é a F, totalizando apenas quatorze em toda a
obra.
O tema gravitação universal só tem atividades experimentais nas obras A, C
e D, sendo 4 na primeira e 1 para as outras duas.
A análise da distribuição das atividades experimentais, segundo os temas da
Física aponta para mais um resultado bastante interessante, que é a constatação de
uma visão hegemônica, ou seja, a relevância dada pelos autores aos mesmos
temas, reproduzindo, em alguns casos, os mesmos experimentos. Os conteúdos que
não foram abordados também se equivalem nas coleções, restringindo o
120
conhecimento acerca de alguns temas.
Professor, como você já sabe, utilizamos como referência os PCN que
definem os objetivos educacionais por meio de competências e habilidades a serem
desenvolvidos pelos estudantes, divididos em três dimensões de análise, conforme
as áreas de domínio: representação e comunicação, investigação e
compreensão ; e, por último, contextualização sócio-cultural (BRASIL, 1999).
Devido às particularidades que apresenta uma atividade experimental,
acrescida das características dos experimentos propostos nos livros didáticos em
análise, definimos quatro categorias para melhor compreender a abordagem da
investigação e compreensão :
a) Relações, Invariantes, Transformações e conservações, atividades
experimentais por meio das quais o aluno possa reconhecer a relação entre
diferentes grandezas, a existência de invariantes, identificar transformações e
conservações;
b) Medidas e quantificações, que proporciona ao aluno a possibilidade de
manusear de forma correta instrumentos de medida, permitindo a coleta de dados,
sua quantificação e comparação, possibilitando aos alunos interpretá-los.
c) Modelos explicativos e representativos, que permitem ao aluno conhecer,
interpretar e fazer uso de modelos explicativos;
d) Relações Interdisciplinares e Inter-áreas, que são aquelas atividades em
que é possível reconhecer claramente uma relação com outras áreas do
conhecimento científico.
Na contextualização sócio-cultural , estão as atividades experimentais que
propõem o reconhecimento do conhecimento físico como construção humana e
121
determinada por aspectos históricos, culturais, sociais, políticos e econômicos;
possibilitando ao aluno emitir juízo de valor em relação a situações sociais que
envolvam aspectos físicos e/ou tecnológicos relevantes e de reconhecer o papel da
Física no sistema produtivo, compreendendo a evolução dos meios tecnológicos e
sua relação dinâmica com a evolução do conhecimento científico. Esta dimensão
classifica as atividades experimentais que fazem parte de um contexto histórico,
relatado ao longo do texto do livro didático ou pelo próprio experimento, podendo ser
as relacionadas com algum equipamento ou dispositivo do cotidiano das pessoas e
as que estão relacionadas a diferentes formas de cultura, como a música, teatro,
museus etc., que direcionam para as seguintes subcategorias:
a) contexto histórico,
b) relação com a cultura tecnológica e
c) relação com outras formas de cultura.
No gráfico (GRÁFICO 2) abaixo é apresentado um diagrama que mostra as
categorias de análise na dimensão considerada em relação coleções analisadas:
122
GRÁFICO 9 - Presença das categorias definidas para cada dimensão de análise por coleção
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
EC ASC LT LTI RITC MQ RII MER CHS RCT RFC
Categorias e Sub-categorias
Pre
senç
a em
cad
a ob
ra
Obra AObra BObra CObra DObra EObra F
Onde as categorias e sub-categorias foram assim definidas :
EC – Elaboração de Comunicação
ASC – Articular Símbolos e Códigos
LT – Leitura Textual
LTI – Leitura Textual com Imagem
RITC – Relações, Invariantes, Transformações e Conservações
MQ – Medidas e Quantificações
RII - Relações Interdisciplinares e Interarias
MER – Modelos Explicativos e Representativos
CHS – Contextualização Histórico/Social
RCT – Relação com a Cultura Tecnológica
RFC – Relação com outras Formas de Cultura
123
Os seguintes resultados podem ser apurados:
Das obras analisadas, as que têm maior número de atividades que procuram
desenvolver nos alunos a capacidade para elaborar comunicações (EC), seja por
meio da escrita ou da fala, são as obras C e E, apresentando mais de 50% de suas
atividades em cada uma. Por outro lado, a coleção que aqui denominamos obra F
chama a atenção por não conter atividades que contemplem essa habilidade.
O número de experimentos que contemplam a competência para articular
símbolos e códigos se destaca na obra D, perfazendo um total de 50%, quase o
dobro das demais coleções. Observando o gráfico nos itens leitura texto e texto
imagem, é facilmente perceptível o grande número de atividades acompanhadas de
alguma imagem, sendo que apenas a obra E enfatiza o texto em detrimento da
imagem.
No item relações, invariantes, transformações e conservações, que fazem
parte da dimensão investigação e compreensão, verificamos que 3 coleções se
destacam no número de atividades propostas, sendo que a obra D apresenta de
60% e as outras duas, A e C, apresentam, em média, 50% de suas atividades.
Analisando a presença de medidas e quantificações, percebemos que
nenhuma obra alcançou 50%, sendo importante ressaltar que este item visa
proporcionar ao aluno aprender a selecionar e utilizar instrumentos de medição e de
cálculo. A que mais contemplou esta categoria foi a coleção D, com pouco mais de
40%.
No gráfico 2, acima, percebemos que todas as coleções apresentaram
experimentos que procuram estabelecer relação entre conhecimentos
interdisciplinares com outras áreas do conhecimento (Relações Interdisciplinares e
124
Inter-áreas), no entanto, se apresentam em pequena quantidade, sendo que o maior
percentual é pouco mais de 30%, representado pela coleção D.
Quando falamos de modelos explicativos e representativos, estamos nos
referindo a experimentos nos quais o aluno faz uso dos modelos da Física para
explicar e representar algum fenômeno. Neste item, as obras C, E e A alcançaram
algo em torno de 60%, 50% e 40%, respectivamente, destacando-as em detrimento
das demais. Um dado importante é que a coleção F não contemplou esta categoria.
Ainda analisando o gráfico anterior, examinemos a dimensão
contextualização histórico/social. Notamos o pequeno número de experimentos que
a privilegiam, sendo que os maiores índices são das obras B e D, onde, em ambas
não se alcança 20%.
Já no item relação com a cultura tecnológica, é discrepante o número de
atividades das coleções com relação à coleção C, que não alcançou 10%. No
entanto, se destacam as coleções D, E e F, com praticamente 50% para cada uma.
Em relação com outras formas de cultura, é fácil notarmos o pequeno
número dos experimentos que apresentam esse item, sendo que apenas 4 obras o
representaram. O maior índice é da obra D, alcançando 12% do total de suas
atividades experimentais.
Os dados acima considerados procuram dar uma visão mais detalhada das
atividades nas obras consideradas. Pretendemos, com esta análise, tornar mais
evidente as características de cada coleção, podendo você, professor, escolher a
que melhor lhe atenda, conforme sua proposta pedagógica.
Enfim, sabemos que todo tipo de análise é permeada pela subjetividade e,
portanto, possível de interpretações variadas. Procuramos desenvolver um trabalho
no qual o leitor e/ou professor possa se apoiar em relação às atividades
125
experimentais propostas nos livros didáticos indicados pelo PNLEM, mas que pode e
deve refletir criticamente e concordar ou não com as idéias e reflexões postas neste
trabalho.
126
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128
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129
Anexo1 - Classificação das atividades experimentais em relação aos conteúdos da física. Mecânica
Obra A Obra B Obra C Obra D Obra E Obra F TOTAL
a) 1 2 2 3 1 1 10
b) 2 2 0 3 0 1 8
c) 10 3 4 4 5 2 28 d) 3 1 1 2 0 1 8 e) 5 1 2 4 1 1 14 f) 3 0 0 1 0 0 4 g) 6 10 4 5 3 0 28 h) 5 2 3 4 0 0 14
TOTAL 35 21 16 26 10 6 114 a) Velocidade Escalar Média, Movimento Retilíneo Un iforme e Variado
b) Queda Livre e Lançamento Vertical
c) Leis de Newton d) Movimentos Curvilíneo e Composto e) Trabalho, Potência, Energia e sua conservação f) Impulso, Quantidade de Movimento e sua conservaç ão g) Hidrostática h) Outros
Termodinâmica
Obra A Obra B Obra C Obra D Obra E Obra F TOTAL
a) 4 2 1 1 3 1 12
b) 3 0 0 1 1 0 5
c) 9 3 0 1 4 0 17
130
d) 2 0 0 4 0 0 6
TOTAL 18 5 1 7 8 1 40
a) Temperatura e Dilatação
b) Comportamento Térmico dos Gases
c) Mudança de Fase e Transmissão de Calor
d) Leis da Termodinâmica
Ondas e Óptica
Obra A Obra B Obra C Obra D Obra E Obra F TOTAL
a) 2 0 0 4 0 0 6
b) 4 0 1 2 0 1 8
c) 3 1 2 2 4 0 12
d) 7 1 2 2 1 4 17
e) 4 1 0 2 1 0 8
f) 2 1 1 2 1 0 7
g) 7 3 1 0 1 0 12
131
TOTAL 29 7 7 14 8 5 70
a) Movimento Harmônico Simples
b) Ondas Mecânicas
c) Luz (espectro, propagação, difusão, interferênci a, difração e polarização)
d) Espelhos Planos e Esféricos
e) Reflexão e Refração da Luz
f) Lentes
g) Outros
Eletromagnetismo
Obra A Obra B Obra C Obra D Obra E Obra F TOTAL
a) 9 5 2 3 2 2 23
b) 9 0 0 4 5 0 18
c) 5 0 0 1 0 0 6
d) 3 1 1 0 4 0 9
e) 7 0 1 4 1 0 13
f) 4 0 1 2 0 0 7
g) 0 0 1 0 0 0 1
h) 1 0 0 0 0 0 1
TOTAL 38 6 6 14 12 2 78
a) Eletrostática
132
b) Corrente Elétrica (circuitos simples, associação de resistores, resistência elétrica)
c) Geradores
d) Campo Magnético
e) Corrente Elétrica e Campo Magnético
f) Indução Eletromagnética
g) Ondas Eletromagnéticas
h) Outros
Física Moderna
Obra A Obra B Obra C Obra D Obra E Obra F TOTAL
a) 0 0 0 0 0 0 0
b) 0 0 0 0 0 0 0
TOTAL 0 0 0 0 0 0 0
a) O Espectro Eletromagnético (infravermelho e ultr avioleta)
b) Radiação dos Corpos
133
Gravitação Universal
Obra A Obra B Obra C Obra D Obra E Obra F TOTAL
a) 3 0 0 0 0 0 3
b) 1 0 1 0 0 0 2
c) 0 0 0 0 0 0 0
d) 0 0 0 1 0 0 1
TOTAL 4 0 1 1 0 0 6
a) Sistemas Planetários
b) Leis de Kepler
c) Lei da Gravitação Universal
d) Satélites e Órbitas
134