Instrues Bsicas para Formatao de Artigo Completo

XVIII Simpsio Nacional de Ensino de Fsica SNEF 2009 Vitria, ES

1PAGE XX Simpsio Nacional de Ensino de Fsica SNEF 2013 So Paulo, SP

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Elaborao de uma metodologia para o ensino de ondas sonoras no Ensino FundamentalAlysson Brhian de Souza Muniz Silva1, Rosa Oliveira Marins Azevedo2, Jos Anglada Rivera31 Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Amazonas/Licenciatura em Fsica/alysson_brhian@hotmail.com2 Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Amazonas/marinsrosa@yahoo.com.br3 Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Amazonas/anglada@usp.brResumo

Existem poucas publicaes relacionadas ao ensino de ondas para alunos do Ensino Fundamental. Isso nos leva a pelo menos duas situaes a serem analisadas: ou o que se publica em relao a esse tema ainda muito pouco ou o foco de pesquisa nessa temtica est direcionado no ao ensino de Cincias no Ensino Fundamental, mas ao ensino de Fsica destinada aos alunos dos Ensinos Mdio e Superior. Na busca por conhecer a situao evidenciada, este trabalho percorreu um longo caminho terico que se iniciou em saber a importncia de estudar ondas sonoras no Ensino Fundamental, perpassando pelos modos de como os professores vm desenvolvendo esse contedo nas aulas de Cincias, particularmente quando trabalha com alunos do nono ano. Com base nas respostas encontradas na pesquisa, foi elaborada uma metodologia para o ensino de ondas no Ensino Fundamental, procurando abranger trs dimenses do processo ensino-aprendizagem em Cincias: conceitual, procedimental e atitudinal.

Palavras-chave: Ensino Fundamental. Ensino de Ondas Sonoras. Metodologia. Ensino de Cincias.IntroduoQual a importncia de estudar ondas sonoras no Ensino Fundamental? Essa uma pergunta que muitos professores fazem ao tratar desse assunto. E muitas vezes desconhecem que este um contedo presente nos Parmetros Curriculares Nacionais (BRASIL, 1998).

Baseado nisso, fez-se uma investigao em trabalhos publicados em revistas e peridicos nacionais para saber quais as metodologias que estavam sendo realizadas e quais as vantagens e desvantagens de cada um deles. Com isso, verificamos que existem muitas dificuldades no somente relacionadas com o contedo como tambm ao entendimento dos professores que ministram as disciplinas de Cincias. Todavia, o objetivo final deste trabalho foi apresentar uma proposta metodolgica que pudesse amenizar as dificuldades encontradas nesses trabalhos.

A importncia dos estudos de ondas sonorasOs Parmetros Curriculares Nacionais (BRASIL, 1998), no que tange ao 9 ano do Ensino Fundamental, propem trabalhar conceitos que podem responder ao tema Como o ser humano percebe e se relaciona com o meio em que vive?, por meio das sensibilizaes relacionadas ao som, das aplicaes tecnolgicas desenvolvidas para corrigir defeitos de surdez e da prpria questo da sade que podem ser compreendidas mediante o ensino de ondas.

O som esta presente em qualquer situao cotidiana comunicamo-nos por sinais sonoros, apreciamos msica e vivemos envolvidos nos mais diversos rudos. O estudo do som gerou aplicaes importantes em todos os setores das atividades humanas, com nfase nas artes e na tecnologia (SILVA E AGUIAR, 2011).Relacionado ao ensino de ondas, uma cincia especfica se insere mais fortemente no 9 ano do Ensino Fundamental, a Fsica, pois [...] so prprias da Fsica as investigaes das formas de energia e sua intensidade, que chegam aos rgos externos para sensibiliz-los, dos tipos de ondas de energia (mecnica e eletromagntica), a propagao das ondas no meio, suas propriedades (cores, timbres e alturas sonoras), as transformaes tecnolgicas de energia e sua aplicao em receptores de ondas de rdio, TV, telefone e outras formas de comunicao humana e com o meio. (BRASIL, 1998, p.118).Ao se tratar de Cincias Naturais e Tecnologias, os PCN comentam uma utilizao mais contempornea da utilizao dos fenmenos ondulatrios relacionados Mecnica Quntica, pois

[...] verificou-se que eltrons, por exemplo, consagrados como partculas, comportam-se como ondas ao atravessar um cristal, assim como a luz, consagrada como onda, pode se comportar como partcula. (BRASIL, 1998, p.25).At aqui, os PCN do orientao para que o ensino de ondas possa ser aplicado a partir das situaes cotidianas do aluno e das informaes dos meios de comunicao de massa, enquadrando-se nos paradigmas de Novak (1988 apud WELTI, 2002), chamados aprendizagem significativa, tais como:

- um processo de construo na mente de cada aluno;

- uma construo de significados por interao entre os esquemas mentais prprios e das caractersticas do meio de aprendizagem;

- um processo de elaborao coletiva onde se confronta ideias (VYGOTSKY, 1989 apud WELTI, 2002) atravs de conflitos cognitivos (POZO; CRESPO, 2009);

- um processo centrado no aluno, quando, guiado e orientado pelo professor, tornando-se protagonistas de sua prpria aprendizagem (GOWIN, 1981 apud WELTI, 2002; POZO; CRESPO, 2009; GOBARA, 2007).

Baseado nesses paradigmas, verificamos que os fenmenos ondulatrios esto muito mais prximos dos alunos do que imaginamos, pois os eles sabem que as pequenas embarcaes jogam para cima e para baixo, os pndulos dos relgios oscilam da direita para esquerda, as cordas e as palhetas dos instrumentos musicais vibram (TIPLER, 1995), dos pulsos de cordas, do som, dos fenmenos luminosos, das emisses de uma onda de rdio, das ondas de matrias (WELTRI, 2002). Outros assuntos menos evidentes, no qual o aluno pode vir a compreender, se relaciona com: oscilaes das molculas no ar numa onda sonora e as oscilaes da corrente eltrica nos aparelhos de rdio e televiso (TIPLER, 1995).

Baseado nas sugestes dos PCN (BRASIL, 1998) alguns trabalhos relacionados ao ensino de ondas no Ensino Fundamental tm se concentrado, em sua maioria, no ensino do som atravs do aparelho fonatrio ou experimentos. Podemos citar os estudos realizados por:

Galdino, Santos e Silveira (2011) em que apresentam o artigo Atividades ldicas para o ensino de Fsica: um relato de experincias com estudo de ondas mecnicas; Nascimento e Gobara (2007) com o artigo O uso do aparelho fonador para o ensino de ondas sonoras; Silva e Aguiar (2011) com o artigo Propagao do som: conceitos experimentos.Todos eles realizaram estudos no 9 ano do Ensino Fundamental e sero detalhados mais adiante, quando discutiremos problemas e propostas metodolgicas para e o ensino de ondas.O problema do ensino de ondas sonoras Existe uma grande desmotivao do aluno relacionado aprendizagem do ensino de Cincias, pois muitos professores insistem em ensinar de acordo com o modelo tradicional, em que o contedo de Fsica ensinado como um emaranhado de equaes matemticas, alm de ser totalmente descontextualizado do cotidiano do aluno. (POZO; CRESPO, 2009; GALDINO, 2011).

Como se no bastasse, os livros didticos que contm o contedo de fenmenos ondulatrios trazem o assunto de forma lgico-matemtica, muito cientfico e desvinculado de qualquer aplicao prtica (MONTEIRO; MEDEIROS, 1998 apud NASCIMENTO, 2009). S para exemplificar, o Ministrio da Educao - MEC, por meio do Programa Nacional do Ensino Mdio - PNLEM, avaliou vrios livros de Fsica, mas somente seis foram aprovados e disponibilizados para serem adotados pelos professores do Ensino Mdio das escolas pblicas (NASCIMENTO, 2009).

A ausncia de alguns termos utilizados pelos alunos para descrever o comportamento dos fenmenos ondulatrios, conceitos e modelos explicativos no esto presentes nos livros didticos utilizados (CRUZ, 2003 apud NASCIMENTO, 2007). Sendo que os livros didticos no discutem, na parte de som, questes relacionadas com o aparelho fonador, produo da voz ou som e, consequentemente, os professores no ministram esses contedos no Ensino Fundamental (NASCIMENTO, 2007). Isso nos leva a concluir que se o livro no explica provavelmente o professor no o far, dado ser o livro o principal referencial em sala de aula.

Algumas investigaes prvias sobre o ensino-aprendizagem dos fenmenos ondulatrios, mostram que alguns autores tm observado complicaes com a propagao de ondas (MAURINES et al. 1992 apud WELTI, 2002), com a fsica de ondas sonoras (LINDER; ERIKSON, 1989, LINDER, 1993 apud WELTI, 2002), e com as descries matemticas das ondas e sua superposio (GRAYSON, 1996, WITTMANN, 1998 apud WELTI, 2002). Entre outros, esses autores descrevem os principais modelos de ondas que tm os alunos [no Ensino Mdio]. No somente existem essas dificuldades como tambm no h muita matria publicada, conforme Silva (2011) descreve sobre os estudos de propagao do som.

Sobre a parte experimental do ensino de ondas, podem at existir muitos experimentos e artigos publicados, porm a maioria deles, devido sua complexidade, no pode ser praticado em escolas que contenham pouca estrutura (SILVA, 2011). Poucos so os trabalhos que mostram o experimento juntamente com uma proposta metodolgica quando o assunto ensino de ondas. Basta lembrar que os PCN (BRASIL, 1998) recomendam que o simples fazer no significa necessariamente construir conhecimentos e aprender Cincias.

Vamos citar alguns exemplos de experimentos que so utilizados para mostrar conceitos bsicos do ensino de ondas. Primeiramente podemos citar o artigo de Ldke (et al. 2012) Velocidade do som no ar e efeito Doppler em um nico experimento que requer conhecimentos em circuitos eletrnicos e programas estrangeiros que analisam os dados tais como Spectrogram 16, Audacity, GoldWave e WavePad Masters Edition.

Um trabalho semelhante foi feito por Cavalcante e Tavolaro (2003), apresentado revista Fsica na Escola, intitulado Medir a velocidade do som pode ser rpido e fcil que utiliza tubos transparentes, diapaso e um software que funcione como um espectrmetro tal como o GRAM V6.Outro exemplo, menos complicado, o artigo publicado por Silva et al. (2003) sobre Velocidade do som no ar: um experimento caseiro com microcomputador e balde dgua, que utiliza materiais simples como rgua milimetrada, programa gerador de frequncias, microcomputador, cano e balde dgua. Pode at ser simples, mas ser um desafio para os professores que no dominam as TIC (Tecnologia da Informao e Comunicao) entenderem e adaptarem o experimento para os alunos de Cincias. Alm de tudo, outro empecilho se a escola fornece estrutura para realizao de tal experimento.

Esses so alguns exemplos de artigos publicados sobre o ensino de ondas que mostram apenas a forma experimental. Porm os PCN mostram que sua prtica no implica necessariamente melhoria no ensino de Cincias, e tampouco um critrio indiscutvel de verdade cientfica. Porm existem outros recursos metodolgicos, que, quando vinculados parte experimental, podem se tornar uma estratgia eficiente nos processos de aprendizagem.

Portanto, necessrio ter cuidado em ensinar determinados contedos no Ensino Fundamental, j que justamente neste perodo de formao que os alunos tm o primeiro contato formal com a disciplina de Fsica e crucial o trabalho dinamizado para ajudar a perceberem e entenderem as Cincias no aspecto mencionado (GALDINO, 2011).

Um pouco sobre o que j foi produzido sobre o ensino de ondasAqui sero apresentados trs artigos referentes ao ensino de ondas no 9 ano do Ensino Fundamental. Para melhor sntese dos artigos, foi elaborado um quadro onde constam a metodologia usada, resultados e comentrios de cada um (Quadro 1).

Quadro 1 Quadro sntese dos artigos analisadosNomeArtigo/AnoFundamentao

TericaMetodologiaResultados e Comentrios

Galdino, Santos e Silveira (2011)Atividades ldicas para o ensino de Fsica: Um relato de experincias com estudo de ondas mecnicasLdicoEstudo de caso com alunos do 9 ano do Ensino Fundamental da rede regular de uma escola pblica. Onde se planejou aulas de ensino de ondas mecnicas com a finalidade de despertar o interesse de todos os alunos.A explorao de contedos atravs de conversao e da orientao do professor;

Alunos recatados e reclusos participaram ativamente nos processos de ensino-aprendizagem;

A importncia que se tem em considerar o conhecimento que os alunos trazem da escola.

Nascimento e Gobara (2007)O uso do aparelho fonador para o ensino de ondas sonorasTeoria cognitivista de Ausubel e Teoria dos modelos mentais de Johnson-LairdA atividade consistia na manipulao de objetos e na observao do prprio corpo, organizada por um roteiro elaborado para investigar como os alunos, ao realizar esta atividade, passariam a explicar a produo da voz. Os objetos utilizados foram: uma corneta de fole; uma caixa com cordinha de dinheiro; e uma bexiga.Os alunos relacionavam o som apenas com as pregas vocais e depois da atividade, relacionaram com o ar;

Terminologias comuns dos alunos no so abordadas nem pelo livro didtico de nem pelo professor;

Evoluo nos modelos explicativos externados pelos alunos relacionados a explicao da produo da voz;

possvel fazer uma ponte entre os assuntos da 7 srie referente ao aparelhos respiratrio e fonador.

Silva e Aguiar (2011)Propagao do som: conceitos experimentosTeoria cognitivista de PiagetUma sequencia de ensino aprendizagem sobre a propagao do som que aborda diretamente esta dificuldade. A sequncia : Apresentao do contedo; Sistematizao e discusso das respostas; Experimentos; e Comparao dos dados.Uma parcela significativa das crianas tem dificuldade em conceber a propagao do som e persiste em alunos mais velhos tambm.

A maioria dos alunos parecem associar o som a um mecanismo rudimentar, fazendo paralelos entre emitir um som e jogar pedra.

A sequncia didtica parecida com as atividades do POE (predio-observao-explicao)

Fonte: Elaborao do prprio autorExistem vrias dificuldades previsveis de aprendizagem e ensino de cada artigo. Porm o fato de ser ter investigado novas metodologias e ter alcanado o objetivo, que uma nova percepo do mundo, j um passo a mais na soluo dos problemas educacionais.

Em relao ao artigo que se fundamenta no ldico, verifica-se que o professor apresenta o contedo de forma mais ou menos guiada (GALDINO; SANTOS; SILVEIRA, 2011). Um tpico importante que aparentemente o professor no prov o aluno de respostas pr-definidas; pelo contrrio, nutre-o com problemas e deixa que eles mesmos busquem suas respostas (POZO; CRESPO, 2009). Percebe-se que a metodologia, com base no Ldico, muito se assemelha ao ensino por descoberta conforme Pozo e Crespo (2009) o descrevem.

O segundo artigo, referente Teoria de Ausubel e Teoria dos modelos mentais de Johnson-Laird, trabalha os conhecimentos prvios, a construo de subsunores e a construo de modelos mentais que propiciam ao aluno explicar o sistema fonatrio e a produo do som. Conforme Ausubel (1973 apud POZO; CRESPO; 2009), mais fcil aprender por diferenciao conceitual do que pelo processo inverso, mediante integrao hierrquica. Porm trata-se, em suma, de uma teoria de compreenso mais do que uma teoria do aprendizado construtivo. No somente isso, mais os alunos possuem teorias implcitas sobre a matria e seu funcionamento, cujos princpios so incompatveis com as teorias cientficas. (POZO; CRESPO, 2009)

Sobre o ltimo artigo, que trata sobre a propagao do som, podemos considerar como a que mais se aproxima de um ensino construtivista, no sentido de que encoraja os estudantes a serem pensadores crticos e aprendizes independentes, onde o professor atua como mentor e facilitador (GABLER; SCHROEDER, 2003 apud LEFRANOIS, 2008). Outro sentido que o ensino mais voltado para o aluno e deixa a desejar as questes referentes sociedade. A teoria piageniana muito utilizada na Psicologia e na Educao, porm existem vrios autores que discordam em alguns pressupostos deixados por Piaget. Em certas ocasies, subestima a capacidade das crianas e em outras, acaba por superestim-las. (LEFRANOIS, 2008).

Uma proposta metodolgica para o ensino de ondas sonoras

Mediante os problemas citados nos itens anteriores, podemos elaborar uma metodologia mais totalizante, no qual aborde as cinco metas estabelecidas por Jimnez Aleixandre e Sanmart (1997 apud POZO; CRESPO, 2009) para a educao cientfica:

a) a aprendizagem de conceitos e a construo de modelos;

b) o desenvolvimento de habilidades cognitivas e de raciocnio cientfico;

c) o desenvolvimento de habilidades experimentais e de resoluo de problemas;

d) o desenvolvimento de atitudes e valores;

e) a construo de uma imagem da cincia.

nessa proposta que ser elaborada uma metodologia que aborde as questes sociais do ensino. A nfase do psiclogo sovitico Lev Vigotsky (apud LEFARNOIS, 2008) est na cultura e na interao social, pois so envolvidas no desenvolvimento da conscincia humana.

Pelas palavras de Santos (2005, p. 10), Enquanto os mtodos anteriores mantinham um distanciamento entre sociedade e educao, a PHC mantm esse vnculo constantemente. Da os professores e alunos serem agentes sociais participando de relaes que vo alm dos muros da escola.A Pedagogia Histrico-Crtica (PHC), proposta por Saviani (1999 apud GASPARIN, 2003), utiliza trs fases do mtodo dialtico de construo do conhecimento escolar prtica, teoria, prtica -, partindo do nvel de desenvolvimento atual do aluno, trabalhando a zona de desenvolvimento imediato, para chegar a um novo nvel de desenvolvimento atual. O autor prope, ainda, cinco passos que estruturam a proposta de trabalho da PHC, que so: Partir do Social; Problematizao; Instrumentalizar; Catarse e Retorno Prtica Social. (SANTOS, 2005)

Essa forma de abordar o ensino muito se aproxima da Zona de Desenvolvimento Proximal (ou Potencial) apresentada por Vigotsky (SCRIMSHER; TUNDGE, 2003 apud LEFRANOIS, 2008; GASPARIN, 2003). Davydov (1995 apud LEFRANOIS, 2008) explica a zona de desenvolvimento proximal assim: O que a criana inicialmente consegue fazer apenas junto com adultos e seus iguais, e na sequncia o faz de forma independente, a zona proximal de desenvolvimento psicolgico. E, portanto, pode-se concluir que o professor aprende com a criana e sobre ela da mesma forma que a criana aprende por causa da ao do professor.

Para isso, torna-se necessrio apresentar novas metodologias que abordem a relao indivduo e sociedade, apresentada por Vigotsky, para otimizar a aula e tornar a aprendizagem de cincias mais significativa.

Para que se pudesse exemplificar a proposta metodolgica, escolheu-se o tema ensino de ondas, e os contedos ensinados sero os quatro conceitos bsicos de frequncia, amplitude, comprimento de ondas e velocidade de propagao. Para ensinar isso, utilizaremos o estudo de ondas sonoras e o efeito Doppler.

1 Momento: Prtica Social

Esse o momento em que o professor dever mostrar aos alunos vdeos, simulaes, informaes e textos que estejam de acordo com o cotidiano do aluno. O professor dever escolher materiais que potencializem a possibilidade de dvidas e perguntas. Por exemplo: uma simulao de efeito Doppler encontrado no Portal do Professor sobre a Fsica do Cotidiano, onde podemos estudar as questes de ondas sonoras de um emissor em movimento ou no com um receptor em movimento ou no.

Figura 01: Artigos e suas fundamentaes tericas, metodologias, resultados e comentrios. Fonte: MEC, 2012.2 Momento: ProblematizaoEsse o momento do debate, onde o professor dever se conscientizar daquilo que o aluno j sabe e aquilo que o aluno gostaria de saber. Uma gravao ou anotao dessas questes so feitas para que se possa retornar a elas no final dos momentos.

Em relao ao ensino de ondas, o professor pode emitir perguntas do tipo: Por que uma canoa no pode chegar perto de uma onda formada por um barco?, Por que uma onda sonora emitida por uma ambulncia aumenta quando se aproxima e diminui quando se afasta?, Como medir a distncia entre a emisso de uma onda e outra? ou Qual a relao que existe entre frequncia e velocidade?. Mediante a explicao do aluno sobre determinados problemas, pode-se fazer outras perguntas que confrontem os modelos utilizados pelos alunos nas respostas. Perguntas que iniciem com: E se..., Por que ento... e Como explicar isso....

3 Momento: InstrumentalizaoAqui o momento da prtica pedaggica do assunto, que pode ser o uso de um modelo para representar um determinado fenmeno a ser estudado. Este modelo pode no ser cientfico, mas ajuda os alunos a ter capacidade de responder a outras questes que se relacionem com seu cotidiano.

Um balde de gua que tenha esponjas pequenas ao seu redor pode funcionar como uma cuba de ondas, e a partir dele demonstrar como se relaciona perodo, frequncia, comprimento de onda e velocidade de propagao. importante aqui apresentar as equaes matemticas e o que quer dizer cada varivel da equao.

4 Momento: CatarseAqui o aluno dever fazer uma sntese sobre aquilo que ele aprendeu e aquilo que ele pensava, o que pode ocorrer por meio de um texto descritivo. O professor poder aproveitar esse momento como parte da avaliao do aluno. Outras atividades podero ser feitas, de forma que o aluno as utilize no momento da Problematizao.

No caso de ondas, perguntas que deem conta das diversas dimenses estudadas na Problematizao e Instrumentalizao. Perguntas relacionadas velocidade de propagao da luz; ultrassom; avio supersnico; aparelhos fonatrios; problemas de surdez; rea onde no se deve fazer barulho (hospitais e asilos); prioridades no trnsito relacionado a bombeiro, polcia e ambulncia podem fazer parte da Catarse.

5 Momento: Retorno prtica social

Com os conhecimentos adquiridos, o professor pode estudar problemas de sua regio que estejam de acordo com o contedo ministrado e distribuir aos alunos, que devero escrever um texto dissertativo mostrando uma forma de resolver o problema em questo.

Esses problemas podem ser: poluio sonora; leis ambientais e de trnsito que falem sobre o assunto; problema relacionado ao uso excessivo de ultrassom; e os problemas que os alunos gostariam de saber as respostas extradas do momento da Problematizao.Consideraes finais

Pode-se concluir que investigar metodologias que sejam adequadas para o ensino de Cincias um desafio para professores que dispem de pouco tempo para refletir sobre sua prtica pedaggica em sala de aula.

Considerando que o Ensino Mdio o momento de aprofundamento nos estudos do Ensino Fundamental, podemos concluir, a partir deste estudo, que o foco principal da pesquisa relacionada com metodologias do ensino de ondas est direcionado para os ensinos Mdio e Superior.

Pelo desafio que o professor tem em elaborar uma metodologia de ensino de Cincias, podemos considerar o quo difcil essas metodologias estarem em harmonia com as metas da educao cientfica descritas por Jimnez Aleixandre e Sanmart (1997 apud POZO; CRESPO, 2009).

Outra situao que pode ser concluda que existem poucos trabalhos que investiguem metodologias adequadas para ensinar esse contedo, e as que existem, considerando a pesquisa realizada, esto focadas na dimenso conceitual e, por vezes, considerando a dimenso procedimental do contedo/processo ensino-aprendizagem. Procurou-se, na metodologia proposta, abranger, alm dessas duas dimenses, a dimenso atitudinal.

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20 a 25 de janeiro de 2013