UEPS DE FÍSICA: EXPERIMENTOS COM O USO DE APLICATIVOS, TABLETS E SMARTPHONES
Sandro G. L. Prass – prof.sandroprass@gmail.com Colégio Murialdo Caxias do Sul Universidade de Caxias do Sul Rua Francisco Getúlio Vargas, 1130 Caxias do Sul - RS
Resumo: Questões científicas e tecnológicas desafiam nossa sociedade e a qualidade de vida é, e continuará sendo, afetada por essas questões. No entanto, o ensino científico, que tem sido oferecido em nossas escolas, tem se mostrado inadequado para que as pessoas saibam lidar com tais questões, conforme indicadores nacionais e internacionais como o PISA e o ENEM. Esse ensino não tem sido nem mesmo adequado para motivar os alunos a se interessarem por ciências e as consequências disso têm sido desastrosas. Isso demonstra a necessidade de se buscar novas formas de ensinar ciências. Assim, professores de ciências devem, portanto, adotar novas formas de ensinar, conforme as novas demandas deste ensino. É neste contexto que este artigo pretende apresentar a possibilidade de inovação nas aulas experimentais através do uso de aplicativos para smartphones e tablets. Palavras-chave: Experimentos, Física, Aplicativos, Tablets, Smartphones.
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INTRODUÇÃO
O baixo rendimento dos alunos do ensino fundamental e médio na disciplina de Física vem sendo recorrentemente apontado na literatura, em geral associado à falta de interesse nas aulas, essas são descritas por eles como sendo cansativas. Os professores, por sua vez, na sua grande maioria, reconhecem a falta de estrutura pedagógica dos ambientes de aprendizagem. Barros (BARROS, 2003, p. 29) defende a ideia de que em geral o ensino de Física no ambiente escolar, desde a oitava série do ensino fundamental, ou nono ano, até as séries finais do ensino médio, resume-se à apresentação simplificada de conceitos físicos associados a fenômenos pouco compreendidos pelos alunos e associado à apresentação de um conjunto de fórmulas que devem ser utilizadas na resolução de exercícios no momento da aplicação das provas e no vestibular. E assim, os alunos mantem-se distantes do real objetivo da Física, que é o de explicar os fenômenos que ocorrem na natureza. Os estudantes não conseguem fazer quase nenhuma associação entre o conteúdo estudado nas aulas com o seu cotidiano e a sua função nesse processo de ensino aprendizagem se resume a ser ouvinte durante as aulas e um aplicador de fórmulas durante as avaliações. Quadro este que acentua o desinteresse dos alunos pela aprendizagem da Física, pois segundo Ausubel (AUSUBEL, 1980), é indispensável para que haja uma aprendizagem significativa, que os alunos se predisponham a
aprender significativamente. Daí a importância de que o professor desperte a necessidade, a “sede” de aprender no aluno. Segundo Perrenoud, uma das dez novas competências para ensinar é a de estimular o desejo de saber dos alunos. No entanto, só se pode desejar saber, ler, calcular, falar, etc., quando essas competências se desenvolvem a partir de seu uso, na ação. Tarefa essa muitas vezes difícil de ser realizada pelo professor sem um planejamento e intencionalidade (AUSUBEL, 1980; PERRENOUD, 2000; MASETTO, 2003; VASCONCELLOS, 1995). Hodson (HODSON, 1994) destaca ainda que o único modo eficaz de aprender a fazer ciência é praticando a ciência de maneira crítica, pois fazer ou desenvolver uma determinada tarefa não quer dizer “aprender”. É fundamental “fazer” e tomar consciência do que se faz para “aprender” procedimentos e saber utiliza-los, como pressuposto básico para uma maior autonomia por parte dos estudantes. Pois o conhecimento apenas torna-se eficaz quando se transforma em habilidades, sejam elas manuais ou intelectuais (PAVIANI, 2003), daí da importância da participação ativa dos alunos no processo, pois o laboratório das ideias (debates) e experiências anteriores otimiza a aprendizagem. O aluno não pode ser apenas um espectador neste processo. A Física é uma ciência experimental, com a qual buscamos compreender como se processam os fenômenos naturais. A observação, controle e interpretação de eventos bem definidos são características fundamentais dessa ciência. Por mais abstratos e matemáticos que sejam, os modelos e leis da Física têm por objetivo descrever o comportamento de sistemas reais e prever o que ocorrerá em situações determinadas. Sob essa perspectiva o ensino da física não pode estar dissociado de experimentos e atividades práticas que relacionem aquilo que os alunos estudam ao mundo em que eles vivem. A educação é antes de mais nada, ação, práxis, decisão. Assim, falar “sobre” a educação, o ensino de Física, sem esse pressuposto é trair a própria natureza da educação (GADOTTI, 1982). Atividades de laboratório apropriadamente planejadas podem ajudar o estudante a dominar conceitos físicos difíceis e pouco familiares, que muitas vezes entram em conflito com as noções intuitivas e arraigadas derivadas do senso comum. Para atingir esse objetivo os trabalhos práticos devem ter um desenvolvimento relativamente livre, permitindo ao aluno discutir e compreender o propósito da atividade, formular hipóteses e previsões sobre o que deve acontecer. No entanto, até agora, professores ficam a termômetros, cronômetros, trenas e dinamômetros na hora de elaborar os seus experimentos, pois o acesso a instrumentos medida capazes de fazer leituras mais sofisticadas são inacessíveis devido ao seu alto custo. É neste contexto que surgem, para realização de experimentos didáticos, os tablets e smartphones que resolvem o problema da detecção, coleta, armazenamento e apresentação de dados. Onde, a montagem e execução dos experimentos explora possibilidades de uso desses aparelhos que os tornam particularmente atraentes em atividades práticas escolares: sensores variados e de fácil acesso, alta portabilidade, difusão entre os jovens. Com tablets e smartphones, inúmeros experimentos podem ser realizados durante aulas de física no ensino médio e fundamental, abordando temas como cinemática, dinâmica, eletromagnetismo, óptica e ondas sonoras, espectro da luz visível, difração, refração, etc. A maioria destes equipamentos possuem sensores capazes de medir inúmeras grandezas físicas de interesse, tais como acelerômetro, magnetômetro, câmera, microfone, giroscópio, luxímetro e outros sensores que podem ser facilmente usados em atividades experimentais nas salas de aula.
Como os aparelhos são amplamente difundidos entre os jovens em idade escolar, tanto alunos do ensino público quanto do particular, tais facilidades eliminam, na maioria dos casos, a necessidade de um espaço próprio para realização de atividades experimentais, tornando a sala de aula muito mais versátil e atraente para o aluno. A utilidade dos tablets e smartphones para o ensino de física vem sendo gradativamente reconhecida por professores de ciências, matemática, física e química por todo o mundo, e há um número crescente de relatos descrevendo atividades práticas bem sucedidas com esses aparelhos.
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DESENVOLVIMENTO
O objetivo deste artigo é apresentar uma atividade experimental que utiliza tablets e smartphones no estudo de fenômenos ondulatórios, no estudo do som, que foi aplicada a professores de Ciências e Física de escolas públicas durante o III Simpósio de Ensino de Ciências e Matemática da Serra Gaúcha (III SECINSEG), promovido pelo Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática e pelo projeto Engenheiros do Futuro e organizado pelo Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade de Caxias do Sul (UCS) junto com a 4ª Coordenadoria Regional de Educação (4ª CRE). São apresentadas três atividades experimentais, em que foi utilizado o aplicativo para tablets e smartphones com sistema operacional Google Android, ambos gratuitos e de fácil acesso. 2.1 Metodologia A proposta pedagógica de aprendizagem foi aplicada a cinco professoras de ciências e física de escolas públicas do ensino fundamental e médio de Caxias do Sul e de Flores da Cunha, organizadas espontaneamente em duas equipes (uma de três e outra de duas professoras). Todas as atividades foram desenvolvidas no laboratório de física aplicada na sala 317 do bloco G. Após a apresentação das pessoas presentes na oficina é feita a apresentação dos objetivos e justificativas da oficina durante aproximadamente trinta minutos. Passada a fase introdutória são propostas alguns questionamentos a cerca do tema que será abordado, que serão respondidos em duplas. São perguntas tais como: O som é uma forma de energia? O som se propaga no vácuo? O som é uma onda mecânica ou eletromagnética? O que é um isolante acústico? O que diferencia um som grave de um agudo? Qual a velocidade do som? Que fatores interferem na velocidade de propagação do som? Respondidas as perguntas propostas, as respostas às mesmas são compartilhadas entre os participantes da oficina. Momento este que ocorre uma troca de informações e saberes a cerca das propriedades do som e da sua propagação. Em seguida, é apresentado através de uma folha de orientações quais as atividades e procedimentos para que sejam respondidas experimentalmente três questionamentos sobre a propagação do som, utilizando tablets e smartphones como instrumentos de emissão de sons de frequências definidas pelos participantes da oficina e suas respectivas intensidades sonoras em diferentes situações. Todas as atividades práticas foram realizadas pelas participantes da oficina, orientadas pelo ministrante, onde se teve o cuidado de orientar para que todas as professoras manuseassem os aparelhos e utilizassem os aplicativos.
Ao término de cada um dos experimentos as alunas se reuniam nas equipes para a discussão dos resultados e resolução das perguntas existentes na folha de orientações. Por fim, os resultados e conclusões das duas equipes eram socializados. 1ª Atividade: De que forma um som perde potência à medida que nos afastamos da sua fonte? Determinar experimentalmente (e quantitativamente) o quanto a intensidade de um som diminui à medida que nos afastamos da fonte, ou seja, mediremos a intensidade sonora de um determinado som de frequência e intensidade original constante, de metro em metro a partir da fonte emissora para o preenchimento de uma tabela e análise dos dados. Material necessário: dois smartphones e uma trena. Aplicativos: Decibelímetro Sound Meter para medir a intensidade do som e o Tuning Fork para a emissão dos sons com frequência definida. Realizar a atividade com um som grave (menor frequência = 300 Hz) e com um agudo (maior frequência = 600 Hz). Os valores da intensidade do som medidos a cada metro de afastamento da fonte do som devem ser preenchidos na Tabela 1 a seguir.
Tabela 1 – Intensidade sonora medida a cada metro da fonte do som (em dB). Frequência
0m
1m
2m
3m
4m
5m
6m
7 m
Com base nos dados coletados, pede-se: (1) O que pode ser percebido? (2) A frequência interfere na capacidade de propagação do som? (3) De que forma a intensidade sonora (volume) varia à medida que nos afastamos da sua fonte? (4) Que fenômeno físico foi identificado?
Figura 1 – Professoras de Ciências e Física realizando medições da intensidade do som com um tablete durante oficina no SECIMSEG/2014
2ª Atividade: Qual a capacidade que o som tem para contornar obstáculos e se propagar de um ambiente para outro? (Capacidade de Difração) Determinar experimentalmente (e quantitativamente) se há diferença na capacidade de um som contornar obstáculos e se propagar de uma sala para outra ou de uma sala para um corredor entre um som grave e um som agudo. Mediremos para estas duas frequências de som emitido em um ambiente e o quanto da intensidade original chega a outro ambiente (sala ou corredor). Material necessário: dois smartphones. Aplicativos: Decibelímetro Sound Meter para medir a intensidade do som e o Tuning Fork para a emissão dos sons com frequência definida. Realizar a atividade com um som grave (menor frequência = 300 Hz) e com um agudo (maior frequência = 600 Hz). Os valores da intensidade sonora na fonte e no outro ambiente devem ser registrados na Tabela 2 a seguir. Tabela 2 – Intensidade do som na fonte e em um segundo ambiente (em dB). Intensidade do som na fonte (sala 1) Som Grave f= Som Agudo
Intensidade do som no outro ambiente (sala 2 ou corredor)
Variação percentual (I1 – I2)/ I1 x100 _____% do som chegou no outro ambiente _____% do som
f=
chegou no outro ambiente
Com base nos dados coletados, pede-se: (1) A frequência do som interfere na sua capacidade para contornar obstáculos? (2) Qual contornou melhor o obstáculo imposto? (3) Que fenômeno físico foi identificado? 3ª Atividade: Qual a capacidade do som para atravessar obstáculos (paredes e portas)? (Capacidade de Refração) Determinar experimentalmente (e quantitativamente) a capacidade do som de atravessar obstáculos como paredes ou portas (refração), verificando ainda se há alguma diferença nessa capacidade entre um som grave e um som agudo. Mediremos para estas duas frequências de som emitido por uma fonte de intensidade constante a intensidade sonora percebida do lado de fora da sala de aula, com a porta fechada, e na sala do lado com a porta fechada, tendo como obstáculo a parede de concreto. Material necessário: dois smartphones. Aplicativos: Decibelímetro Sound Meter para medir a intensidade do som e o Tuning Fork para a emissão dos sons com frequência definida. Realizar a atividade com um som grave (menor frequência = 300 Hz) e com um agudo (maior frequência = 600 Hz). Os valores da intensidade sonora na fonte e no outro ambiente devem ser registrados na Tabela 3 a seguir. Tabela 3 – Intensidade do som na fonte e em um segundo ambiente (em dB). Frequência do Som emitido
Intensidade no ambiente 1 (na fonte)
Intensidade no ambiente 2
Com base nos dados coletados, pede-se: (1) Há diferença de capacidade do som de atravessar obstáculos entre o som grave e o agudo? (2) O tipo de obstáculo interfere na capacidade do som de atravessar obstáculos? (3) Que fenômeno físico foi identificado?
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CONCLUSÃO
Através das práticas as participantes da oficina realizaram observações diretas e utilizaram o tempo todo seus celulares e tablets, contribuindo assim para a alfabetização científica, na medida em que permitem, de modo sistemático, mediar o conhecimentos com o uso de dispositivos eletrônicos para melhorar a aprendizagem sobre os temas propostos.
As professoras participaram ativamente da aula, expondo suas dúvidas, sugerindo atividades, discutindo possibilidades e hipóteses a cerca do estava sendo realizado. Além de fortalecer o espirito crítico ao proporcionar fortes discussões a cerca dos resultados obtidos no momento de responder aos questionamentos propostos no fim de cada atividade. Percebeu-se que ocorreram momentos de intensa aprendizagem durante as tentativas de resolução dos questionamentos e dos resultados das práticas, pois três das cinco professoras tinham um conhecimento restrito da física que estava sendo envolvida nos experimentos, o que proporcionou as participantes oportunidade de trocarem conhecimentos. Quatro das cinco professoras afirmaram que jamais utilizaram aplicativos para tablets e smartphones nas suas aulas e todas afirmam que irão aplicar as atividades nas suas aulas, incluindo também a possibilidade de envolver uma análise percentual das variações de intensidade sonora nas atividades e até mesmo a construção de gráficos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AUSUBEL, D. P.; NOVAK, J. D.; e HANESIAN, H. Psicologia Educacional. Rio de Janeiro, Interamericana, 1980. GADOTTI, Moacir. A Educação contra a Educação. Rio de Janeiro: Paz e Terra, 1982. HODSON, D. Hacia un enfoque más crítico Del trabajo de lalaboratorio. Enseñanza de las Ciencias, v. 12, n 3, p. 299313, 1994. MASETTO, Marcos Tarciso. Didática: a aula como centro. FTD, 2003. PAVIANI, Jayme. Ensinar Deixar Aprender. Porto Alegre: Edipucrs, p.29, 2003. PERRENOUD, Philippe. 10 Novas Competências para Ensinar. Porto Alegre: Artmed, 2000. VASCONCELLOS, C. S. Planejamento Projeto de Ensino-Aprendizagem e Projeto Político-Pedagógico. São Paulo: Libertad, 2012.