“COMO FUNCIONA UM FORNO MICRO-ONDAS?”
PRODUÇÃO DE UM RECURSO DIDÁTICO PARA O ENSINO DE
FÍSICA
Rodrigo Gonçalves Ferreira da Silva – [email protected]
Roseli Constantino Schwerz– [email protected]
Natalia Macedo Neves Deimling – [email protected]
Cesar Vanderlei Deimling – [email protected]
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Campo Mourão - Paraná
Resumo: Considerando as dificuldades apresentadas pelos estudantes em relacionar alguns
dos conteúdos abordados, especialmente nas disciplinas da área de ciências exatas, à prática
cotidiana, objetivamos com este trabalho relatar o processo de produção de um vídeo que
visa contribuir para a articulação entre conhecimentos científicos e fenômenos cotidianos
para o desenvolvimento do processo de ensino-aprendizagem. Assim, tomando como base
alguns conteúdos de física, tais como ondas eletromagnéticas e dipolo elétrico, esse vídeo
discute o princípio de funcionamento de um forno micro-ondas. Para a produção desse
recurso didático foi utilizada a técnica stop motion, na qual uma série de fotografias
levemente diferenciadas de um mesmo objeto é apresentada em um curto intervalo de tempo
entre elas, tendo em vista simular o movimento. Durante o processo, foram capturadas fotos
de desenhos artesanais e, com o auxílio de softwares de edição, foi possível elaborar uma
animação com uma narrativa inclusa. Além disso, para a discussão dos conteúdos e
compreensão dos fenômenos exemplificados, foram levantadas ao longo do vídeo questões de
ordem conceitual, científica e história, as quais visavam relacioná-los às possíveis
curiosidades e dúvidas dos alunos, tendo como base uma teoria crítica de educação.
Consideramos que esse vídeo pode ser utilizado por professores da educação básica como
recurso didático para o trabalho com esses conteúdos de física. Neste caso, o mesmo poderia
ser trabalhado no momento de síntese dos conteúdos, no qual os alunos são chamados a
analisá-los em diferentes situações concretas.
Palavras Chaves: Recurso didático, Educação básica, Fenômenos físicos.
1
INTRODUÇÃO
A discussão sobre a importância da relação entre o conhecimento científico e o cotidiano na
formação escolar tem permeado diversos estudos e pesquisas de diferentes áreas do
conhecimento. Todavia, a despeito dos diferentes estudos e análises já realizadas ou em
andamento, observamos ainda que, em muitas situações, os conteúdos estudados em âmbito
escolar são trabalhados de forma desconexa da prática social, o que, frequentemente, faz com
que os estudantes apresentem algumas dificuldades em relacionar os conteúdos curriculares à
realidade cotidiana.
Sabemos que tais dificuldades não estão relacionadas apenas a forma como o professor
desenvolve os conteúdos em sala de aula, uma vez que essa forma depende, direta ou
indiretamente, dos princípios e concepções, das finalidades e das condições objetivas e
subjetivas que norteiam e permeiam a educação escolar e, mais especificamente, o processo
de ensino-aprendizagem. Entretanto, partindo do princípio de que a educação, ainda que
elemento determinado, não deixa de influenciar o elemento determinante, consideramos que a
forma como os conteúdos são desenvolvidos em sala de aula também necessitam ser
ponderados no momento de análise desse processo, tendo em vista, também, a transformação
das concepções, finalidades e condições que estão postas. Assim, se consideramos a
necessidade de um ensino que vise à articulação entre teoria e prática, precisamos igualmente
pensar em algumas das condições materiais que são necessárias para que tal articulação seja
favorecida dentro desse contexto.
Nesse sentido, objetivamos com esse trabalho discutir o processo de elaboração de um vídeo
que, tendo como base alguns conteúdos de física, visa contribuir para essa tão necessária
articulação entre conhecimentos científicos e fenômenos cotidianos, constituindo-se como um
dos muitos recursos e instrumentos mediadores que podem ser utilizados por professores e
alunos no momento de discussão, análise e problematização dos conteúdos abordados em sala
de aula.
Essa relação dialética entre os conhecimentos científicos e cotidianos e o papel da educação
na elaboração de saberes sistematizados é o foco de discussão da abordagem HistóricoCrítica, desenvolvida por Dermeval Saviani e discutida por aqueles que a defendem
(LIBÂNEO, 2002; GASPARIN, 2003) enquanto abordagem do processo de ensinoaprendizagem. Baseada nos princípios do Materialismo Histórico-Dialético de Marx e Engels
e considerando os fundamentos da Psicologia Histórico-Cultural de Vigotski, essa pedagogia
argumenta que o pensamento analítico deve tomar como ponto de partida e de chegada a
prática dos homens historicamente situados. Em sua teoria, Saviani (2009) defende que
professor e alunos devem ter como ponto de partida da ação educativa os problemas postos
pela prática social. No momento inicial de discussão desses problemas são considerados os
conhecimentos prévios e de senso comum trazidos pelos alunos. Todavia, a partir da
problematização das questões postas pela prática social em suas diferentes dimensões e da
apropriação dos instrumentos teóricos e práticos necessários ao equacionamento desses
problemas, esses conhecimentos são transformados em saber científico, sistematizado, sendo
uma expressão elaborada da nova forma de entendimento da prática social a que se ascendeu.
Trata-se, para o autor, da efetiva incorporação dos instrumentos culturais, transformados
agora em elementos ativos de transformação social.
Tomando como referência os princípios e pressupostos que fundamentam essa abordagem,
foram apresentadas no vídeo algumas questões que estivessem relacionadas a alguns dos
fenômenos físicos presentes no cotidiano, os quais, frequentemente, não são articulados ao
conhecimento teórico, científico e, na maioria dos casos, abstrato das teorias utilizadas na
disciplina de física. Em muitos casos, essa disciplina foca apenas a linguagem matemática, a
qual, sem dúvida, é imprescindível para a compreensão dos conteúdos; todavia, quando
trabalhada sem a devida contextualização com o fenômeno físico e com as diferentes
dimensões que o caracterizam, pode prejudicar a compreensão ampla e global sobre tais
conteúdos e afasta-los da prática social. Esse é o caso, por exemplo, dos conteúdos de dipolo
elétrico e ondas eletromagnéticas, os quais, além de muitos pré-requisitos matemáticos,
exigem a compreensão de elementos que não são visivelmente perceptíveis ou palpáveis em
nosso dia a dia, tais como átomos, carga elétrica, torque e conservação de energia, os quais,
porém, se encontram presentes no funcionamento de um forno micro-ondas, por exemplo.
Sendo assim, a produção de recursos didáticos que visem favorecer essa articulação entre
conteúdos abstratos e realidade concreta torna-se um importante instrumento tanto para a
internalização do conhecimento científico quanto para compreensão do contexto imediato e
mediato.
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OBJETIVOS
Objetivamos com este trabalho relatar o processo de produção de um vídeo que, constituindose como recurso didático-pedagógico, visa contribuir para a compreensão de alguns dos
conteúdos físicos e, mais especificamente, dos conteúdos relacionados ao funcionamento de
um forno micro-ondas, tendo em vista sua articulação e problematização com alguns dos
fenômenos físicos presentes em nosso dia a dia em diferentes dimensões.
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MATERIAIS E MÉTODOS
O vídeo relatado faz parte de um Projeto de Ensino denominado “Objetos de aprendizagem
para o ensino de Física”, desenvolvido por professores e estudantes da Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, campus Campo Mourão (UTFPR - CM), e que tem por
objetivo o desenvolvimento de objetos de aprendizagem que abordem conteúdos da disciplina
de física e os relacionem às diferentes situações cotidianas. De acordo com o Institute of
Electrical and Electronic Engineers (IEEE), os objetos de aprendizagem são definidos como
"qualquer entidade, digital ou não digital, que possa ser utilizada, reutilizada ou referenciada
durante o aprendizado suportado por tecnologias". Esses recursos podem assumir diferentes
formatos como textos, imagens, simulações, animações etc., mas, para que possam contribuir
para o processo de aquisição de conhecimento, é necessário que haja um propósito
educacional para sua utilização.
E este foi o propósito deste trabalho. Em um primeiro momento, foi realizada uma série de
reuniões entre o aluno bolsista do projeto do projeto e seus orientadores, a fim de que fosse
possível selecionar alguns temas da física que seriam interessantes de serem abordados em
uma animação e que pudessem se relacionar e ser explicados a partir da compreensão e
problematização de eventos cotidianos. Dentre os temas sugeridos pelo próprio bolsista, os
conteúdos físicos envolvidos ao funcionamento de um forno micro-ondas foram escolhidos. A
justificativa para a escolha desse tema reside no fato de que muitas vezes os estudantes não
percebem o quanto os objetos e situações rotineiras podem estar relacionados aos conceitos
estudados em âmbito escolar. Após isso, selecionado o conteúdo, novas reuniões foram
realizadas no intuito de discutir quais processos e explicações seriam abordadas para a
produção deste material, bem como de elaborar o planejamento da atividade.
O planejamento da atividade foi realizado tendo como base os princípios e pressupostos que
fundamentam a Pedagogia Histórico-Crítica (SAVIANI, 2009; GASPARIN, 2003). Conforme
essa abordagem, o pensamento analítico deve tomar como ponto de partida e de chegada a
prática dos homens historicamente situados. Assim, nesse momento de planejamento, foram
discutidos os pré-requisitos que seriam necessários para a compreensão do conteúdo que seria
abordado no vídeo. Em seguida, com o objetivo de partir da prática social, foram discutidos
os saberes de senso comum que os estudantes do ensino médio poderiam apresentar sobre o
conteúdo, bem como algumas questões que poderiam se configurar como curiosidade sobre o
mesmo. Por meio dessa discussão, foram selecionadas as questões que serviriam de base para
a problematização do conteúdo, tendo como ponto de partida alguns fenômenos da realidade.
Tal problematização abrangia diferentes dimensões do conteúdo, tais como a dimensão
conceitual, científica, histórica e de saúde.
Dando continuidade ao planejamento do vídeo, numa sucessão de reuniões, o estudante, sob
orientação dos professores orientadores do projeto, elaborou uma síntese sobre o conteúdo
que seria abordado, tendo em vista as dimensões selecionadas para discussão. Para tanto,
foram utilizadas algumas obras, tais como HALLIDAY (2009), FUKE (2007), LUZ e
ÁLVARES (2007). A partir dessa síntese, foi elaborada a narrativa que seria utilizada na
animação e, em seguida, foram discutidos os recursos e instrumentos que seriam necessários
para a elaboração do vídeo. Os principais recursos utilizados foram: folhas sulfite, materiais
para desenho, microfone para a captação da narrativa, softwares de edição de imagem e
produção de vídeos, uma câmera digital para captura das imagens e um suporte para sua
fixação (figura 1) – sendo este último confeccionado pelo próprio aluno bolsista.
Figura 1: Foto da câmera sobre seu suporte, focando alguns desenhos iluminados por uma
luminária.
Após a organização dos recursos, partiu-se para a etapa de produção do vídeo, na qual foi
utilizada a técnica stop motion. De modo geral, essa técnica utiliza uma série de fotografias
diferenciadas de um mesmo alvo que, quando passadas em um curto intervalo de tempo,
simulam o seu movimento. Além disso, todos os desenhos utilizados no vídeo foram
elaborados pelo bolsista, o que o caracteriza como uma produção integralmente artesanal. Ao
longo do processo, foram capturadas fotos desses desenhos e, com o auxílio de softwares de
edição, foi possível elaborar a animação com uma narrativa de fundo. Tal narrativa, baseada
na síntese anteriormente elaborada, foi gravada em um estúdio de gravações da UTFPR - CM.
O vídeo, intitulado “Como funciona um forno micro-ondas” possui, ao todo, 4min20seg de
duração e aproximadamente de 570 imagens.
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RESULTADOS
Tendo em vista discutir as principais ideias que fundamentam os conteúdos relacionados ao
funcionamento do forno micro-ondas, o vídeo produzido apresenta questões que visam
articulá-lo a algumas situações e fenômenos físicos cotidianos em suas diferentes dimensões.
Inicialmente, de acordo com o planejamento elaborado para sua produção, foram levantados
alguns pré-requisitos que seriam necessários à compreensão dos conteúdos abordados, tais
como os conceitos de carga elétrica, torque e conservação de energia.
Tomando como base as questões abordadas no planejamento da atividade, a animação tem
início com uma pergunta ao expectador: “Como funciona um forno micro-ondas?” A partir
deste questionamento, o vídeo inicia a discussão mostrando o processo de aquecimento de um
forno tradicional e salientando o fato de o forno micro-ondas utilizar, ao contrário do
primeiro, apenas a energia elétrica para o seu funcionamento. A Figura 2 representa a
sequência de imagens utilizadas no vídeo sobre essa discussão:
Figura 2: Imagens utilizadas na comparação entre os processos de aquecimento do fogão
convencional e do forno micro-ondas - ordenadas da direita para a esquerda e de cima para
baixo.
Dando continuidade à discussão, o vídeo prossegue abordando a dimensão histórica
relacionada à origem do forno micro-ondas. De acordo com Sanseverino (2002), seu princípio
de funcionamento foi descoberto por Percy L. Spencer enquanto trabalhava em um projeto de
desenvolvimento de radares na época da Segunda Guerra Mundial. Segundo o ator, Spencer
notou o derretimento de uma barra de chocolate contida em seu bolso durante os testes nos
equipamentos e, com isso, relacionou o efeito de aquecimento com a incidência das ondas
eletromagnéticas.
As imagens que representam essa discussão no vídeo podem ser observadas na Figura 3:
Figura 3: Descoberta acidental de que as micro-ondas poderiam ser utilizadas no processo
de aquecimento de alimentos.
Em seguida, tendo em vista introduzir a dimensão conceitual e científica do conteúdo, a
animação segue apresentando os dois principais conceitos-base para a compreensão do
funcionamento de um forno micro-ondas: (1) dipolo elétrico e (2) ondas eletromagnéticas.
Na figura 4 podemos observar a sequência de imagens utilizadas para a explicação sobre a
constituição das ondas eletromagnéticas e as situações nas quais podem ser encontradas:
Figura 4: Constituição de uma onda eletromagnética e sua presença na utilização de
equipamentos cotidianos.
No vídeo, as ondas eletromagnéticas são apresentadas como sendo constituintes de campos
elétricos e campos magnéticos oscilantes. Tendo em vista construir uma ponte entre os
possíveis conhecimentos prévios e cotidianos do espectador e o conhecimento científico, o
vídeo exemplifica algumas situações nas quais as ondas eletromagnéticas estão presentes
como, por exemplo, nos meios de comunicação, tais como aparelhos de rádio, televisores e
telefones celulares. Com base nessa discussão, as micro-ondas são explicadas no vídeo como
ondas eletromagnéticas com pequenos comprimentos de onda, o que justifica sua
denominação.
Em seguida, o vídeo aborda o conceito de dipolo elétrico explicando o torque produzido sobre
ele por um campo elétrico, na tendência de se alinharem. Nesse momento, a molécula de água
é então apresentada como um dipolo, uma vez que, devido a sua constituição, é mais positiva
do lado no qual se encontram os dois átomos de hidrogênio e mais negativa no lado oposto.
Algumas imagens utilizadas para essa discussão das dimensões conceitual e científica do
conteúdo podem ser observadas na Figura 5.
Figura 5: Abordagem do conceito de dipolo elétrico, a molécula polar da água, e o
movimento de rotação de um dipolo elétrico na tendência de se alinhar ao campo elétrico
presente.
Como discutido no vídeo, as ondas eletromagnéticas utilizadas no forno micro-ondas oscilam
continuamente. Na mesma frequência, as moléculas da água se movem, a fim de se alinharem
aos campos elétricos e magnéticos da onda incidente. Graças a estas contínuas rotações,
verificamos o aumento de temperatura do corpo que contém água, já que a temperatura de um
corpo está diretamente relacionada ao grau de agitação de suas moléculas e átomos,
(BARBOZA et al., 2001).
Prosseguindo à discussão, o vídeo esclarece a função do revestimento metálico presente no
forno de micro-ondas. Nesse momento, é explicado que tal revestimento é necessário para o
melhor desempenho do aparelho, uma vez que proporciona as reflexões das micro-ondas
eletromagnéticas nas paredes de metal, protegendo as pessoas que estiverem próximas desse
objeto. Com isso, problematizamos também a dimensão de saúde implicada na discussão do
conteúdo, tendo em vista, novamente, relacioná-lo à realidade cotidiana.
Ao final, após as discussões e problematizações sobre o conteúdo, o vídeo retorna à questão
inicialmente apresentada, discutindo como a energia elétrica que alimenta o aparelho pode se
transformar em energia térmica responsável por aquecer os alimentos e bebidas. Com isso, o
narrador busca mostrar ao expectador a importância da física para a compreensão da realidade
prática e para a transformação de uma compreensão muitas vezes confusa e fragmentada
dessa realidade para uma visão mais organizada e científica da mesma, tendo em vista suas
diferentes dimensões. Ao longo de todo esse processo, a realidade cotidiana foi, portanto,
tomada como ponto de partida (momento no qual as ideias se apresentam a nível se senso
comum) e de chegada (momento em que as ideias se apresentam nível de consciência
científica, sintética) do pensamento analítico.
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CONCLUSÕES
Com este vídeo, buscamos apresentar uma alternativa viável de produção de recursos
didáticos para o ensino de física. Neste caso particular, sua produção favoreceu a
aprendizagem do bolsista, uma vez que, por meio deste, o estudante pode aprofundar seus
conhecimentos sobre o conteúdo abordado e, colocando-se também no papel de mediador,
refletir sobre as possibilidades de transformá-lo com conteúdo de ensino. Além disso, este
trabalho lhe permitiu analisar problemas e propor meio de contorná-los; demonstrar sua
criatividade; desenvolver maneiras de organizar e expor suas atividades e desenvolver o senso
crítico e a responsabilidade sobre o desenvolvimento de um trabalho. Assim, pode-se
considerar que esta atividade contribuiu de maneira significativa para sua formação
acadêmica. Da mesma forma, o desenvolvimento deste trabalho possibilitou o trabalho
colaborativo entre os envolvidos no projeto, os quais objetivaram, igualmente, a
aprendizagem daqueles que fizerem uso deste recurso.
Consideramos que esse vídeo possa ser utilizado por professores da educação básica como
recurso didático para o trabalho com esses conteúdos em sala de aula. Neste caso, o mesmo
poderia ser trabalhado no momento de síntese dos conteúdos, no qual os alunos são chamados
a analisá-los em diferentes situações concretas.
Todavia, é importante que sua utilização esteja associada a uma discussão abrangente e
aprofundada sobre os conteúdos abordados e à atuação mediadora do professor, uma vez que
este recurso, por si só, não garante a aprendizagem desses conteúdos. Ao contrário, este vídeo
deve ser tomado como um dos muitos recursos que podem ser utilizados pelos professores no
momento de problematização de tais conteúdos, tendo em vista sua relação indissociável com
a prática humana e social.
É importante ressaltar que os procedimentos metodológicos utilizados neste projeto podem
também ser replicados em outras situações de ensino, por outros professores e alunos tanto do
ensino superior quanto do ensino médio.
Este projeto de produção de objetos de aprendizagem continua em desenvolvimento, tendo
sempre como foco a abordagem de conteúdos da disciplina de Física e sua problematização a
partir de situações práticas da realidade cotidiana. Futuramente, todos os vídeos produzidos
serão disponibilizados em uma web site para o acesso da comunidade.
Agradecimentos
Este trabalho teve o apoio financeiro da Pró-Reitoria de Graduação e Educação Profissional
da UTFPR, de acordo com o Edital 021/2013, bem como a colaboração da Coordenação de
Tecnologia na Educação da UTFPR, câmpus Campo Mourão.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BARBOZA, A. C. R. N; Aquecimento em um forno micro-ondas/Desenvolvimento de alguns
conceitos fundamentais; Quim. Nova, Vol. 24, No. 6, 901-904, 2001.
FUKE, Luiz Felipe. Alicerces da Física. Eletricidade, física moderna, análise dimensional.
Vol. 3. Editora Saraiva, 2007.
GASPARIN, J. L. Uma didática da Pedagogia Histórico-Crítica. 2 ed. Campinas/SP:
Autores Associados, 2003. (Coleção educação contemporânea).
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. Vol. 3. 8 ed. Editora
LTC, 2009.
IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers. Learning Technology Standards
Committee (LTSC). Learning Objects Metadata (LOM). Disponível
em:<http://www.ieeeltsc.org>. Acesso em 05 de junho de 2012.
LIBÂNEO, J. C. Democratização da escola pública: a pedagogia crítico-social dos
conteúdos. 25. ed. São Paulo: Loyola, 2010. 149 p.
LUZ, A. M. R.; ÁLVARES, B. A. Física: volume único. 2. ed. São Paulo, SP: Scipione, 2007
SANSEVERINO, A.M. Microondas em síntese orgânica. 2002. Disponível em:
<http://www.scielo.br/pdf/qn/v25n4/10542.pdf>. Acesso em 22 Ago 2014.
SAVIANI, D. Escola e Democracia. Teorias da educação, curvatura da vara, onze teses sobre
educação e política. 41 ed. rev. – Campinas, SP: Autores Associados, 2009. (Coleção
polêmicas do nosso tempo, 5).
"HOW A MICROWAVE OVEN WORKS?"
PRODUCTION OF A DIDACTIC RESOURCE FOR TEACHING
PHYSICS
Abstract: Considering some of the difficulties presented by the students to relate the science
concepts discussed in the classroom, especially in subjects in the field of exact sciences, to the
everyday practice. We aim with this work describe the process of producing of a video that
contribute to the relationship between scientific knowledge and everyday phenomena to the
development of the teaching-learning process. Thus, based on some physics content, such the
electromagnetic waves and electric dipole, this video discusses the principle of operation of a
microwave oven. For the production of this teaching resource, we used the technique “stop
motion”, in which a number of photographs are captured of the same object with his position
slightly changed, after that, the images are shown in a short time interval, passing the
sensation of movement. During the process, were captured photos of handmade designs and,
with the help of editing software, it was possible to create an animation with an pedagogical
narrative included. In addition to discussing the content and the examples of the physics
phenomena responsible for the functionality of the microwave, were raised throughout the
video some issues of order conceptual, scientific and historical, which sought to relate them
to possible curiosities and questions from students. Therefore, we consider that this type of
material can be used by teachers of basic education, as a teaching resource to work with this
kind of concept. In this case, the same could be working at the time of synthesis of the
contents, in which students are invited to analyze them from different perspectives.
Key-words: Didactic resource, Basic education, Physical phenomena.