LABORATÓRIO DIDÁTICO E COMPACTO
EXPERIMENTAL DA MECÂNICA
PARA O ENSINO
BÁSICA
Giselia Andrea Lopes Pinheiro'
Regina Célia de Sousa"
RESUMO
Mediante a realidade atual do Ensino da Ciência Física nas escolas de
ensino médio, propõe-se implementar o mesmo através do Laboratório
Didático e Compacto para o Ensino Experimental da Mecânica Básica,
onde as atividades possuem contexto construtivista interacionista
vivencial, podendo ser realizadas em laboratórios convencionais ou
na própria sala de aula e cujas potencialidades abrangem todos os
requisitos do Ensino da Mecânica Básica.
Palavras-chave: Física, mecânica, instrumentação
ABSTRACT
By means of the current reality of Physics Teaching in the average
education, he intends to implement the same through a Didactic and
Compact Laboratory for the Experimental Teaching of Basic
Mechanics, where the activities possess context Construti vista
Interacionista Vivencial (CVI), could be accomplished in conventional
laboratorie or in the own class room and whose potentialities embrace
all the requirements of the Teaching of Basic Mechanics.
Key-Words: Physics, mechanics, instrumentation
1 INTRODUÇÃO
Em uma abordagem interacionista
do ensino-aprendizagem cabe ao aluno
construir seu próprio saber a partir de
vivências livremente estabelecidas segundo seus interesses e desejos.
Partindo de uma filosofia Vivencial
Carvalho Neto (1999, p.1-200), do fazer para aprender, há necessidade da
introdução de um Sistema de Ensino
apoiado em atividades práticas e
interativas. Com a utilização de métodos experimentais, o aprendizado das
ciências poderá ser conduzido de forma a estimular a efetiva participação e
responsabilidade social dos alunos, que
poderão vivenciar os fenômenos através de experimentações, permitindo a
compreensão de conceitos, leis, relações e sua utilização no cotidiano.
Dentre algumas propostas de
*Licenciada em Física pela Universidade Federal do Maranhão, CINTRA
**Doutora em Ciência e Engenharia de Materiais, Departamento
de Fí ica, Universidade
Maranhão
Cad. Pesq., São Luís, v. 12, n. 112, p. 53-61, jan.rdez: 2001.
Federal
do
53
Y"
melhoria do ensino das ciências, tomando-o vivencial, tem-se o Grupo de
Reelaboração do Ensino de Física GREF (1990, p.1-306) cuja idéia principal é partir de situações do dia-a-dia,
evidenciando a Física no cotidiano.
Nela, a abordagem experimental procura apresentar a Física de forma que
sejam claras sua relevância prática e
sua universalidade, tomando significativo o aprendizado científico mesmo
para alunos cujo futuro profissional não
dependa diretamente dessa ciência,
dando a todos condições de acesso a
uma compreensão conceitual e formal
consistente, essencial para sua formação.
O presente trabalho propõe a
melhoria do Ensino da Física nas Escolas de Ensino Médio, baseada na utilização do Laboratório
Didático e
Compacto para o Ensino Experimental
da Mecânica Básica (LDCEEMB).
Essa abordagem constitui uma interface
entre o ensino experimental formal Arribas (1988, p.l-l06);
Máximo e
Alvarenga (1997, p.1-394); Zaro;
Borchardt; Moraes (1981, p.1-195) e a
proposta do GREF. O LDCEEMB, reúne um conjunto de recursos dedicados a gerar fenômenos, detectá-los e
medi-los, cujas potencialidades abrangem todos requisitos do Ensino da Mecânica Básica.
O LDCEEMB foi confeccionado
com materiais simples e de baixo custo. Essa tecnologia permite que todos
tenham acesso a ela, e as experiências
realizáveis abrangem os conteúdos
programáticos propostos em diversas
sugestões de currículos nacionais.
Esta proposta pretende, ainda, in54
centivar alunos e professores a elaborarem experimentos e outros equipamentos para utilizá-los na criação de
condições favoráveis para a observação e manipulação dos diversos fenômenos físicos.
2 O LDCEEMB E SUA
APLICAÇÃO
O LDCEEMB é um conjunto de
dispositivos, equipamentos experimentais e metodologias, compondo um poderoso recurso material
para o
ensino-aprendizagem dedicados ao Ensino da Física, que poderá levar o aluno
a experiência direta de uma ocorrência
ou fenômeno em busca de sua concretização. As atividades experimentais
propostas são interessantes, de rápida
execução, seguras e de baixo custo e
que a partir da montagem muito simples, podem ser desenvolvidas tanto em
laboratórios convencionais quanto em
sala de aula. Ao promover
o
sincronismo da teoria com a prática no
próprio processo de ensino-aprendizagem, o LDCEEMB permitirá um aumento da produtividade, da qualidade e
da melhoria do Ensino de Física nas
escolas.
2.1 Recurso material
A parte material do LDCEEMB
- Figura 1 é composto de um plano
inclinável confeccionado com madeira e revestido em acrílico, que apoiado
sobre uma base foram acrescentados
vários dispositivos - régua de 1 metro,
tubo de Galileu, pista de Newton, suporte para dinamômetro, mola plástica
com duas tampas de frascos, roldana
Cad. Pesq., São Luís,
V.
12, n. 1/2, p. 53-61, jan.rdez. 2001.
com suporte e dobradiça; acessórios
- anel plástico, cilindro plástico, paralelepípedo plástico, esfera de vidro,
cabo tracionador com ganchos, cabo
tracionador com prendedores, frascos
com tampa sem alça, frascos com
tampa e alça, molas de lOgf e SOgf,blocos de atrito de plásticollixa, plástico/
isopor, blocos de referência de madei-
ra, automodelo, esferas metálicas de
5mm, lOmm, 14mm e 20mm; componentes de apoio - suporte para o plano inclinável e blocos de plástico;
e instrumentos
- inclinômetro ,
paquímetro, régua de 30cm, escalas,
cronômetro, transferidor e "pica- pau"
(CRUZ; LEITE e CARVALHO, 1997,
p.1-44; PINHEIRO, 2000, p.15-19).
Fig. 1: LDCEEMB (recurso material)
2.2 Forma de utilização
Quanto aos aspectos
metodológicos desta proposta, tem-se: - os
métodos - expositivo, prático-teóricoprático e experimental - as técnicas de investigação, da descoberta, da aula
expositiva construtivista interacionista
vivencial, da observação, da demonstração experimental e outras auxiliares
- e os recursos - os de natureza humana: o corpo docente, discente e toda
a comunidade escolar; os de natureza
material.
A utilização do LDCEEMB deverá ser feita após o professor ter defi-
nido os conteúdos a serem abordados
e os objetivos a serem alcançados (planejamento de curso). professor, com
a ajuda dos alunos, deverá escolher os
recursos materiais disponíveis e a técnica a ser aplicada para que haja coerência e participação nas realizações
dos experimentos.
Para a realização de atividades
vivenciais é preciso uma organização
adequada do ambiente de estudo, favorecendo o trabalho participativo e
criativo dos alunos.
espaço físico
para a utilização do LDCEEMB poderá ser um laboratório - para atividades
experimentais em grupos - ou a pró-
ead. Pesq., São Luís, v. 12, n. 1/2, p. 53-61, jan.Zdez. 2001.
°
°
55
pria sala de aula - tanto para atividades experimentais em grupos, como
para demonstração pelo professor.
Normalmente as salas de aula são
estruturadas nos moldes tradicionais, de
forma que para introduzir atividades que
permitam o trabalho em equipe, devese reorganizar o ambiente utilizando os
recursos disponíveis. Não há necessidade de criar-se uma sala específica
para práticas de atividades vivenciais,
no caso por exemplo o laboratório, basta um pequeno rearranjo para transformar a tradicional sala de aula num
espaço vivencial, como mostra a Figura 2.
.c::::::J
[LI] [LI] [LI]
[LI] [LI] [LI]
[LI] [LI] [LI]
000
000
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o o o
000
000
o o o
000
000
Fig. 2: Rearranjo do ambiente para aula
interativa (modelo vivencial).
N a figura acima, cada retângulo
representa a aproximação de 05 carteiras formando bancadas para cada
_ equipe de trabalho. Sobre as bancadas
criativas poderão ser colocados os recursos e outros dispositivos, objetos de
interação e investigação. Até a mesa
do professor poderá servir como bancada de apoio ao material utilizado ou
as montagens-modelo. Percebe-se que
a mudança na organização das carteiras ou mesas cria um novo ambiente
de trabalho que propicia uma nova e
mais rica forma de relacionamentos aluno-professor e aluno-aluno.
56
As atividades experimentais serão
orientadas através de roteiros experimentais que levarão os alunos a refletir, questionar, criar, concretizar e
conectá-las ao conteúdo teórico visto.
Devendo, ainda, relacioná-Ias com os
diversos fenômenos que os cercam.
Após a realização de uma experiência,
serão promovidas discussões em equipe sobre o desenvolvimento teórico visto em sala de aula e o desenrolar da
atividade experimental, onde os problemas surgidos, as soluções para os mesmos e os resultados obtidos terão
enfoque principal.
Os alunos, através de suas equipes, deverão relatar todas as experiências vivenciadas através de relatórios
que serão elaborados com o auxílio dos
roteiros.
Após cada atividade experimental, o professor poderá avaliar os resultados parciais alcançados através dos
relatórios de cada equipe. Posteriormente, serão promovidas discussões
sobre os resultados, juntamente com
toda a turma. Nesses eventos será avaliada e reforçada a aprendizagem com
perguntas que exijam a explicação dos
conhecimentos adquiridos e promovendo, ainda, atividades de enriquecimento.
A avaliação final da aprendizagem, dentro desta proposta, poderá ser
feita através dos relatórios apresentados e da participação dos alunos nas
diversas atividades. Conforme a conveniência, poderão ser aplicadas provas escritas e/ou práticas (realização e
explicação da própria experiência). As
provas devem estar de acordo cOJUos
objetivos propostos, tais como: informa-
Cad. Pesq., São Luís, v. 12, n. 112, p. 53-61, jan.rdez. 2001.
ção sistemática, compreensão de princípios, generalização e conclusão, aplicação dos conhecimentos do cotidiano,
atitudes de observação, precisão e
criatividade, numa linha de preocupação de verificação de aprendizagem,
partindo dos objetivos mais simples para
os mais complexos.
Dentro desta proposta foram
construídas várias experiências, cujos
títulos são: Medidas significativas, Operações com algarismos significativos,
Notação científica e ordem de grandeza, Medidas diretas, Medidas de espaço-tempo, Conceituando velocidade
escalar média, Medindo velocidades
médias, Velocidade escalar média, Velocidade média, Movimento retilíneo
uniforme (MRU) - I, Movimento
retilineo uniforme (MRU) - lI, O encontro de dois móveis - I, O encontro
de dois móveis - lI, Movimento uniformemente variado (MUV) - I, Movimento uniformemente variado (MUV)
- II, Trabalhando com gráficos do
MlN e suas propriedades, Equação de
Torricelli, Lançamento horizontal, A lei
da inércia, O princípio da inércia de
Galileu, Dinamômetro - "lei de Hooke",
Componente da força peso em um plano inclinado, A segunda lei de Newton,
A terceira lei de Newton, Medindo a
intensidade do atrito, Determinação do
coeficiente de atrito estático e cinético
entre duas superfícies, Trabalho mecânico, Transformação de energia mecânica, Teorema da energia cinética,
Potência mecânica, Conceituando quantidade de movimento, A segunda lei de
Newton com função da quantidade de
movimento, Quantidade de movimento
- I, Quantidade de movimento - II;
Impulso, Teorema do impulso, O torque
e a variação do momento angular e
Conservação do momento angular
(LOPES PINHEIRO, 2000, p.22-24).
O LDCEEMB ao ser utilizado durante a construção dos conceitos teórico, ou seja, durante a aula expositiva
teórico-formal, não será necessário a
utilização de roteiros, pois a atividade
requer somente que o professor tenha
planejado com antecedência a utilização dos recursos.
3 DISCUSSÃO
Com os atuais avanços tecnológicos as pessoas estão expostas a
massivas cargas de informações. Em
uma variada gama de assuntos, as informações chegam de forma muitíssimo atraente,
através de visuais
dinâmicos (imagem e som). Todo um
clima de expectativa é criado previamente, com matérias interessantes e
consideradas de utilidade. Essa revolução causada pela informação abundante, através dos meios de comunicação
a da informática põe em choque o modelo educacional baseado na informação verbal e puramente simbólico.
Atualmente, na maioria das escolas o Ensino das Ciências, em especial
o da Física, é repassado através de
método puramente expositivo, ilustrando a teoria com uma série de exercícios problemas de forma que os alunos
preocupam-se apenas em decorar as
expressões matemáticas (fórmulas),
sem analisar o fenômeno proposto e
relacioná-lo com sua realidade e o cotidiano. Esse modelo que ainda hoje a
escola tenta manter, tornou-se inadequado dentro da nova realidade social.
Cad. Pesq., São Luís, v. 12, n. 1/2, p. 53-61, jan.rdez. 2001.
57
o professor
que ministra suas aulas de forma puramente expositiva, geralmente, não dispõe de recursos
materiais, a não ser giz, lousa e voz,
que são pouco eficientes na criação de
um clima de expectativa e interesse nos
alunos. A falta de recursos para animação, demonstração e experimentação, torna o mundo fora da escola muito
mais atrativo e interessante do que a
sala de aula. Assim, o professor por não
dispor de recursos adequados para trabalhar as informações que pretende
desenvolver,
torna
o ensino
desinteressante, não permitindo que o
assunto estudado seja integrado de forma permanente
a uma estrutura
conceitual mais ampla.
Mesmo sendo de suma importância para o simples cumprimento do programa escolar, as aulas expositivas não
utilizam o poder do saber-fazer, e para
os alunos um fenômeno é sempre virtual. Assim, as ações pedagógicas estão
calcadas
nas
excessi vas
verbalização e formalização, em detrimento de processos vivenciais que estimulem e promovam a construção do
conhecimento. Havendo ainda uma
ênfase conteudista que adultera o significado avaliatório do ensino. É possível reverter essa situação
problema utilizando antigos e/ou novos
modelos de ensino que valorizem a
vivência, partindo de ações e processos criativos e participativos, e fazendo
da tecnologia da informação uma aliada.
Na perspectiva
construtiva
interacionista vivencial (CIV) o conhecimento não é visto como algo situado
fora do indivíduo, a ser adquirido através de cópias do real, nem tão pouco
58
como algo que o indivíduo constrói independentemente da realidade exterior, dos demais indivíduos e de suas
próprias capacidades pessoais. Há a
necessidade do envolvimento interativo
da classe e dos grupos de alunos no
processo de produção de significados
e a interferência do professor articulando as atividades mentais construtivas dos alunos dando, portanto, sentido
ao próprio ato de aprender, já agora
concebido como um jogo de transferências, de retomadas e de projeções
sempre passível de ampliações e de
reelaborações. Assim, excluem-se todas as atividades de exercitação que
não estiverem contextualizadas.
De acordo com os PCN - MEC
(1999, p.9) pode-se dizer que o verdadeiro conhecimento só é efetivado através da interação do sujeito com o objeto
a ser conhecido, isto é, com o exercício
de uma atividade mental profunda e
passível de ser fixada não pela
memorização/aceitação
passiva mas
pela apreensão de seu sentido em função do contexto em que se insere e pela
conseqüente possibilidade de transferência para outros contextos. Daí a
necessidade de mudança do conceito
que vem orientando o processo ensino/
aprendizagem atualmente e da conseqüente alteração das funções do professor e do modo de atuação dos alunos.
No Ensino das Ciência, verificase que os fenômenos que ocorrem na
natureza são, freqüentemente, muito
complexos. Com o auxilio do método
experimental, é possível compreendêlos através de passos sucessivos (experiências). Naturalmente, para que
esse ensino seja produtivo não deve ser
Cad. Pesq., São Luís,
V.
12, n. 112, p. 53-61, jan.rder. 2001.
o professor
que ministra suas aulas de forma puramente expositiva, geralmente, não dispõe de recursos
materiais, a não ser giz, lousa e voz,
que são pouco eficientes na criação de
um clima de expectativa e interesse nos
alunos. A falta de recursos para animação, demonstração e experimentação, torna o mundo fora da escola muito
mais atrativo e interessante do que a
sala de aula. Assim, o professor por não
dispor de recursos adequados para trabalhar as informações que pretende
desenvolver,
torna
o ensino
desinteressante, não permitindo que o
assunto estudado seja integrado de forma permanente
a uma estrutura
conceitual mais ampla.
Mesmo sendo de suma importância para o simples cumprimento do programa escolar, as aulas expositivas não
utilizam o poder do saber-fazer, e para
os alunos um fenômeno é sempre virtual. Assim, as ações pedagógicas estão
calcadas
nas
excessivas
verbalização e formalização, em detrimento de processos vivenciais que estimulem e promovam a construção do
conhecimento. Havendo ainda uma
ênfase conteudista que adultera o significado avaliatório do ensino.
É possível reverter essa situação
problema utilizando antigos e/ou novos
modelos de ensino que valorizem a
vivência, partindo de ações e processos criativos e participativos, e fazendo
da tecnologia da informação uma aliada.
Na perspectiva
construtiva
interacionista vivencial (CIV) o conhecimento não é visto como algo situado
fora do indivíduo, a ser adquirido através de cópias do real, nem tão pouco
58
como algo que o indivíduo constrói independentemente da realidade exterior, dos demais indivíduos e de suas
próprias capacidades pessoais. Há a
necessidade do envolvimento interativo
da classe e dos grupos de alunos no
processo de produção de significados
e a interferência do professor articulando as atividades mentais construtivas dos alunos dando, portanto, sentido
ao próprio ato de aprender, já agora
concebido como um jogo de transferências, de retomadas e de projeções
sempre passível de ampliações e de
reelaborações. Assim, excluem-se todas as atividades de exercitação que
não estiverem contextualizadas.
De acordo com os PCN - MEC
(1999, p.9) pode-se dizer que o verdadeiro conhecimento só é efetivado através da interação do sujeito com o objeto
a ser conhecido, isto é, com o exercício
de uma atividade mental profunda e
passível de ser fixada não pela
memorização/aceitação
passiva mas
pela apreensão de seu sentido em função do contexto em que se insere e pela
conseqüente possibilidade de transferência para outros contextos. Daí a
necessidade de mudança do conceito
que vem orientando o processo ensino/
aprendizagem atualmente e da conseqüente alteração das funções do professor e do modo de atuação dos alunos.
No Ensino das Ciência, verificase que os fenômenos que ocorrem na
natureza são, freqüentemente, muito
complexos. Com o auxilio do método
experimental, é possível compreendêlos através de passos sucessivos (experiências). Naturalmente, para que
esse ensino seja produtivo não deve ser
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implementado sem o auxílio de subsídios. No início, deve-se ter idéia de como
se desenvolve o fenômeno que pretende-se estudar. A partir disso, formulamse hipóteses que eventualmente podem
ser sugeridas por algumas semelhanças com outros fenômenos já conhecidos. A experimentação, seja ela de
demonstração, de observação ou de
manipulação (situações e equipamentos) é importante, pois permite aos alunos diferentes formas de percepção
qualitativa e quantitativa. Permite, ainda, a obtenção de fórmulas, com as
quais criam-se os modelos matemáticos para explicar e auxiliar no entendimento dos fenômenos, além de propor
hipóteses explicativas e fazer previsões
sobre outras experiências não realizadas. Essas atividades se baseiam em
situações e elementos do cotidiano e,
portanto, amplamente acessíveis.
A inexistência de materiais didáticos, nas maioria das escolas, para experimentação foi provavelmente a mola
propulsora
para a elaboração
do
LDCEEMB, que pretende apoiar a prática no Ensino de Física, excessivamente teórico-formal, buscando soluções
inovadoras, seguras e de baixo custo.
Foi dentro deste quadro crítico e desafiador que esta proposta
surgiu
redimen
s i o nando/ adaptan
do
metodologias dentro de uma expectativa construcionista do conhecimento.
O LDCEEMB quando utilizado
em laboratório, para a experimentação
pura e simples, faz-se uso dos métodos
expositivo e experimental, que propiciam a elaboração e investigação dos
modelos vivenciais construídos no propósito de aplicar e constatar a veraciCad. Pesq., São Luís,
V.
dade da teoria ministrada em sala de
aula. Es es mesmos métodos são aplicados quando o LDCEEMB é utilizado
em sala de aula, tendo como diferencial a aplicação concomitante a constru. ção dos conceitos teóricos, intercalando
as demonstrações e experimentações
à teoria (método prático-teórico-prático).
Com a utilização desse recurso
material concretiza-se a idéia de criar
um ambiente de aprendizado
que
potencialize a formação de noções e
mesmo a construção de conceitos científicos, onde a metodologia empregada prioriza o trabalho vivencial do
aluno à medida que estas vivências propiciam uma aprendizagem significativa.
No entanto, para que tais mudanças
alcancem a sala de aula e possam
transformá-Ia num Espaço-Laborarorial
é indispensável que o professor-educador esteja apto a utilizar esta proposta
e, mais importante ainda, reencontre
seu próprio caminho profissional e educacional, reorientando-se
diante de
metodologias que apontam para mudanças verdadeiramente revolucionárias.
O Laboratório, além do mais, não
é um local físico ele é, antes de tudo,
um estado de competência do educador. Pode-se transformar uma sala de
aula, uma quadra, os corredores da escola e outros ambientes, em Espaços
Laboratoriais. Mas é preciso que antes, do desafio, da investigação e da
construção de modelos da realidade, que
a postura do professor-educador seja
alcançada. Isso não significa improvisar o tempo todo, pois a educação pressupõe objetivos claros, expressos num
planejamento consistente e comprome-
12, n. 1/2, p. 53-61, jan.rdez. 2001.
59
tido com a qualidade do trabalho que
se quer desenvolver.
Trabalhar com a Ciência, e principalmente a Física, é lidar com fenômenos, desafios,
investigação
e
criatividade, buscando no caos dos
acontecimentos alguma regularidade,
algum padrão de comportamento capaz de ser percebido, organizado e expresso. É topar com o desconhecido,
mas também com o conhecido que
empresta sentido à existência humana.
Por essa ótica, é visível a importância
da utilização do LDCEEMB nas escolas, para a melhoria do Ensino da Física.
4 CONCLUSÃO
a) a proposta de utilização do
LDCEEMB tem uma perspectiva construtiva interacionista
vivencial, onde as situações criadas dará ao aluno oportunidade de construir
modelos
explicativos, linhas de argumentação e instrumentos de verificação;
b) os recursos
materiais
do
LDCEEMB são confeccionados com materiais simples, de
baixo custo e recicláveis, constituem-se, portanto, em uma
poderosa ferramenta que poderá auxiliar o professor no ensino prático da Mecânica;
c) as atividades experimentais proposta no LDCEEMB podem
ser desenvolvidas tanto em laboratório, como na própria sala
de aula;
d) LDCEEMB quando utilizado
em laboratório, para a experimentação pura e simples, fazse uso dos métodos expositi vo
e experimental;
e) quando o LDCEEMB é utilizado em sala de aula, tem como
diferencial
a aplicação
concornitante a construção dos
conceitos teóricos, intercalando as demonstrações e experimentações à teoria (método
prático-teórico-prático ).
Com a utilização do LDCEEMB
é possível adotar estratégias de ensino
diversificadas, que mobilizem menos a
memória e mais o raciocínio e outras
competências, bem como potencializem
a interação entre aluno-professor e aluno-aluno para a permanente negociação dos significados dos conteúdos.
REFERÊNCIAS
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Cad. Pesq., São Luís,
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