Willian Batista de Azevedo O ENSINO DE MAGNETISMO COM O ...

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PRODUTO FINAL – PRD 2014

Willian Batista de Azevedo

O ENSINO DE MAGNETISMO COM O AUXÍLIO DE EXPERIMENTOS DE BAIXO CUSTO:

Uma proposta de metodologia de ensino de magnetismo no ensino médio.

Rio de Janeiro Março/2015

PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO, PESQUISA, EXTENSÃO E

CULTURA - PROPGPEC

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Coordenador: M.Sc. Marcia Rodrigues Pereira. Orientador/Supervisor: M.Sc. Robson Costa de Castro. Campus de atuação no Colégio Pedro II: Tijuca II. Área/Disciplina: Área II/ Física. Instituição de Origem: Colégio Estadual Rosária Trotta.

Rio de Janeiro Março/2015

Produto final apresentado ao Programa de Residência Docente, vinculado à Pró-Reitoria de Pós-Graduação, Pesquisa, Extensão e Cultura do Colégio Pedro II, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Docência da Educação Básica na Disciplina Física.

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CATALOGAÇÃO NA FONTE

Cód. Autor Nome do autor.

Título do produto final e subtítulo / Nome do autor. - Ano.

X f. (total de folhas do produto final)

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Aprovado em: _____/_____/_____.

M.Sc.. Robson Costa de Castro (Orientador) Colégio Pedro II Campus Tijuca II

M.Sc. Eduardo Capossoli Colégio Pedro II Campus São Cristóvão III

Dra. Simone da Silva Salgado Colégio Pedro II Campus São Cristóvão II

Produto final apresentado ao Programa de Residência Docente, vinculado à Pró-Reitoria de Pós-Graduação, Pesquisa, Extensão e Cultura do Colégio Pedro II, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Docência da Educação Básica na Disciplina Física.

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Dedico à minha mãe, pelo carinho, apoio e

suporte dado ao longo da minha vida para

que tudo que tenho planejado possa ser

realizado.

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AGRADECIMENTOS

Ao Professor Mestre Robson Costa de Castro, pelo seu grau de profissionalismo que me acolheu e acreditou em mim. A CAPES por custear o Programa de Residência Docente. Ao Colégio Pedro II pela oportunidade de cursar a Pós Graduação. Aos familiares e amigos pelo incentivo e compreensão pelos meus períodos de ausência.

Muito Obrigado!

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Educai as crianças, para que não seja necessário punir os adultos. (Pitágoras)

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RESUMO

Willian Batista de Azevedo. O ensino de magnetismo com o auxílio de experimentos de baixo custo: Uma proposta de metodologia de ensino de magnetismo no ensino médio. Ano. 2014. Produto Final (Especialização em Docência da Educação Básica na Disciplina Física) – Colégio Pedro II, Pró-Reitoria de Pós-Graduação, Pesquisa, Extensão e Cultura, Rio de Janeiro, 2015. Este trabalho propõe a elaboração e aplicação de atividades experimentais de baixo custo para o ensino de magnetismo aproveitando os conhecimentos preexistentes dos alunos e utilizando-os como base para sua aprendizagem. O conteúdo teórico empregado foi baseado na teoria da aprendizagem, proposta e desenvolvida por Ausubel, que permitiu a elaboração de um questionário sobre os conhecimentos prévios sendo posteriormente aplicado aos alunos. Na sequência foi exibido um vídeo que serviu como plataforma para a introdução teórica do conteúdo a ser trabalhado culminando com a realização de diversos experimentos. Ao fim do processo foi reaplicado o questionário para uma nova avaliação dos alunos. Essa sequência de atividades foi realizada com quatro turmas de 3ª série de ensino médio (31 alunos por turma) do Colégio Estadual Rosária Trotta, localizado no bairro de Campo Grande na cidade do Rio de Janeiro. O ensino de Física através da utilização de protótipos desenvolvidos a partir de materiais de baixo custo permitiu concluir que os alunos foram capazes de assimilar, de forma satisfatória, os conteúdos que tratam do tema magnetismo, bem como foi possível realizar uma melhor contextualização dos conteúdos abordados em relação ao cotidiano dos alunos. Palavras-chave: Aprendizagem Significativa, Magnetismo, Experimentos.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1: Ímã atraindo limalhas de ferro. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/upload/e/tamisacao%202.jpg>. Ultimo acesso em: dez., 2014.................................................................................................................. 16 Figura 2: Orientação geográfica de um ímã. Disponível em: <http://s5.static.brasilescola.com/img/2012/06/ima-suspenso.jpg>. Ultimo acesso em: dez., 2014.................................................................................................................. 16 Figura 3: Interação entre os polos magnéticos de um ímã. Disponível em: < http://www.fisicapaidegua.com/teoria/ima_atracao.jpg>. Ultimo acesso em: fev., 2015. ......................................................................................................................... 17 Figura 4: Novos ímãs obtidos através da fragmentação. Disponível em: < http://www.fisicapaidegua.com/teoria/ima_atracao.jpg>. Ultimo acesso em: fev., 2015. ......................................................................................................................... 17 Figura 5: Linhas de campo magnético de um ímã. Disponível em: < http://www.fisicapaidegua.com/teoria/ima_atracao.jpg>. Ultimo acesso em: fev., 2015. ......................................................................................................................... 18 Figura 6: Linhas de campo magnético da Terra e seus polos magnéticos e geográficos. Disponível em: < http://www.fisicapaidegua.com/teoria/ima_atracao.jpg>. Ultimo acesso em: fev., 2015. ......................................................................................................................... 19 Figura 7: Experimento de Oersted. Disponível em: <http://aprendereletricidade.com/wp-content/uploads/2013/07/experincia.png>. Ultimo acesso em: jan., 2015. ................................................................................... 19 Figura 8: Linhas de campo em um condutor retilíneo. Disponível em: <http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo_legenda/4f6ccf4b33be265679b404d66227f9fb.jpg>. Ultimo acesso em: mar., 2015. .................................................... 20 Figura 9: Experimento de Faraday. ........................................................................... 21 Figura 10: Alunos respondendo a questionário de conhecimento prévio. ................. 23 Figura 11: Alunos observando o vídeo introdutório. .................................................. 23 Figura 12: Linhas de campo em 3 dimensões. .......................................................... 24 Figura 13: Linhas de campo de um ímã em forma de barra. ..................................... 25 Figura 14: Processo de imantação da agulha da bussola. ........................................ 26 Figura 15: Bussola feita com material reciclado. ....................................................... 26 Figura 16: Motor elétrico simples. ............................................................................. 27 Figura 17: Aplicação do questionário avaliativo. ........................................................ 27

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 11 2. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 12 3. JUSTIFICATIVA .............................................................................................................. 12

4. EMBASAMENTO TEÓRICO ......................................................................................... 13 4.1. Breve introdução da Teoria da Aprendizagem de Ausubel. ....................................... 13 4.2. Ensino de magnetismo. .............................................................................................. 14

4.2.1. Breve histórico. ................................................................................................... 14 4.2.2. Conceitos importantes. ....................................................................................... 15

4.2.3. Campo Magnético. ............................................................................................. 17 5. METODOLOGIA ............................................................................................................. 22 6. RESULTADOS ................................................................................................................. 28

7. CONCLUSÃO .................................................................................................................. 32 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 33 TRABALHOS PUBLICADOS ................................................................................................ 34

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1. INTRODUÇÃO

Fenômenos eletromagnéticos estão presentes em muitos equipamentos eletrônicos

que utilizamos em nosso dia a dia, tais como: televisores, computadores, aparelhos

celulares etc. Compreender os conceitos do eletromagnetismo auxilia no

entendimento do funcionamento desses aparelhos. Os alunos devem utilizar os

conhecimentos adquiridos ao longo dos anos escolares para explicar o mundo real e

caso necessário, planejar, executar e avaliar intervenções práticas. Os Parâmetros

Curriculares Nacionais: Ensino Médio (PCN) supõem que, no ensino de física, o

aluno tenha a capacidade de interpretar gráficos, ler as orientações presentes em

manual técnico de aparelhos eletrônicos, compreender as grandezas físicas

envolvidas em um artigo científico etc. (BRASIL, 1999).

Contudo, quando falamos em ensino de física, podemos citar diversos problemas

que encontramos durante a prática docente e que dificultam a relação ensino-

aprendizagem. Um deles é a falta de motivação do aluno que dificulta o seu

aprendizado, já que a motivação é parte fundamental na realização desse processo

(MORAES e VARELA, 2007). Além disso, ocorre, também, a dificuldade na

contextualização dos conceitos físicos por parte dos alunos, que em muitas ocasiões

entendem, mas não conseguem visualizá-los e aplicá-los no seu dia a dia.

Com o objetivo de motivar o aluno para a aprendizagem de novos conceitos físicos,

o professor deve buscar ferramentas didáticas para que o ensino se torne mais

eficiente. Cabe ao professor utilizar os conhecimentos prévios, por parte do aluno, a

respeito do tema abordado, para desenvolver estratégias que permitam ao aluno

uma melhor assimilação desses conteúdos. Segundo Ausubel et al, (1980, p. 20):

Se eu tivesse de reduzir toda a psicologia educacional a um único princípio,

diria isto: o fator singular mais importante que influencia a aprendizagem é

aquilo que o aprendiz já conhece. Descubra o que ele sabe e baseie nisso

os seus ensinamentos.

A aprendizagem significativa é aquela na qual as ideias interagem de forma

substantiva e não arbitrária com aquilo que já se sabe, ou seja, quando um novo

conteúdo é assimilado pelo aluno, devido a um conhecimento preexistente, que

passa dessa forma a ter um significado em sua vida. (MOREIRA, 2012)

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Assim, durante as aulas de magnetismo, realizadas com alunos da 3ª série do

ensino médio, foi possível perceber uma grande dificuldade na compreensão das

propriedades apresentadas pelos imãs como, também, os conceitos relacionados ao

campo magnético. Dessa forma conclui-se que esses conceitos requererem um

tratamento diferenciado e uma abordagem específica para a sua melhor

compreensão.

O presente trabalho propõe o uso da atividade experimental, dentro de uma

sequência didática, como mais uma ferramenta que poderá ser utilizada, no

processo de construção do conhecimento e na compreensão do mundo em que o

aluno está inserido.

Também foi observado que o aluno foi capaz de construir um conhecimento próprio,

além de propor hipóteses que auxiliaram na discussão desses conteúdos.

2. OBJETIVOS

Demonstrar a importância de novas metodologias no ensino de magnetismo;

Facilitar a relação ensino-aprendizagem em Física, através de experimentos de

baixo custo;

Despertar o interesse do aluno para o conhecimento científico.

3. JUSTIFICATIVA

Este trabalho pretende contribuir para o conhecimento na área do ensino de física,

apresentando alguns recursos pedagógicos usados para facilitar a aprendizagem

dos alunos e que podem ser utilizados nas escolas de educação básica. É premente

a necessidade de os professores da rede regular de ensino se conscientizarem da

importância de ampliar seus conhecimentos sobre novas metodologias de ensino de

física na área de magnetismo.

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4. EMBASAMENTO TEÓRICO

4.1. Breve introdução da Teoria da Aprendizagem de Ausubel.

Ao preparar uma aula de Física, o docente acaba partindo do pressuposto que os

alunos conhecem pouco sobre o assunto, ou que eles tenham informações

incorretas a respeito do conteúdo a ser estudo. Então, acaba sendo necessário

iniciar as aulas com a exposição dos conteúdos e suas respectivas expressões

fundamentais.

Em seguida, realizam-se exercícios e problemas nos quais estes conteúdos são

utilizados. Para que os alunos tenham maior fixação dos conceitos, essas

expressões são demonstradas e aplicadas em uma bateria de exercícios que vão de

simples problemas a exercícios mais complexos, ou seja, os conteúdos são

passados de maneira massiva para os alunos, onde o enfoque principal é a

aprendizagem através da mecanização dos conteúdos.

Por vezes, o professor acaba passando um experimento para demonstrar ou

confirmar a teoria, mas as avaliações acabam sendo constituídas de exercícios

muito parecidos com os praticados em sala de aula. Com isso, a maioria dos alunos

é aprovada e todos ficam satisfeitos.

Observamos durante a prática docente em Física que os tempos de aula estão cada

vez mais reduzidos nas escolas estaduais de Ensino Médio, principalmente no

ensino noturno, onde as aulas se resumem a dois tempos semanais e os currículos

escolares por sua vez estão cada vez mais extensos e com muitos assuntos

desconexos, obrigando o professor a selecionar quais conteúdos irá abordar com

mais ênfase, tendo por muitas vezes que pincelar alguns tópicos para cumprir

completamente o currículo.

Neste trabalho, procuramos propor uma abordagem diferente daquela que

usualmente é feita, de modo que, o que for ensinado para o aluno passe a ter um

significado mais qualitativo do que quantitativo. Partindo deste princípio, utilizaremos

a Teoria da Aprendizagem significativa proposta por David Ausubel, onde, o mesmo

apresenta diversos elementos importantes para o desenvolvimento da aprendizagem

dos conteúdos de Física.

A aprendizagem significativa ocorre a partir do momento em que um novo conceito é

incorporado às estruturas de conhecimento do aluno e este conceito passa a ter

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significado devido à relação com os conhecimentos prévios, ou seja, o aluno estará

se apropriando deste novo conceito, transformando-o em conhecimento, dando-lhe

significado (PELIZZARI et al, 2001/2002). Na aprendizagem significativa não ocorre

somente a memorização do conceito, mas sim, a possiblidade de construção da

capacidade de relacionar o conceito em um contexto completamente diferente

daquele no qual ele foi assimilado (TAVARES, 2005).

Caso o aluno não consiga relacionar as novas informações com os conhecimentos

pré-existentes, essas novas informações passam a ser assimiladas de maneira

mecânica. Então, o aluno só consegue reproduzir o conteúdo abordado de maneira

idêntica a que lhe foi ministrada. Ao apresentar-lhe uma situação parecida, porém

em um contexto diferente, o mesmo não conseguirá solucioná-la (TAVARES, 2005).

Ausubel acabou criando uma saída para contornar esta situação, ao sugerir a

utilização de organizadores prévios (TAVARES, 2004). Os organizadores prévios

nada mais são do que materiais introdutórios utilizados para facilitar a aprendizagem

e são apresentados antes do conteúdo principal a ser trabalhado (MOREIRA, 2008).

Podemos utilizar como organizadores prévios um vídeo, um questionário, um texto,

uma figura, uma animação, um software etc. Sua função é superar o limite entre o

que o aluno já sabe e aquilo que ele deverá aprender.

4.2. Ensino de magnetismo.

4.2.1. Breve histórico.

Os povos antigos já tinham conhecimento de que determinadas pedras possuíam a

propriedade de atrair pequenos pedaços de ferro ou até mesmo, interagir entre si.

Essas pedras foram denominadas ímãs. Com o passar do tempo, esses ímãs

receberam o nome de magnetita. Hoje, sabemos que a magnetita é um óxido de

ferro (Fe3O4), mineral facilmente encontrado na região da cidade de Magnésia

(BONJORNO et al, 2001).

Uma lenda grega diz que um pastor, Magnes, descobriu a magnetita por acidente,

ao observar que ela exercia sobre a ponta metálica de sua bengala e os pregos do

seu calçado, uma atração tão forte que simplesmente o impedia de caminhar. Em

sua homenagem, a pedra foi chamada de magnetita, de onde se originam as

palavras, magnético e magnetismo.

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4.2.2. Conceitos importantes.

Podemos definir o ímã como sendo um material capaz de produzir um campo

magnético ao seu redor. Os ímãs, por sua vez, podem ser classificados de duas

maneiras distintas: quanto à sua natureza e quanto à duração de suas

características magnéticas.

Quanto à sua natureza, podem ser divididos em: ímã natural ou ímã artificial

(ANJOS, 2005).

Ímã natural: Podemos definir como ímã natural aquele que é constituído de um

mineral com propriedades magnéticas. Por exemplo, a magnetita, é um óxido de

ferro (Fe3O4).

Ímã artificial: É aquele produzido através da imersão de um material ferromagnético

em um intenso campo magnético. Também é possível produzir um ímã artificial

através da fricção com um ímã natural ou pela ação de uma corrente elétrica.

Quanto à duração de suas características magnéticas, podemos dividi-los em: ímã

permanente e ímã temporário (ANJOS, 2005).

Ímã permanente: É constituído de um material que mantém as características

magnéticas mesmo quando se cessa o processo de imantação.

Ímã temporário: É constituído de um material que se comporta como um ímã

permanente quando submetidos a um campo magnético forte, mas perdem

rapidamente o magnetismo quando se extingue o campo magnético.

Os ímãs, naturais ou artificiais, de maneira geral, apresentam propriedades

importantes e as principais são:

Havendo o contato de um ímã com limalhas de ferro, observa-se que elas não se

aderem ao ímã em toda sua extensão, mas somente em algumas regiões dele

(Figura 1). Também é possível verificar que os ímãs atraem materiais ferrosos como

o níquel e o cobalto.

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Figura 1: Ímã atraindo limalhas de ferro.

Suspendendo-se um ímã pelo seu centro de gravidade, de maneira que o mesmo

possa mover-se livremente, ele orienta-se aproximadamente na direção norte-sul

geográfica do local (Figura 2).

Figura 2: Orientação geográfica de um ímã.

Os ímãs podem exercer forças mútuas, de repulsão ou atração, de acordo com a

maneira em que são dispostos em presença um do outro (Figura 3). Quando

aproximamos polos de mesmo nome eles se repelem. Quando aproximamos polos

de nomes contrários eles se atraem.

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Figura 3: Interação entre os polos magnéticos de um ímã.

Os polos de um ímã são inseparáveis. Ao cortarmos um ímã em duas partes iguais,

verificamos que cada uma dessas partes se tornará um novo ímã (Figura 4).

Repetindo o processo, teremos ímãs cada vez menores contendo os polos norte e

sul.

Figura 4: Novos ímãs obtidos através da fragmentação.

4.2.3. Campo Magnético.

Os autores Ramalho, Nicolau e Toledo definem campo magnético como sendo:

“Toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente ou em

torno de um ímã...” (1993, p.331).

Podemos representar o campo magnético através de linhas de campo, que nada

mais são do que linhas imaginárias fechadas que saem do polo norte e entram no

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polo sul. No interior do ímã, as linhas de campo vão do polo sul para o polo norte

(Figura 5).

Associamos cada ponto no espaço, no interior de um campo magnético a um vetor

B

denominado vetor campo magnético.

Figura 5: Linhas de campo magnético de um ímã.

Campo Magnético Terrestre

É possível considerar a Terra como sendo um grande ímã de barras e a existência

do campo magnético terrestre está relacionado com o seu núcleo metálico líquido

(ferro e níquel) e às correntes elétricas que nele são criados. Para cada ponto do

campo magnético terrestre associa-se um vetor campo magnético terrestre TB

.

Por convenção, definiu-se que a ponta da agulha de uma bússola que aponta para o

polo Norte geográfico da Terra seria denominado polo norte da bússola. Então,

estabeleceu-se que o polo sul magnético terrestre, fica próximo do polo Norte

geográfico e por consequência o polo norte magnético terrestre, situa-se próximo ao

polo sul geográfico (SILVA e FILHO, 2010) (Figura 6).

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Figura 6: Linhas de campo magnético da Terra e seus polos magnéticos e geográficos.

Experiência de Oersted

As propriedades dos ímãs foram estudadas durante muitos anos sem a

consideração de que entre os fenômenos elétricos e os magnéticos houvesse

alguma relação. Entretanto, em 1820, o físico dinamarquês, Hans Christian Oersted

(1777-1851) descobriu que ao passar uma corrente elétrica por um fio condutor,

desviava uma agulha imantada situada nos arredores do fio, constatando assim que

os fenômenos elétricos e magnéticos estavam intimamente ligados (Figura 7). Este

experimento acabou sugerindo que o campo de ação da força magnética é um

círculo em torno do fio (BEM-DOV, 1996) (Figura 8).

Figura 7: Experimento de Oersted.

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Figura 8: Linhas de campo em um condutor retilíneo.

Indução Eletromagnética

Após a descoberta de Oersted, sobre a relação entre corrente elétrica em um fio

condutor e o campo magnético, muitos pesquisadores se indagavam perguntando-se

se o fenômeno inverso poderia ocorrer, ou seja, através do campo magnético gerar

corrente elétrica. Então, o físico inglês Michael Faraday (1791-1867) comprovou que

esta hipótese seria possível (SILVA e FILHO, 2010).

Faraday realizou um experimento no qual aproximava e afastava um ímã de uma

bobina. Enquanto o ímã se encontra parado dentro ou fora da bobina, o ponteiro do

galvanômetro (instrumento utilizado para medir correntes elétricas de pouca

intensidade ou a diferença de potencial elétrico entre dois pontos) permanece no

zero. Ao aproximar ou afastar o ímã da bobina, o ponteiro do galvanômetro indica a

passagem de corrente elétrica. Observando o ponteiro do galvanômetro, Faraday

constatou que os movimentos se deram em sentidos contrários, demonstrando que a

corrente elétrica transitou pelo circuito também em sentidos inversos (Figura 9).

Então é possível concluirmos que a movimentação do ímã induz o movimento

ordenado dos elétrons livres do fio condutor dando origem a corrente elétrica.

Quando se cessa a movimentação do ímã, os elétrons livres deixam de se

movimentar ordenadamente, interrompendo a corrente elétrica dentro do fio

condutor.

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Figura 9: Experimento de Faraday.

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5. METODOLOGIA

Realizamos este trabalho de pesquisa no Colégio Estadual Rosária Trotta, localizado

no bairro de Campo Grande, Zona Oeste da Cidade do Rio de Janeiro, com quatro

turmas de 3ª série do ensino médio regular noturno, totalizando 124 alunos (31

alunos em cada turma), tendo por base o tema magnetismo. O assunto foi

desenvolvido durante o 2º bimestre, do período escolar, conforme preconizado pelo

Currículo Mínimo de Física da Secretaria Estadual de Educação do Rio de Janeiro

(GOVERNO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO/SECRETARIA DE ESTADO DE

EDUCAÇÃO, 2012).

A proposta de ensino teve duração de (3) três semanas, sendo que cada encontro

tinha duração de 2 horas/aula semanais, totalizando, ao término das atividades, 6

horas/aula por turma. Para o desenvolvimento da proposta utilizamos a seguinte

sequência pedagógica:

1ª semana: As atividades tiveram início com a aplicação do questionário de

conhecimentos prévios (Quadro 1) com o objetivo de avaliarmos os conhecimentos

prévios dos alunos a respeito do tema de magnetismo (Figura 10). O questionário foi

aplicado de forma individual buscando identificar os conhecimentos prévios por parte

do aluno. Em seguida, foi passado um vídeo (CUNHA, 2007) com a proposta de

apresentar o tema abordado no questionário seguido de uma discussão. Muitas das

dúvidas geradas pelo questionário foram sanadas pelo vídeo e novas perguntas

surgiram e foram motivos de discussão cujas respostas foram mediadas e

respondidas pelo professor regente (Figura 11).

Quadro 1 – Questionário sobre conhecimentos prévios.

Questionário sobre conhecimento prévio – magnetismo Idade: ________ anos Qual a sua principal fonte de pesquisa para a realização de trabalhos? Tem acesso a internet em casa? (A) sim (B) não Em média, quantas horas diariamente, você fica na internet? (A) menos de 1 hora. (B) de 1 a 2 horas. (C) de 3 a 5 horas. (D) mais de 5 horas. 1- Você já ouviu a expressão “campo magnético”? Caso sua resposta seja afirmativa,

descreva o que você entende por essa expressão? 2- O que são ímãs? Em que situações eles aparecem no seu dia-a-dia? 3- O que justifica a atração e a repulsão ocorrida nos ímãs? 4- Durante uma aula sobre magnetismo, o aluno “fulano de tal” indagou que os fenômenos

elétricos e magnéticos estão relacionados, e afirma: “Um fio metálico quando percorrido por uma corrente elétrica gera um campo magnético”. Em sua opinião, isso é possível?

5- Imagine-se perdido em uma floresta e que você disponha, somente, de uma bússola. Você saberia usa-la? Em caso seja afirmativo, como você a usaria?

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Figura 10: Alunos respondendo a questionário de conhecimento prévio.

Figura 11: Alunos observando o vídeo introdutório.

2ª semana: Nessa semana todos os alunos participaram da confecção de três

experimentos, os experimentos A e B versavam sobre o campo magnético produzido

por ímãs, bem como a análise de suas linhas de campos enquanto o experimento C,

abordava o funcionamento de uma bússola. Todos os experimentos estão descritos

nos Quadros 02, 03 e 04 representados abaixo (Figuras 12 a 15).

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Quadro 02 – Roteiro do experimento A.

Experimento A: Linhas de campo magnético. Materiais: Uma base de madeira, duas hastes de madeira, uma garrafa (500ml) com tampa, Óleo de cozinha (500ml), Limalha de ferro e quatro ímãs (5,0cm de diâmetro cada). Objetivos: Observar, em três dimensões, as linhas de campo magnético. Procedimento: 1. Colocar a limalha de ferro dentro da garrafa; 2. Colocar o óleo dentro da garrafa; 3. Tampar a garrafa. Em seguida agitar a mesma; 4. Colocar a garrafa entre os ímãs. Perguntas: Verifique o que ocorre com a limalha de ferro.

Figura 12: Linhas de campo em 3 dimensões.

Quadro 03 – Roteiros dos Experimentos B e C.

Experimento B: linhas de campo magnético. Materiais: Folha de papel, Limalha de ferro e um imã natural. Objetivos: Observar as linhas de campo magnético. Procedimento: 1. Colocar o ímã sobre a mesa; 2. Colocar a folha de papel sobre o ímã; 3. Espalhar a limalha de ferro sobre o papel; Perguntas: Verifique o que ocorre com a limalha de ferro.

Experimento C: funcionamento da bússola Materiais: Recipiente de plástico com água, Agulhas de costura fina, Cortiça, isopor, tampinha de garrafa pet (qualquer material que possa flutuar e girar no recipiente com água) e um imã natural. Objetivo: Entender como se relaciona uma Bússola com o campo magnético da Terra e compreender de que forma uma Bússola pode nos orientar geograficamente no espaço. Procedimento:

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1. Inicialmente precisa-se imantar a agulha de costura, passando-se o imã várias vezes na agulha. Salientando que é necessário que se passe sempre na direção do seu comprimento e no mesmo sentido. Para teste encoste a agulha imantada em algum objeto metálico verificando se existe atração ou repulsão;

2. Utilize em seguida uma fatia da cortiça circular (rolha), um pedaço de isopor ou uma tampinha de garrafa pet para que a agulha possa flutuar sobre a água; 3. Cole ou atravesse agulha na fatia da cortiça ou do material utilizado. 4. Coloque a bússola no recipiente com água; 5. Verifique o funcionamento da bússola observando sua direção quando estiver próxima ao imã. Perguntas: 1. Ao se aproximar de um ímã, a bússola deve se orientar em qual direção? Verifique.

2. Depois da agulha da bússola imantada, o campo gerado se alinhará com o campo magnético da Terra? 3. Verifique: O polo Norte magnético da agulha aponta para qual direção geográfica da Terra? E o Polo Sul magnético? 4. Caso se utilize outro material que não seja magnetizado para a agulha da bussola, a mesma se alinhará ao campo magnético?

Figura 13: Linhas de campo de um ímã em forma de barra.

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Figura 14: Processo de imantação da agulha da bussola.

Figura 15: Bussola feita com material reciclado.

3ª semana: Para finalizar nossa proposta pedagógica os alunos realizaram o

experimento D do Quadro 04 e ao final reaplicamos o questionário (conforme

descrito no Quadro 01) (Figura 16 e 17).

Quadro 04 – Roteiro do experimento D.

Experimento D: motor elétrico Materiais: Pilha, Ímã em formato de moeda, prego ou parafuso, fio de cobre de aproximadamente 10 cm com as pontas desencapadas e pedaço de tampa de garrafa. Objetivos: Produzir um motor elétrico simples e Compreender o seu funcionamento. Procedimento: 1. Colar o pedaço de tampa de garrafa no ímã 2. Colocar o ímã em contato com a cabeça do parafuso;

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3. Colocar a ponta do parafuso em contato com o polo negativo da pilha; 4. Encostar uma das pontas do fio de cobre no polo positivo da pilha e a outra ponta

no ímã. Perguntas: 1. Saberia informar qual é o sentido de rotação do motor? 2. Ao inverter a posição da pilha, qual seria o novo sentido de rotação do motor? 3. Caso fosse possível adicionar uma ou mais pilhas ao sistema, o que ocorreria

com a velocidade de rotação do motor?

Figura 16: Motor elétrico simples.

Figura 17: Aplicação do questionário avaliativo.

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6. RESULTADOS

Através do questionário de conhecimentos prévios, fizemos um levantamento

sociocultural e constatamos que a faixa etária média dos alunos foi de 21 anos, fato

justificado por trabalharmos com turmas de ensino noturno. Observamos que a

maior parte deles, 94% possui acesso à internet em suas residências e verificamos

que 45% dos alunos pesquisados utilizam a internet diariamente por um período de

tempo que vai de 1 a 2 horas e que 23% utiliza a internet por um período diário de 3

a 5 horas ou mais. Foi observado também, que aproximadamente 42% utiliza a

internet como principal fonte de pesquisa para os trabalhos propostos.

Ao analisar os questionários envolvendo as perguntas referentes ao tema de

magnetismo, fizemos uma compilação das respostas dadas pelos alunos e

comparando-as antes e depois, obtivemos dados que nos permitiram uma avaliação

qualitativa do processo de aprendizagem dos alunos.

1ª QUESTÃO: Você já ouviu a expressão “campo magnético”? Caso seja afirmativa

sua resposta, o que você entende por essa expressão?

Tabela 01: Análise das respostas do questionário da questão 1.

Antes da Metodologia Depois da Metodologia

Respostas Percentual de alunos


Sim, algo que atrai.

23%

Sim, algo que atrai.

16%

Nunca ouvi. 10% Nunca ouvi 3%

Sim, ligado à energia. 29% Sim, mas não sei explicar. 19%

Sim, ligado à eletricidade. 13% Sim, associando aos ímãs. 48%

Sim, mas não sei explicar. 19% Sim, associa à eletrodinâmica. 13%

Sim, ligado à força. 6%

Inicialmente foi observado que apenas 10% dos alunos avaliados nunca haviam

ouvido falar em campo magnético enquanto que 90% já tinham ouvido falar sobre o

assunto. Contudo as opiniões eram bem divergentes quanto ao conceito de campo

magnético. Depois da aplicação da metodologia, foi constatada uma maior

29

convergência nas respostas, pois 61% dos alunos associaram de forma correta aos

elementos geradores do campo magnético.

2ª QUESTÃO: O que são ímãs? Em que situações eles aparecem no seu dia-a-dia?




Respostas Percentual

São metais, não sei. 13% Não sei, não sei explicar. 16%

Não sei, não sei. 19% Algo que atrai, não sei. 19%

São metais, geladeira. 29% Objeto que gera campo magnético. 65%

Algo que atrai, não sei. 39%

Inicialmente foi observado que 19% dos alunos não sabiam o que eram ímãs

enquanto que 81% possuíam uma noção sobre o assunto em questão. Após a

metodologia, verificamos que 65% dos alunos associaram de forma correta que o

ímã é um objeto gerador de campo magnético.

3ª QUESTÃO: O que justifica a atração e a repulsão causada pelos ímãs?





Não sei. 84% Não sei 32%

Associada à carga elétrica. 13% É o campo magnético 19%

Força gravitacional. 3% Associado aos polos 48%

Verificamos inicialmente que 100% dos alunos não sabiam justificar a interação de

atração e repulsão ocorrida com os ímãs. Ao término de nossa metodologia,

podemos observar que 67% dos alunos associaram corretamente esta propriedade,

pois esta se relaciona diretamente com os polos de um ímã e com o campo

magnético.

30

4ª QUESTÃO: Durante uma aula sobre magnetismo, o aluno “fulano de tal” indagou

que os fenômenos elétricos e magnéticos estão relacionados, então ele afirmou:

“Um fio metálico quando percorrido por uma corrente elétrica gera um campo

magnético”. Em sua opinião, isso é possível? Justifique sua resposta.





Sim, mas não sei. 55% Sim, mas não sei. 16%

Não. 32% Não. 26%

Sim, associado à energia. 10% Sim, associado à energia. 3%

Sim, elétrons se movimentando formando corrente.

3% Sim, elétrons se

movimentando formando corrente.

55%

Inicialmente, 32% dos alunos afirmaram que corrente elétrica e campo magnético

não estão relacionados, enquanto que 68% afirmaram haver relação entre os

fenômenos apresentados. Ao final da metodologia, 55% dos alunos associaram

corretamente a formação de campo magnético devido à corrente elétrica ocorrida

pela movimentação ordenada dos elétrons.

Quando o conteúdo de magnetismo é apresentado no ensino médio, os alunos

imediatamente contextualizam com ímã. Porém, ao se tratar de campo magnético

gerado por corrente elétrica, demonstramos uma abordagem nova para eles e pouco

correlacionada pelos professores com o cotidiano do aluno, em função disso, esse

tópico se torna de compreensão mais difícil. Acreditamos que isso justifica a

pequena variação, antes e depois da metodologia, nas respostas sobre a não

relação entre corrente elétrica e campo magnético.

5ª QUESTÃO: Imagine-se perdido numa floresta e que você dispunha, somente, de

uma bússola. Você saberia usá-la? Caso seja afirmativo, como você usaria?

31





Sim, ponteiro para norte. 10% Sim, ponteiro para norte. 39% Não. 90% Não. 61%

Verificamos que antes de nossa metodologia, 90% dos alunos não sabiam se

orientar com a bússola, enquanto apenas 10% afirmaram saber utiliza-la. Após a

metodologia, observamos que 39% dos alunos associaram sua posição com relação

ao Norte geográfico apontado pela agulha da bússola.

Observamos que os alunos sabem o que é uma bússola, contudo, o resultado

evidenciou que a forma de manusear o instrumento não foi bem assimilada pelos

alunos (90% antes e 61% depois). Isso se justifica devido à falta

contextualização/utilização da bússola com o dia-a-dia do aluno, acreditamos que se

fosse feito um trabalho de campo, marcando coordenadas e observando as

variações da agulha, o resultado seria mais satisfatório.

32

7. CONCLUSÃO

Verificamos que a utilização da sequência metodológica usada nesse trabalho,

facilitou o processo de ensino-aprendizagem em física de forma satisfatória. Assim,

comparando as respostas dos questionários aplicados, anteriormente e

posteriormente ao nosso estudo, podemos perceber uma mudança de

comportamento significativo dos alunos em relação ao tema magnetismo. Ensinar

física através de vídeos e de experimentos de baixo custo é sempre motivador, pois

a construção do conhecimento ocorre de forma mais interativa e menos estática.

O público alvo da escola onde foi aplicada a metodologia é um público muito

heterogêneo, por aplicarmos o trabalho nas turmas de ensino noturno, o espectro de

idade é bem amplo. Têm-se alunos de 18 a 70 anos e, além disso, muitos deixaram

de frequentar a escola a mais de 20 anos. Acarretando sérias dificuldades de

aprendizagem e falta de base para a assimilação de novos conteúdos.

Após a metodologia, percebemos que as respostas das questões de 1 a 3

apresentaram maior rendimento de aprendizagem comparadas as respostas das

questões 4 e 5. Os questionamentos abordados nas perguntas de 1 a 3 foram

assuntos de magnetismo já contextualizados com o cotidiano do aluno, por exemplo,

todos os alunos conhecem os tais “ímãs de geladeira”. Agora, relacionar corrente

elétrica com campo magnético e manusear uma bússola, são assuntos novos que

em nosso entendimento demorariam mais tempo para ser assimilados de forma

efetiva.

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REFERÊNCIAS

ANJOS, I. G. dos. Física para o ensino médio. São Paulo: IBEP, coleção curso completo. IBEP, vol. Único, 2ª edição, 2005. AUSUBEL, David, NOVAK, J. D. e HANESIAN, Helen. Psicologia educacional. Rio de Janeiro. Editora Interamericana, 1980. BEM-DOV,Y. Convite à física. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed., 1996, 152 páginas. BONJORNO, R. A. et al. Física Completa. São Paulo: FTD, Volume único, 2ª edição, 2001. BRASIL, Secretaria da Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio, 1999. CUNHA, F. E. S. Vídeo: Magnetismo. São Paulo: 2007. Disponível em: <http://www.youtube.com/watch?v=DJBu0WGPw4U>. Acessado em: 02 Jun. 2014. GOVERNO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO/SECRETARIA DE ESTADO DE EDUCAÇÃO. Currículo Mínimo 2012 – Física. Rio de Janeiro: 2012. Disponível em: <http://www.conexaoprofessor.rj.gov.br/curriculo_aberto.asp>. Acessado em: 04 jul. 2014. MORAES, C. R.; VARELA, S. V. Motivação do aluno durante o processo de ensino-aprendizagem. Revista Eletrônica de Educação. Ano I, No. 01, ago. / dez. 2007. MOREIRA, M. A. Organizadores prévios e aprendizagem significativa. Revista Chilena de Educación Científica. 7 v., n 2, p. 23-30. 2008. MOREIRA, M.A. ¿Al final qué es aprendizaje significativo? Revista Qurriculum. La Laguna, Espanha. 25: p. 29-56. 2012. PELIZZARI, A. et al. Teoria da aprendizagem significativa segundo Ausubel. Revista PEC. Curitiba, 2 v., nº1, p.37-42, jul. 2001-jul. 2002. RAMALHO JÚNIOR, F.; FERRARO, N. G.; SOARES, P. A. T. Os fundamentos da física. São Paulo: Moderna, 3 v., 6ª edição, p. 479, 1993. SILVA, C. X. da; FILHO, B. B. Física aula por aula. São Paulo: FTD, 3 v., 1ª edição, 2010. TAVARES, R. Aprendizagem significativa e o ensino de ciências. Associação Nacional de Pós-graduação e Pesquisa em Educação. 28ª Reunião Anual – 2005. Disponível em: <http://www.fisica.ufpb.br/~romero/pdf/ANPED-28.pdf>. Acessado em 20 dez. 2014. TAVARES, R. Aprendizagem significativa. Revista Conceitos. jul. 2003/ jun. 2004.

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TRABALHOS PUBLICADOS

AZEVEDO, W. B., CASTRO, R.C., SOUSA, J.F.R. Ensinando magnetismo com auxílio de experimentos de baixo custo: Uma proposta de metodologia de ensino de física no ensino médio. XXI Simpósio Nacional de Ensino de Física, Uberlândia, 2015. Anais – Resumos e programa (ISBN: 978-85-7861-295-5). Página: 114. AZEVEDO, W. B., CASTRO, R.C. PRD 2014: Saberes Docentes em Debate. I Seminário Multidisciplinar do Programa de Residência Docente. Rio de Janeiro, 2014. Apresentação em Pôster.

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