Magia de ciência, um show de experimentos

A presença da ciência na Educação tem como intuito direcionar os alunos a compreender os fenômenos naturais e tecnológicos que estão presentes no seu cotidiano. Desse modo, é aconselhável introduzir metodologias mais eficazes para buscar tal objetivo. Num mundo cada vez mais globalizado e digital, em que o conhecimento avança muito rapidamente, é essencial que se faça uma ponte entre ciência e tecnologia e os próprios fenômenos naturais físicos que nos rodeiam.

É necessário também que os profissionais atuantes na docência busquem sempre a melhor maneira de garantir a aprendizagem de seus alunos; entretanto, a realidade de muitas escolas não permite melhoria nesse cenário. A possibilidade de vivenciar práticas experimentais permite aos estudantes compreender fenômenos que se tornam desestimulantes quando estudam apenas no campo das teorias, mas, vistos na prática, poderiam ser um método de captar a atenção e despertar o interesse por aprender.

Com base em estudos de Pereira, Santos e Moraes, percebe-se que é importante se apropriar das metodologias e desenvolver uma didática que possa suprir essa carência presente no processo de ensino-aprendizagem. Isso é a base para o método científico, o qual permite que grandes descobertas sejam feitas e que, sem elas, não “há ciência”.

Tendo em vista a importância dos experimentos didáticos na construção do conhecimento e na divulgação científica, surgiu a ideia de propor um projeto intitulado “Show de ciências”, na Escola Joaquim Antônio de Araújo, localizada no município de Geminiano/PI. No projeto, buscou-se demonstrar de forma didática e simples a magia da ciência, bem como contribuir com a ampliação dos conhecimentos sobre essa temática específica, amenizando a lacuna existente na disciplina e que afeta negativamente o aprendizado.

Nesse contexto, houve o intuito de promover não necessariamente uma feira de ciências, mas uma apresentação por meio de demonstrações experimentais para os alunos da Escola Joaquim Antônio de Araújo, onde, por meio da observação, descrição e compreensão, os alunos puderam adquirir conhecimentos de maneira diferenciada.

A apresentação foi realizada na turma do 9º ano do Ensino Fundamental, acompanhada pela professora responsável e por funcionários da unidade de ensino. Após a apresentação, foi aplicado um questionário aos servidores presentes, buscando avaliar a relevância do projeto para aquela comunidade.

Portanto, as reflexões aqui propostas objetivam instigar novos questionamentos e compreensões quanto ao papel das atividades experimentais no ensino-aprendizagem de Ciências, instigando práticas docentes mais produtivas que atendam às suas reais necessidades e aos anseios dos aprendizes.

Ensino de Física por meio da experimentação

É na prática, impulsionados por sua curiosidade, que os estudantes procuram realizar descobertas, questionam assuntos e fenômenos, o que favorece a aprendizagem significativa.

Tanto as feiras de ciências como as mostras de experimentos podem ser algo bastante interessante na contribuição para a formação do educando, segundo Pereira (2000. p, 38):

Como estratégia de ensino, as feiras de Ciências são capazes de fazer com que o aluno, por meio de trabalhos próprios, envolva-se em uma investigação científica, propiciando um conjunto de experiências interdisciplinares, complementando o ensino formal. Como empreendimento social-científico, as feiras de Ciências podem proporcionar que os alunos exponham trabalhos realizados por eles à comunidade, possibilitando um intercâmbio de informações.

As feiras de Ciências também podem ser um meio de se provocar a curiosidade dos discentes, fazendo-os relacionar seus conhecimentos prévios com aqueles expostos.

A abordagem da ciência por meio de experimentos didáticos tem uma grande importância na aprendizagem dos estudantes, pois é, na prática, motivados por sua curiosidade, que os alunos buscam novas descobertas, questionam diversos assuntos e, o mais importante, favorece uma aprendizagem mais significativa (Moraes; Silva Júnior, 2014, p. 62).

No ensino de Ciências, como em qualquer outra área do conhecimento que requer uso de laboratório, os experimentos são essenciais para a compreensão de alguns fenômenos e conceitos de forma mais ativa e concreta por parte dos alunos, contribuindo para a aprendizagem dos conceitos propostos pela teoria. De acordo com Pires (2019), a experimentação é importante no ensino de Ciências, já que desperta o interesse dos alunos pelo conhecimento científico. Seguindo essa linha de raciocínio, esse dinamismo e apontado como uma maneira de aprimorar a forma de aprender.

Ao longo do tempo, o processo de ensino sofreu transformações significativas; atualmente utilizam-se práticas tradicionais e predomina a fala dos professores; os alunos tendem a ser apenas ouvintes, sem ter muitas vezes uma forma de participação; uma consequência disso é a desmotivação e o desinteresse deles pela disciplina.

De acordo com Santos (2016), as atividades experimentais podem ser fundamentais para que os alunos compreendam os fenômenos envolvidos. A busca por diferentes estratégias de ensino pode ser uma forma de ajudá-los a trabalhar habilidades e competências que na maioria das vezes são deixadas de lado pelo professor que centra seu trabalho em aulas expositivas e resolução de exercícios e assim colabora para exclusão do aluno nesse processo.

Conceitos de Física aplicados aos experimentos

Visto que experimentos de baixo custo são ferramentas relevantes para o ensino de Física, apresentam-se algumas opções relacionadas aos conceitos de densidade, atrito, óptica e pressão. De início, trata-se da densidade, demonstrada com a utilização de um ovo, um copo de 200mL com água e uma colher de sal, conforme a Figura 1.

Figura 1: Copo de vidro com água, sal e ovo
Fonte: Arquivo dos autores, 2022.

Densidade é uma propriedade importante do material, que atribui sua quantidade de massa por unidade de volume (Gomes, 2019), isto é, está relacionada ao estudo de agitação das moléculas do objeto juntamente com o espaço ocupado, o que é notado na Figura 1. Percebe-se que o ovo pôde flutuar pois, ao ser adicionado o sal, houve aumento da densidade da água, tornando-a superior à do ovo. É representada pela equação (1):

(1),

Onde d é a densidade em unidades do Sistema internacional (SI), dada em quilograma por metro cúbico (kg/m³), m corresponde à massa do objeto em kg e V, o volume ocupado em m³.

Outro experimento proposto está relacionado à força de atrito, apresentado na Figura 2, em que dois livros com suas páginas entrelaçadas produzem uma força contrária ao movimento, impedindo a sua separação.

Figura 2: Livro com páginas entrelaçadas
Fonte: Arquivo dos autores, 2022.

A força de atrito (f_at), por ser proporcional ao coeficiente de atrito (µ) e à força normal (N), é dada pela equação:

Também foi selecionado o efeito causado pela pressão atmosférica; para isso utilizamos uma garrafa plástica, um prato, uma vela, líquido com corante e um isqueiro. Para realizar a atividade, é necessário acender a vela sobre o prato com o líquido e em seguida envolvê-la com a garrafa, como mostra a Figura 3. Mais relevante que a força causada é a área em que ela atua; no caso da pressão, quanto menor esse espaço, maior o efeito produzido pela força. A diferença de pressão de fora e de dentro da garrafa faz com que a pressão atmosférica exerça maior força, fazendo com que o líquido suba. No SI, a pressão é medida em newton por metro quadrado (N/m²) e se denomina pascal (Pa), em homenagem ao físico, matemático e filósofo francês Blaise Pascal (Gaspar, 2006, p. 194).

Figura 3: Vela elevando água na garrafa
Fonte: Arquivo dos autores, 2022.

Outro experimento escolhido envolve os conceitos de óptica, os quais podem ser demonstrados por meio de um copo de vidro transparente, adicionando água e, em seguida, inserindo na vertical uma caneta no seu interior, conforme a Figura 4.

Figura 4: Refração da luz em copo com água
Fonte: Arquivo dos autores, 2022.

A refração da luz é responsável por muitas ilusões devido à variação de velocidade com a mudança de meio de propagação; é o caso da caneta, que parece estar separada em duas partes. Quando a luz passa de um meio de propagação para outro, como acontece da água para o ar, ela é refratada devido a apresentar diferentes velocidades nesses meios; o ângulo de observação faz com que sofra um desvio na sua trajetória, a alteração na velocidade e no comprimento de onda, o qual explica o comportamento da caneta ao parecer quebrada (Hewitt, 2015, p. 524).

Prosseguindo com óptica, apresentam os conceitos de espelhos, os quais podem ser divididos em planos e esféricos. Espelhos planos são aqueles em que uma superfície polida e plana reflete de modo normal a luz incidente, em que os raios luminosos que incidem são refletidos todos na mesma direção, sofrendo reflexão regular. Em relação à imagem conjugada, ela é virtual, direita e de tamanho do objeto que a originou, posta harmonicamente a ele com relação ao plano do espelho.

As imagens conjugadas por espelhos esféricos podem ser reais, virtuais ou impróprias. Sendo imagens reais, são formadas na frente do espelho e dispostas de forma invertida em relação ao objeto que as originou; quando forem virtuais, apresentam-se atrás; e as impróprias são aquelas formadas no infinito.

As imagens podem ser direitas (na mesma direção do indivíduo) ou invertidas (no sentido oposto ao objeto refletido), podendo ser maiores, menores ou iguais. Quando a superfície esférica se reflete na face interna, o espelho é côncavo; se for externa, o espelho é convexo.

Para o convexo, independentemente da posição de um objetivo com altura h colocado à frente, a imagem sempre será direta, virtual e menor que o objeto, como apresentado na Figura 5.

Figura 5: Espelho convexo
Fonte: Arquivo dos autores, 2023.

Para o côncavo, dependendo da posição de um objeto com altura h que estiver disposto à frente, podem ser formados cinco tipos diferentes de imagens: imagem real invertida e menor, igual ou maior, imagem imprópria e imagem virtual direta e maior, conforme a Figura 6.

Figura 6: Espelho côncavo
Fonte: Yamamoto, 2016.

Resultados e discussão

A problemática apresentada demonstrou a necessidade de novos meios para construir o conhecimento; cumpriu-se a proposta de levar aos alunos o aprendizado por via da experimentação, com materiais simples e de baixo custo.

Observou-se que a escola não dispunha de um laboratório de Ciências; com isso, não foi possível desenvolver o ensino por meio atividade experimental; no entanto, a falta de um laboratório em si não elimina as possibilidades de os alunos participarem de aulas com experimentos, mesmo que sejam práticas utilizando materiais de baixo custo, que também são eficazes para o desenvolvimento da aprendizagem, fugindo de metodologias tradicionais.

Foram apresentados cinco experimentos relacionados a densidade, força de atrito, pressão, refração e reflexão da luz, em que se pôde observar a participação dos discentes, conforme destacado individualmente.

Densidade

Foi colocado um ovo num copo com água, em que os alunos visualizaram o objeto afundar; depois, o ovo foi retirado do recipiente e adicionado a outro copo também contendo água, mas com sal adicionado; foi possível ver o ovo, dessa vez, boiar. Ao notar a diferença de comportamento, os alunos prenderam a atenção, tentando achar explicações para tal fenômeno, gerando assim questionamentos.

Atrito

Para essa demonstração, foram escolhidos dois livros, cujas páginas foram levemente intercaladas. Os alunos puderam observar que não houve dificuldade para separá-los, uma vez que o atrito entre as páginas não era significativo. Em seguida, uma quantidade maior de páginas foi entrelaçada, e dessa vez os alunos foram incapazes de separá-las. Nesse experimento, os estudantes se envolveram mais intensamente, tentando separar os livros por conta própria, e ficaram surpresos quando perceberam que não conseguiam. Foi uma atividade estimulante e participativa, que prendeu a atenção da turma.

Pressão

Um líquido de cor vermelha foi cuidadosamente adicionado ao prato, seguido pela posição central da vela, que, ao ser acesa, foi habilmente envolvida por uma garrafa plástica. À medida que a chama da vela diminuía, atraía a atenção de todos os presentes, enquanto o líquido subia, como pôde ser observado na Figura 3. Inegavelmente, esse experimento também despertou interesse na turma. Sob orientação, um dos alunos executou novamente o experimento para seus colegas.

Refração da luz

Foi imersa uma caneta em um copo d’água e os alunos viram que ela apresentava um aspecto de quebrada na separação da água com o ar, mas, ao ser retirada, estava normal. Os alunos permaneceram atentos mas não surpresos, questionando os motivos pelos quais tal fenômeno acontece, gerando discussão em que foram apresentados outros casos na natureza explicados pelo mesmo princípio, como a formação do arco-íris e o fato de objetos submersos na água aparentarem estar mais próximos da superfície.

Reflexão da luz

Foram dispostos sobre uma mesa um espelho plano, um côncavo e outro convexo. Em seguida, foram apresentadas as características de cada um deles, como tipo de imagem, natureza e tamanho, entre outras. Para ilustrar o que havia sido explicado, pediu-se que cada discente se aproximasse dos espelhos e descrevesse para a turma como sua imagem se comportava em cada um deles. Foi uma atividade interativa e produtiva, na qual os alunos participaram ativamente, gerando questionamentos.

Em todas as experiências, a atividade mostrou-se relevante, pois conseguiu despertar a motivação e participação dos discentes, que se mantiveram atentos durante a aplicação dos experimentos, apresentando assim curiosidade para entender a explicação por trás dos conceitos trabalhados.

Portanto, o presente trabalho demonstrou a importância da utilização de experimentos para o aprimoramento dos estudos e sua implicação no processo de ensino-aprendizagem.

Considerações finais

Depreende-se, portanto, que os alunos tiveram boa participação ao experimentar na prática conteúdos vistos antes apenas em teoria, por meio das explicações feitas na própria sala de aula; notou-se curiosidade em aprender como funcionam os conceitos abordados. Dessa forma, a realização da atividade teve bom aproveitamento, conseguindo atingir resultados satisfatórios pelos discentes, demonstrando assim o potencial das atividades experimentais no processo de ensino-aprendizagem de Ciências.

Referências

GASPAR, Alberto. Física série Brasil. São Paulo: Ática, 2006.

GOMES, Andrea Vaz et al. Determinação da densidade de líquidos imiscíveis pelo princípio de Stevin. Revista Brasileira de Física, Cuiabá, v. 41, p. 3, nov. 2018. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rbef/a/dN6QXgp3gGvqyHYvk4DWJmg/?format=pdf&lang=pt.

HEWITT, Paulo G. Física conceitual. 12ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2015.

MORAES, J. U. P.; SILVA JÚNIOR, R. S. Experimentos didáticos no ensino de Física com foco na aprendizagem significativa. Aprendizagem Significativa em Revista, v. 4(3), p. 61-67, 2014. Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/asr/artigos/Artigo_ID69/v4_n3_a2014.pdf. Acesso em: 15 ago. 2022.

PEREIRA, A. B.; OAIGEN, E. R.; HENNIG, G. Feiras de ciências. Canoas: Ulbra, 2000.

PIRES, C. Mostra de Ciências como uma forma de aprendizagem a partir da experimentação. Revista Insignare Scientia, v. 2, nº 3, p. 64-70, 21 nov. 2019. Disponível em: https://doi.org/10.36661/2595-4520.2019v2i3.11183. Acesso em: 17 ago. 2022.

PROETTI, Sidney. Pesquisa qualitativa e quantitativa como método de investigação científica: um estudo comparativo e objetivo. Revista Lumen, 2017.

SANTOS, Pedro et al. Desenvolvimento de projetos práticos como suporte ao aprendizado de Física Experimental. In: ENCONTRO DE PESQUISA EDUCACIONAL EM PERNAMBUCO - EPEPE, 2016.

YAMAMOTO, Kazuhito et al. Física para o Ensino Médio. 4ª ed. São Paulo: Saraiva, 2016.