COMO FUNCIONA UM FORNO MICRO-ONDAS? PRODUÇÃO DE UM RECURSO DIDÁTICO PARA O ENSINO DE FÍSICA

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1 COMO FUNCIONA UM FORNO MICRO-ONDAS? PRODUÇÃO DE UM RECURSO DIDÁTICO PARA O ENSINO DE FÍSICA Rodrigo Gonçalves Ferreira da Silva Roseli Constantino Schwerz Natalia Macedo Neves Deimling Cesar Vanderlei Deimling 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.

2 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 Histórico- Crítica, 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

3 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. 2 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. 3 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

4 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

5 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. 4 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

6 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

7 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

8 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. 5 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. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BARBOZA, A. C. R. N; Aquecimento em um forno micro-ondas/desenvolvimento de alguns conceitos fundamentais; Quim. Nova, Vol. 24, No. 6, , FUKE, Luiz Felipe. Alicerces da Física. Eletricidade, física moderna, análise dimensional. Vol. 3. Editora Saraiva, GASPARIN, J. L. Uma didática da Pedagogia Histórico-Crítica. 2 ed. Campinas/SP: Autores Associados, (Coleção educação contemporânea).

9 HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. Vol ed. Editora LTC, 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 LIBÂNEO, J. C. Democratização da escola pública: a pedagogia crítico-social dos conteúdos. 25. ed. São Paulo: Loyola, 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 Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/qn/v25n4/10542.pdf>. Acesso em 22 Ago SAVIANI, D. Escola e Democracia. Teorias da educação, curvatura da vara, onze teses sobre educação e política. 41 ed. rev. Campinas, SP: Autores Associados, (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.

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