ASTRONOMIA NO ENSINO FUNDAMENTAL E MÉDIO: ASTROS NA CAIXA DE PAPELÃO Ricardo Augusto Viana de Lacerda EACH-USP LESTE Estudante de(lcn) e Especialização do Ensino de Astronomia EACH-USP LESTE E.E. Prof. Gabriel Ortiz Artur Roberto Viana Lacerda Diretoria de Ensino Leste1 e Especialização do Ensino de Astronomia EACH-USP LESTE. Alexandre Cachone Pinto E.E. Shinnquichi Agari e Especialização do Ensino de Astronomia EACH-USP LESTE. Eloiza Hitomi Wakate Hieda EMEF. Carlos Pasquale e Especialização do Ensino de Astronomia EACH-USP LESTE. Geraldo Majela da Silva EMEF. Carlos Pasquale e Especialização do Ensino de Astronomia EACH-USP LESTE. Resumo Esta atividade de astronomia é dirigida a professores de física do Ensino Médio e Ciências do Ensino Fundamental II com o objetivo de apresentar, de maneira simples e exploratória as fases da Lua, nosso satélite natural e também os Eclipses que ocorrem no Sistema Sol-Terra-Lua. Usando como recurso, caixa de papelão, lâmpada decorativa de cor amarela de 120V/7W e bolas de isopor, esta atividade procura mostrar como a Lua, tendo sempre sua metade da superfície iluminada pelo Sol e a outra, escura, observada, do ponto de vista da Terra, aparece com diferentes porções iluminadas e discutir que em determinadas posições relativas acontece os Eclipses Lunar e Solar, total, anular ou parcial. Esta atividade fundamenta-se na interação social de Vygotsky e nas teorias de aprendizagem significativa de Ausubel. Introdução A falta de apoio material e pedagógico das escolas para o desenvolvimento de metodologias que privilegiem atividades experimentais demonstrativas e investigativas, bem como limitações na formação acadêmica do professor em relação ao saber experimental são fatores que contribuem para a ausência ou realização não sistemática de experimentação nas dependências da escola. Esta é uma realidade escolar no ensino de Física e Astronomia nos níveis Fundamental e Médio. Para tentar resolver parte deste problema este artigo procura mostrar que mesmo assim é possível trabalhar com experimentações seja elas demonstrativas ou investigativas com recurso materiais de baixo custo. Na caixinha preta, foi instalada uma lâmpada de 127v/7w para representar o Sol. Foram construídas três tampas de modo que na 1ª tampa foi fixada no centro dela uma bola de isopor com 2,0 cm de diâmetro para representar a Lua e suas 4 principais Fases: (LUA CRESCENTE,LUA DECRESCENTE, LUA CHEIA E LUA NOVA). Na 2ª tampa foram fixadas duas bolas de isopor de 5,0cm e 1,5cm de diâmetro sendo a maior, o Sol e a menor a Lua, estas foram ajustadas de frente à lâmpada de modo a formar uma sombra da Lua na superfície da Terra, ilustrando um eclipse Solar. Finalmente na 3ª tampa, foi fixada a bolinha de 1,5cm representando a Lua, de modo a eclipsar a lâmpada quase que totalmente, formando um anel "Eclipse Anular". O ambiente total interno da caixa deve ser pintado de preto fosco para ilustrar bem os fenômenos do sistema Terra-Lua-Sol.
Esta atividade foi apresentada na forma de pôster, durante a II semana do Curso de Licenciatura em Ciências da Natureza (LCN), realizada na Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH-USP Leste), no período de 25 a 29 de maio de 2009. Durante a apresentação deste trabalho foram tiradas fotos do interior da caixa para que o público após ter observado as fases da Lua e os Eclipses, pudessem ver melhor e fazerem seus comentários. Depois o próprio observador também pôde tirar suas fotos com suas máquinas digitais ou celulares para comentar com seus colegas os fenômenos observados. A inserção de Astronomia no Ensino Fundamental e Médio é necessária e indispensável [1]. Muitas são as críticas que costumam ser feitas ao currículo de Física do Ensino Fundamental e Médio Brasileiro e até mesmo em outros países. Talvez a mais contundente seja a falta de relação com o dia a dia do aluno, o que tem como conseqüência a produção de textos e materiais didáticos fora do contexto vivencial do aluno e até mesmo erros como, por exemplo: A Terra tem a forma arredondada, mas não é uma esfera perfeita. Sua forma se assemelha mais à de uma laranja, com leve achatamento de um dos lados e um arredondamento quase perfeito do outro. A parte achatada corresponde aos dois pólos: norte e sul. Associar a forma da Terra à de uma laranja é deformar demais a Terra e associar parte achatada com pólos é trocar uma definição exata por outra sem precisão alguma (Canalle, J.B.G - Cad.Cat.Ens.Fís.,v.14,n3:p.254-263, dez.1997). Como muitos colegas, também tenho analisado livros didáticos de ciências e física e também alguns artigos publicados no Caderno Catarinense de Ensino de Física que teve o início de suas publicações em dezembro de 1984 publicadas a cada quadrimestre editada pela Universidade Federal de Santa Catarina e que recentemente teve seu nome mudado para Caderno Brasileiro de Ensino de Física e o caderno suplementar Física na Escola que teve o início de suas publicações no 2º semestre de 2000 e a Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia RELEA. A atenção que tenho por estas três revistas é devido à concentração de pessoas especializadas no assunto de Física e Astronomia e também por que são publicações de fácil acesso e de circulação em todo o Brasil. Nos artigos que tenho pesquisado, percebo que o problema não está nos especialistas em argumentar e produzir textos de Física Moderna e Contemporânea, mas sim como fazer chegar este material nas mãos dos nossos professores de Ensino Médio e Fundamental de tal maneira que eles tenham confiança e segurança em aplicar esses conhecimentos nas salas de aulas. Esse eu acredito que é um dos maiores desafios! Neste trabalho procuramos uma forma de ajudar a resolver esta problemática apresentando uma das atividades que apresentei aos colegas do curso de especialização em ensino de astronomia oferecido na EACH-USP Leste. Esta atividade foi tirada de um artigo da RELEA [1] e ampliada com os fenômenos dos Eclipses. O referencial teórico-pedagógico que escolhi para este projeto é a Teoria Sóciointeracionista de Vygotsky, segundo as quais o processo de ensino e aprendizagem pode realizar-se por meio de interações sociais desde que estas sejam adequadamente conduzidas por um parceiro mais capaz (o professor) com um bom domínio do conteúdo abordado (Vygotsky, 1996). Mas não basta saber conteúdos para ser competente, mas a primeira forma de manifestação de incompetência é não saber o conteúdo. O construtivismo possibilita a aprendizagem significativa a qual Ausubel traz como enfoque principal em sua teoria e um dos caminhos para alcançá-la é através da interatividade entre o aprendiz e o conhecimento. Trata de um procedimento pedagógico no quais as atividades experimentais de demonstrações e investigativa tem duas personalidades: o primeiro, de ilustrar e facilitar a apresentação dos conceitos apresentados; o segundo, de desencadear as interações sociais que, por meio da interação alunos-professor e alunos-alunos, possibilitem a
compreensão dos conceitos de Astronomia. Para Vygotsky, o sujeito não é apenas ativo, mas interativo, seus conhecimentos se constituem a partir de relações intra e interpessoais. É na troca com outros sujeitos e consigo mesmo que nele se internaliza conhecimentos, papéis e funções sociais, o que permite a construção de conhecimentos e da própria consciência (Vygotsky, 1989). Para Ausubel a aprendizagem é significativa quando, a partir do conhecimento prévio que o aluno traz, o mesmo consegue modificar e construir um novo conhecimento relevante e a partir daí, incorporar à sua estrutura cognitiva. Ausubel resume essa definição de Subsunçor.(Subsunçor é todo conhecimento prévio do aprendiz que pode servir de ancoragem para uma nova informação relevante para o mesmo; deste modo, se existir uma relação substantiva entre os dois, temos a aprendizagem-significativa) O fenômeno de formação das fases da Lua ocorre devido à posição relativa dos Astros do sistema Sol-Terra-Lua, conforme o esquema apresentado abaixo. Essas fotos foram tiradas no evento durante a apresentação da 1ª etapa da demonstração: B C A D (1ª Etapa Fases da Lua) 1ª Etapa da Demonstração: O professor pode realizar esta demonstração sobre uma mesa, de preferência no centro da sala para que os alunos possam sentar-se em volta da caixa. Divida a classe em grupos de cinco alunos no máximo e dê um tempo para cada grupo observar os orifícios e registrar o que foi observado em cada ponto, o registro também pode ser feito através de fotos digitais ou celulares, mas é importante que eles discutam os fenômenos observados e escrevam uma explicação para cada orifício observado do ponto de vista de um observador na Terra.
Lua cheia (A) É o nome dado à Lua quando ela está na posição (A) da caixa. Nesta fase, a Lua nosso satélite natural está passando acima da linha Terra-Sol. Todo o disco iluminado é visível da Terra. Você pode observar o Céu nesta que durante esta fase, o Sol se pôs a oeste e a Lua está nascendo a leste, portanto a Terra está entre ambos. Com a Lua cheia termina a fase crescente. Na noite seguinte a Lua já não é mais cheia e começa, então, o período ou fase da Lua minguante ou decrescente. Para nós aqui no hemisfério Sul, podemos ver que a forma da Lua Decrescente lembra a letra D. Lua crescente (B) Através do orifício (B), o aluno consegue observar que a bola de isopor está sendo iluminada formando uma letra (C), é a fase crescente da Lua, ela representa exatamente um quarto da superfície da Lua iluminada, por isso essa noite em especial, a Lua é chamada de Lua do quarto crescente. Observando o Céu na noite seguinte ela já não tem mais a mesma aparência, por isso não devemos mais chamá-la de quarto crescente, pois afinal, mais que um quarto de sua superfície é visível. Ela continua sim no seu período crescente ou fase crescente. Lua nova (C) É aquela que não se vê, pois ela está na posição abaixo da linha Terra-Sol. Na posição (C) da caixa, é possível ver a bola de isopor bloqueando totalmente a lâmpada e podemos ver a bola de isopor bem mal iluminada representando neste momento a Lua nova. Na prática, o lado voltado para a Terra não está iluminado, além de estarmos olhando na direção do Sol, o qual nos ofusca a visão. Nesta situação dizemos que a Lua nasce junto com o Sol e se põe junto com ele, mas na noite seguinte ela vai se pôr um pouco depois do Sol. Assim, logo que o Sol se põe vemos a Lua bem próxima do horizonte oeste, mas como ela está quase na mesma direção do Sol, vemos apenas uma estreita borda (que lembra uma banana) iluminada. Nesta situação já devemos dizer que a Lua está no seu período crescente. Lua decrescente (D) Cerca de sete noites após a lua cheia veremos novamente um quarto da superfície da Lua iluminada, por isso essa noite em particular é chamada de Lua quarto minguante ou decrescente, quando então ela estará passando pelo ponto (D). Note que as noites seguintes não devem ser chamadas de Lua quarto minguante, pois a palavra quarto se refere a um quarto da superfície iluminada e visível da Terra, o que ocorre só em duas noites particulares, sendo uma na fase crescente e outra na fase decrescente. A reflexão da luz da lâmpada sobre a bola de isopor dentro da caixa nestas quatro principais fases da Lua imita muito bem o que se vê no céu. O observador (aluno) nesta atividade sempre esta fazendo o referencial a partir da superfície da Terra, ou seja, ele é a Terra.
2ª e 3ª Etapa da demonstração: Eclipses O eclipse solar pode ser total ou parcial. Como o diâmetro da Terra é quase 4 vezes maior que o diâmetro da Lua, apenas algumas regiões da Terra, poderão ver um eclipse total. A foto abaixo mostra como acontece um eclipse do Sol (Lâmpada) no interior da caixa. Quando a sombra da Lua (bolinha menor) alcança a Terra (bolar maior), as partes da Terra atingidas pela umbra têm eclipse total, as partes atingidas só pela penumbra têm um eclipse parcial que dependendo da posição pode ser o eclipse anular. O experimento com a bola de isopor não permite ver os eclipses em todas as suas particularidades devido às desproporções entre os volumes das bolas de isopor, que representam a Terra e a Lua e também as desproporções entre as distâncias Terra-Lua e Terra-Sol (Lâmpada). Contudo é possível simular usando a 2ª tampa da caixa, um eclipse Solar como mostra a figura logo abaixo e a partir desta, explicar o que significa umbra e penumbra. Esta observação pode ser feita pelos orifícios B e D e os mesmos podem ser fotografados com os celulares dos alunos. Pelo menos nesta aula será permitido o uso de celulares na sala de aula! (2ª Etapa Eclipse Solar) Observado no ponto (D) da caixa preta: temos o eclipse solar (Sombra da Lua projetada num ponto da superfície da Terra) O plano de translação da Lua ao redor da Terra nesta caixa não foi possível simular, mas o professor deve comentar que este plano existe e faz um anglo de 5º com a eclíptica, o que evita os dois eclipses mensais. O eclipse solar pode ser parcial, total ou anular (quando a Lua passa exatamente na frente do Sol, mas por estar mais distante da Terra do que em outras circunstâncias não conseguiu cobrir o disco solar completamente). Se a lua está entre a Terra e o Sol é porque é uma Lua nova. A 3ª tampa procura simular o eclipse anular que acontece quando a Lua está próxima do seu apogeu (ponto mais distante de sua órbita), o diâmetro da Lua é menor que o do Sol, e ocorre um eclipse anular como mostra a figura logo abaixo. Levando em consideração as distâncias relativas entre os três Astros e suas dimensões. No sistema solar é um evento único! (3ª Etapa Eclipse anular) Observando do ponto (C) da caixa, temos um exemplo do eclipse anular ou anelar.
Referências: [1]Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia-RELEA, n.4, p.9-26, 2007. [2]CANALLE, João Batista Garcia. Oficina de Astronomia Online. Instituto de Física, UFRJ. Disponível em: http://www.oba.org.br/cursos/astronomia. [3] OLIVEIRA FILHO, Kepler de Souza; SARAIVA, Maria de Fátima Oliveira. Astronomia e Astrofísica. Porto Alegre: Ed. Universidade/UFRGS, 2000. Disponível em http://astro.if.ufrgs.br/index.htm. Acesso em 04 de Abril.2009. [4] Lima, F.P e Rocha, J.E.V.,Revista:Física na Escola,v.5, n.1, 2004. Acesso em 11 de Abril.2009. [5] Thomaz, M. F. (2000). A experimentação e a formação de professores: uma reflexão. Cad. Cat. Ens. Fís., 17 (3): 360-369. [5] Moreira, M. A; Axt, R. (1992). O papel da Experimentação no Ensino de Ciências, Tópicos em Ensino de Ciência, São Paulo Distribuidora, São Paulo. [6] Ostermann, F e Moreira, M.A Atualização do currículo de física na escola de nível médio: um estudo dessa problemática na perspectiva de uma experiência em sala de aula e da formação inicial de professores Cad.Cat.Ens.Fís., v.18, n.2: p.135-151, ago.2001. [7] Luis Carlos de Menezes - "Uma Física para o Novo Ensino Médio" Física na Escola, v. 1, n. 1, 2000.