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Experimentação no Ensino de Física

A experimentação é de fundamental importância para o ensino de Física, servindo não apenas como motivador para o aluno, mas como ferramenta na formação e desenvolvimento de conceito científicos. O processo investigativo é parte central da experimentação sendo importante não apenas para a Física, mas para toda a área da Ciências da Natureza. Apesar do processo investigativo ser central, é importante que assuma muitas formas devido a complexidade do processo de aprendizagem o que apresenta um desafio ao professor. Existem várias abordagens de aulas experimentais no ensino de Física, entretanto, podem ser dividias em três principais: atividades de demonstração, atividades de verificação e atividades de investigação.

Abordagens

São maneiras como as atividades experimentais são apresentadas na sala de aulas, definem o papel do professor, do aluno; roteiros para a atividade; posição do experimento em aula; vantagens, e desvantagens. Na criação de uma aula experimental é tão importante definir a abordagem quanto o tema do experimento.

Atividades de Demonstração

Uma das abordagens mais utilizadas em atividades experimentais e são frequentemente integradas a aulas expositivas. O experimento é no centro da aula servindo para a ilustração. Demanda pouco tempo, pode ser realizada com poucos materiais e em espaços mais restritos que as atividades de verificação e atividades de investigação. Entretanto não há garantia da atenção dos alunos e de seu envolvimento na atividade. Neste tipo de atividade o professor executa o experimento e explica seu funcionamento, o aluno observa e retira suas dúvidas; o roteiro é estruturado e fechado fica em posse do professor.

Atividades de Verificação

São atividades que visam a confirmação da teoria e/ou lei e são comumente realizadas ao final de uma aula expositiva. Tornam o ensino mais realista e palpável para o aluno, além disso, possibilitam ao professor identificar facilmente os conceitos que não ficaram claros para seus alunos. Entretanto, a relativa previsibilidade do resultado pode desincentivar o aluno, não obstante, não desenvolve a curiosidade do aluno. Neste tipo de atividade, o professor fiscaliza e guia os alunos durante o experimento; os alunos realizam o experimento e o explicam. O roteiro é estruturado, fechado e é distribuído aos alunos.

Atividades de Investigação

São atividades que visam a investigação de um fenômeno com pouco conhecimento prévio. Portanto, incentivam a curiosidade e a criatividade dos alunos, e o erro contribui para o aprendizado dos alunos. Entretanto, demandam tempo, comumente são uma aula inteira, e é necessário que os alunos possuam experiência em atividades práticas. Neste tipo de atividade, o professor é um facilitador e mediador do processo de aprendizagem. Enquanto os alunos possuem papel central, planejando, realizando, analisando e explicando o experimento. Devido a grande liberdade dos alunos, o roteiro deve ser aberto ou inexistente.

Coleta e Análise de Dados em Sala de Aula

São partes fundamentais de um experimento científico em um laboratório, o que não é diferente na sala de aula. A coleta e análise de dados são fundamentais para a aprendizagem do aluno, servindo para mudar suas ideias e visões pré concebidas sobre o experimento. Além disso, levanta questões sobre que variáveis devem ser levadas em consideração e de incertezas das medidas.

Com o avanço da tecnologia, surgiram diversos equipamentos e programas que auxiliam na coleta e análise de dados. Entretanto, o alto custo de ferramentas proprietárias restringem o acesso. Neste contexto, a utilização de software livre torna-se vital para o amplo acesso, sendo gratuito pode ser utilizados por todos, sendo fundamental na inclusão digital. Entretanto, para que o uso de, por exemplo, computadores em ambientes escolares de maneira eficiente é necessário introduzir no processo de formacão dos professores o uso dos mesmos.

Coleta de Dados

A coleta de dados muitas vezes é considerada como pouco importante, entretanto, é fundamental para o entendimento de conceitos como dispersão, precisão, exatidão e valor verdadeiro e como os alunos pensam sobre tais conceitos e suas dificuldades. Além de uma melhora na educação científica, uma vez que é necessário que pensem como cientistas e entendam como o mesmo trabalha e como ciência é desenvolvida.

Esta fase requer tempo, entretanto, a popularização de plataformas de prototipagem e de softwares livres, por exemplo Arduino e Tracker, vem possibilitando a sua utilização em sala de aula. A utilização desta tecnologia pode reduzir o tempo necessário para a coleta de dados, além disso possibilitar a realização de uma ampla gama de experimentos impraticáveis sem a utilização sensores eletrônicos como em certos experimentos em óptica.

Análise de Dados e Discussão

A análise de dados demanda grande envolvimento dos alunos, melhorando o entendimento dos mesmos sobre fenômenos físicos.Permite aos alunos discutirem e até relacionarem com situações já vividas. Além disso, é fundamental a participação do professor no sentido de auxiliar e estimular os alunos na busca de explicações para os fenômenos estudos em qualquer uma das abordagens escolhidas.

A utilização de computadores pode facilitar a organização e estruturação dos dados obtidos, criando-se tabelas e gráficos de forma mais rápida, propiciando mais tempo para a análise de dados propriamente dita, evitando a perda de interesse devido a intediante tarefa de anotar os dados. Podendo de proporcionar um tratamento estatistico dos resultados e aproximar o aluno do que é feito em um "laboratório de verdade".