Concepções alternativas dos alunos no ensino de Óptica Geométrica

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Declaração
Declaro por minha honra que o presente trabalho nunca foi apresentado na sua essência para obtenção de qualquer grau e constitui o resultado da minha investigação e apresenta de forma clara sob como valorizar as concepções alternativas no ensino de óptica geométrica.
Estão referenciadas no texto, as fontes bibliográficas exploradas ao longo da sua elaboração.








Xai-Xai, Janeiro de 2013
__________________________
(João Estêvão Matsinhe)



Dedicatória
Dedico este trabalho a minha família, que sempre manifesta em mim um amor fraternal sem limites, carinho e apoio.












Agradecimentos
Agradeço ao meu supervisor MSc. Alberto Marcos Halar pela dedicação, experiência transmitida e aconselhamento.
Os meus agradecimentos são extensivos:
A direcção da UP Delegação de Gaza;
Aos docentes do curso de Física da UP Delegação de Gaza, pelo apoio diversificado durante a formação.

Aos colegas da Turma que contribuíram para que eu chegasse a esta fase; em especial ao meu grupo de estudo, pelo apoio moral e material dispensado ao longo da formação.

Os agradecimentos são extensivos a direcção de Escola Secundária de Xai - Xai, professores pelo acompanhamento do trabalho e aos alunos inqueridos;
Agradecimento especial para Isabel Macamo por ter apoiado nos cuidados e no acompanhamento das crianças;
Aos meus pais, pelo incentivo de modo a não desistir o longo caminho escolhido e pelo apoio em material escolar;
A toda família (Busquem em primeiro lugar o Reino de Deus e a sua justiça e todas as coisas serão a acrescentadas Mat.6:33 e Filipens. 2:12 a14).


KANIMAMBO

Resumo
As reformas curriculares de que o PEA tem sofrido em Moçambique exigem do professor, uma nova forma de abordar os fenómenos de Óptica Geométrica a fim de se encontrar o método capaz de melhorar a qualidade do ensino no País, visto que na disciplina de Física regista se um número maior de reprovações. O ensino de Física tem sido uma exposição das teorias propostas nos materiais de ensino sem correspondência do conhecimento empírico e do científico. O presente trabalho, desenvolvido na Escola Secundária de Xai-Xai teve como objectivo avaliar, a influência das concepções alternativas dos alunos de modo a superar as dificuldades na assimilação da Óptica Geométrica e na compreensão da sua importância na sociedade pois a falta de concordância entre a metodologia do ensino e as capacidades operatórios dos alunos pode ser considerada como a causa da influência das concepções alternativas e que veiculam fortemente no tipo de linguagem que envolve. As perguntas de múltipla escolha e materiais de reflexão, permitiram identificar as concepções alternativas dos alunos os quais apresentaram o mesmo padrão de concepções alternativa independentemente do tempo de instrução formal. Dando se atenção especial à explicação científica de como enxergar um objecto, perpassando por discussões sobre a luz e fez se avaliação do processo de reflexão da luz nos espelhos planos e esféricos, e a formação de sombra em objectos opacos para aplicação das estratégias de ensino avaliando as potencialidade e a aplicabilidade no ensino onde foi notável a resistência das concepções á mudança, tendendo a permanecer inalterável tanto antes como após a instrução formal devido o domínio da cultura.


Palavras – chave: concepções alternativas; sombra; espelhos; luz; Óptica Geométrica.






Lista de abreviatura e símbolos
PEA – Processo de ensino e aprendizagem
ESG – Ensino Secundário Geral
UP – Universidade Pedagógica





















Lista de Tabelas
Tabelas …………………………………………………………………………………………Pág
Tabela 1: Sobre Pesquisadores das concepções alternativa…………………………..…………...6
Tabela 2: Concepções alternativas da Óptica Geométrica……………………………………….31















Lista de Figuras
Figuras……………………………………………………………………………………….... Pág.
Figura1: Gráfico de reflexão difusa numa superfície irregular………………………………… 14
Figura2: Espelho plano………………………………………………………………………… .15
Figura3: Processo de formação de imagem em espelhos convexos……………………………..17
Figura 4: Processo de formação de imagem em espelhos côncavos…………………………..…18
Figura5: Formação de imagem e sombra em objecto opaco iluminados por uma fonte pontual..20
Figura 6: imagem da Escola Secundária………………………………………………………....28
Figura 7: Visibilidade da luz nos objectos através dos raios …………………………………...36
Figura 8: Lanterna que ilumina uma parede de uma sala fechada…………………………….…37
Figura 9: A imagem forma se na superfície do espelho………………………………………….39
Figura 10: a sombra tem o memo tamanho que o objecto ou menor que este…………………...42








ÍNDICE………...……………………………………………………………………………..PÁG.
Declaração ii
Dedicatória iii
Agradecimentos iv
Resumo v
Lista de abreviatura e símbolos vi
Lista de Tabelas vii
Lista de Figuras viii
CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO GERAL xii
CAPITULO 2: FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3
2.1 Concepções Alternativas 4
2.2 Pesquisa Levada a cabo na área das concepções alternativas e os principais resultados 5
2.3 Processo de Ensino e Aprendizagem 7
2.4. Estratégias do Processo ensino e aprendizagem 9
2.5 Critério de avaliação das concepções alternativas dos alunos 10
2.6 Natureza e propagação da luz 11
2.7 Reflexão da luz 14
2.7.1 Leis de Reflexão 14
2.7.2 A reflexão difusa 14
2.9 Espelhos esféricos 17
2.9.1 Espelhos convexos 17
2.9.2 Espelhos côncavos 18
2.8.3 Leis da reflexão nos espelhos esféricos 19
2.9 Formação de sombras nos objectos opacos 19
3.2 Justificativa 23
3.3 Relevância e actualidade do tema 23
3.4 Apresentação do problema da pesquisa 24
3.5 Variáveis 24
3.5.1 Variáveis dependentes 24
4.5.2 Variáveis independentes 24
3.6 Hipóteses 24
3. 7 Objectivos 25
3.7.1 Objectivo geral 25
3.7.2 Objectivos específicos 25
3.8 Delimitação do tema 25
CAPITULO 4: METODOLOGIA DO TRABALHO 26
CAPITULO 5: RESULTADOS DE PESQUISA 31
5.1 Concepções alternativas identificadas em relação a Óptica Geométrica 32
CAPITILO 6: ANALISE E INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS DA PESQUISA 36
6.1. O carácter da propagação da luz 37
6.1.1 A visualização da Luz nos objectos é feita através dos raios visuais 37
6.1.2 "Raios paralelos são representados apenas por fontes distantes" 39
6.1.4 "A lanterna não pode iluminar simultaneamente as paredes I( raios reflectidos) e II ( raios incidentes) numa sala fechada". 39
6.1. 5 "A luz de uma fonte propaga numa distância maior no escuro" 40
6.2 Secção II: Espelhos planos 41
6.2.1 "A imagem forma se na superfície do espelho Plano" 41
6.2.2 "O tamanho da imagem depende da distância do objecto ao espelho" 42
6.2.3 "A posição da imagem num espelho plano depende do observador" 42
6.3 Espelhos esféricos 43
6.3.1 " A 2ª lei de reflexão é valida somente nos espelhos planos e não nos espelhos esféricos" 43
6.3.2 "Nos espelhos côncavos só se observa a imagem real e não se observa a imagem virtual" 43
6.4. A formação de imagens e sombras em objectos opacos 43
6.4.1 "A sombra tem o mesmo tamanho com o objecto ou menor que este" 43
6.4.2 "A sombra é determinada somente pelo tamanho do objecto" 44
CAPITULO 7: ACÇÕES DE FORMAÇÃO TOMANDO COMO BASE A VALORIZAÇÃO DAS CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS NO ENSINO DE ÓPTICA 46
7.0 Conclusão 50
7.1 Sugestões 51
8.0 Referencias Bibliográficas 52
Apêndices














CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO GERAL






O ensino de Ciências, em qualquer nível de instrução, pode sofrer influência das ideias, denominadas concepções alternativas que os alunos levam para a sala de aula.

De modo a procurarem buscar, compreender o mundo ao seu redor através da observação directa do seu dia – a – dia, partindo do funcionamento das coisas observadas até a busca do entendimento do porquê dessas coisas.

Sendo necessário orientá-los na busca de explicações dos factos do mundo físico em que vivem, estimulando o prazer das descobertas ao estabelecer suas próprias relações com o mundo e definir seus próprios caminhos na construção de um conhecimento sólido que amplie seus limites explicativos.
Discutir sobre as concepções alternativas dos alunos no ensino da Óptica Geométrica será apresentar experiência prática, modelos de estratégias que ajuda detectar, avaliar, compreender, valorizar e utilizar em sala de aula de modo a promover aprendizagem significativa.

Segundo SILVEIRA (1993) "as concepções alternativas não são compartilhadas pela Comunidade Cientifica, mas, influenciam fortemente o PEA por isso para que haja uma mudança conceitual é necessário que haja uma interacção explícita nestes sentidos".
Recorrendo a uso de metáforas, método centrado no aluno, conflito cognitivo, analogias e critérios de avaliação com objectivo de construir um conhecimento sólido e seguro.
Torna-se evidente salientar a importância das concepções alternativas para os professores de Ciências, em particular aos de Física, a fim de que direccionem o aluno à mudança conceitual e não, inadvertidamente, ao reforço dessas concepções.
A falta de concordância entre a metodologia do ensino e as capacidades operatórias dos alunos, através da observação directa do seu dia-a-dia pode estar na origem da má assimilação da Óptica Geométrica.
O presente trabalho tem como objectivo avaliar a influência das concepções alternativas dos alunos e a sua importância no ensino da Óptica Geométrica.
Estruturalmente o trabalho apresenta 7 capítulos: Introdução; Fundamentação Teórica; Estudo empírico, Metodologia de pesquisa; Resultado de pesquisa; Análise e interpretação dos resultados da pesquisa: Acções de formação tomando como base a valorização das concepções alternativas no ensino de Óptica por fim a conclusão e sugestões, a fim de promover a boa leitura e a compreensão ao professor, como peça chave no PEA.

De salientar que o presente trabalho contou com ajuda dos alunos do nível básico e médio da Escola Secundária de Xai-Xai apoiando se nos a materiais didácticos e demonstrativos sobre a reflexão; perguntas de múltipla escolha, entrevista aos professores e uma forte revisão bibliográfica.




















CAPITULO 2: FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA











2.1 Concepções Alternativas
Concepções alternativas são definidas, como sendo as ideias sobre o mundo em seu redor (fenómenos, processos, objectos, conceitos e leis da natureza), que as pessoas, ganham antes da aprendizagem destes na escola.
Segundo PIAGET (1973) as concepções alternativas, têm origem na necessidade de que o ser humano tem de construir explicações para compreender o mundo em que vive e com o qual interage em todas as suas esferas: sensorial, social e cultural com objectivo a realidade simples da observação directa.
Segundo BACHELARD (1976), as concepções alternativas são ideias que precipitam do real, ainda que espontâneas são condições necessárias no desenvolvimento cognitivo e na aquisição do saber racional.
São passos obrigatórios que é preciso ter em conta no PEA contínuo e activo que é a conceptualização e a formação da razão.
As experiências vividas pelo aluno no ambiente da escola e das aulas têm igual contribuição para a formação das concepções alternativas.
Neste sentido, o surgimento de uma concepção alternativa pode ocorrer devido à falta de compreensão do aluno sobre o conteúdo leccionado durante a aula.
Se essa dificuldade não for identificada durante as aulas ou na avaliação do desempenho do estudante, pode se tornar um verdadeiro obstáculo pedagógico no futuro.
Segundo PIAGET (1973) a construção do conhecimento tem a ver com o modo e como se estabelece a relação entre o sujeito que o conhece e objecto do conhecimento.
MORTIMER (2000) acredita que o ensino efectivo em sala de aula depende também de um elemento facilitador representado pelo professor. Neste caso o professor propicia aos alunos situações sobre o conteúdo que possam utilizar suas concepções.
As concepções alternativas devem ser encaradas como costumes, hábitos pessoais que o professor tem o dever de procurar conhecer, compreender, avaliar e valorizar para decidir o que fazer para tornar o ensino mais eficaz.

2.2 Pesquisa Levada a cabo na área das concepções alternativas e os principais resultados
Tendo em vista a revisão das literaturas, onde vários modelos explicativos não conduziram com a realidade como identificar as concepções alternativas, surge a proposta deste trabalho com objectivo de subsidiar o professor de estratégias de detectar, avaliar, compreender as concepções alternativas dos alunos sobre o PEA da Óptica Geométrica.
Os autores preocuparam se em identificar as diferentes concepções alternativas dos alunos em diferentes áreas da Física sem enquadrar as técnicas para detectar, compreender, avaliar e utilizar as concepções alternativas dos alunos de modo que o professor direccione o ensino ao aluno ou torna o mais eficaz como mostra a tabela 1 abaixo.
Autor
Tema
Objectivo do Tema
Resultado da Pesquisa
Limitações do Pesquisador
Rosa António Fernandes Scalvi e Rodolfo Langht
Concepções alternativas dos alunos sobre a Formação da fase da lua




Levantar as concepções alternativas dos alunos no ensino médio sobre formação da lua
As fases da lua se formam a partir da iluminação do sol sobre a terra.
E aposição que a luz do sol sobre a terra faz sombra na lua
A falta de critérios de referenciar as técnicas de avaliação, detectar e compreender as concepções alternativas
Alberto Julião Macamo


Concepções alternativas para o ensino de fenómeno do relâmpago no ESG
Sistematizar a informação científica e empírica sobre o relâmpago
O relâmpago é um meio de comunicação entre os vivos e mortos.
É um fenómeno de ajuda de reprodução dos répteis.
A falta de referência Bibliográficas sobre descargas eléctricas e atmosféricas
Marcos António Moreira e João Batista Sequeira
Concepções alternativas dos alunos sobre a Óptica Geométrica.

Identificar as concepções alternativas dos alunos sobre a Óptica Geométrica

Banho da luz;
A luz se vê;
A refracção e reflexão são fenómenos que na se relaciona.
A falta de atenção pelos autores do material didáctico sobre óptica Geométrica

M.H.
Graviana e
B.Buchwetz
Mudanças nas concepções alternativas dos alunos relacionados com Óptica Geométrica.
Identificar as concepções alternava sobre a Óptica Geométrica.
O tamanho da imagem depende da posição do objecto em relação ao espelho plano. Objecto que não esta afrente do espelho não forma imagem.
Falta de demonstração de experiencias e das expressões matemáticas na identificação das concepções alternativas
Tabela 1: Sobre Pesquisadores das concepções alternativas dos alunos no ensino de Óptica Geométrica
A resistência a mudança parece ser uma característica marcante das concepções alternativas porque indivíduos de diferentes idades apresentam em geral o mesmo padrão de concepções alternativas independentemente do tempo de com a instrução formal.
Segundo SOLOMON (1992) o que está em causa não envolvimento é que eliminem as concepções alternativas dos alunos mas que torne aptos a pensar e a operar em domínio do conhecimento diferente e que sejam capazes de o distinguir.
Dando a oportunidade aos alunos de explorar factos e fenómenos através de experiencia significativa de aprendizagem.

2.3 Processo de Ensino e Aprendizagem

No PEA quem aprende, constrói um significado em termos de um esquema representativo das interpretações individuais do material de aprendizagem sendo que a concepção situa se a volta de abordagem construtiva, pois possibilita estabelecer o significado e as relações entre o conhecimento prévio que, provavelmente é muito resistente à mudança conceitual, por ser composto de "concepções alternativas" aprendidas de modo significativo.
Aprendizagem significativa na óptica de AUSUBEL (1980) e COOL (2000) citado por KOMALSER (2003) "ocorre por meio da aula expositiva quando a tarefa de aprendizagem relaciona se de forma não arbitraria e substantiva", isto é,:
Uma nova informação com a outra, em que o aluno já estava familiarizado e quando adopta uma estratégia correspondente para proceder com o que pode contribuir para o seu desenvolvimento ao longo da vida.
A informação deve ser útil ou seja tenha potencial explicativo e preditivo possibilitando a solução de novos problemas, surgindo novos experimentos, investigações e prevendo a sua utilização em outras situações.
Portanto para haver a incorporação de uma nova informação ou concepção na estrutura cognitiva de um aluno, ela deve mostrar suas vantagens em relação a outras existentes ser inteligível e clara evidenciar sua plausibilidade, facilitar ou proporcionar uma melhor compreensão e mostrar sua utilidade na explicação e solução de questões e problemas novos não resolvidos pelas concepções exigentes na estrutura cognitiva do aprendiz.
Para AUSUBEL (1980) o mais importante factor isolado da aprendizagem é aquilo que o aprendiz já sabe, é reveladora do comportamento tomada por este no movimento das concepções.
AUSUBEL e PIAGET divergem na sua análise: o factor determinante na integração de novos conceitos é o nível mental atingido pelo sujeito, as suas estruturas lógicas ou operações ao passo que AUSUBEL considera que são as concepções, e não o nível mental, o factor limitante para lidar com novas abstracções.
Segundo LIBANO (1994) os conceitos de ensino são o conjunto de conhecimentos habilidades, hábitos modos, valores activos e comportamento de actuação social organizados pedagogicamente e didacticamente tendo invista a assimilação activa e aplicação pelos alunos na sua prática diária.
Os conteúdos retratam a experiencia social da humanidade no que se refere o conhecimento e modos de acção, transformando se em instrumentos pelos quais assimilam, compreendem e enfrentem as exigências teóricas e praticas da vida social.
MOREIRA e GRECA (2003). O aluno é um elemento central na construção de conhecimento e do significado porque para aprender os alunos pensam ter uma atitude motivada para estabelecer relações entre os conteúdos definidos, também o grau de clarezas de novas relações estabelecidas.
Conforme SILVEIRA (1993) muitos alunos apesar de oportunidades de adquirir concepções científicas tendo resolvidos problemas para os quais o domínio destas concepções é supostamente necessária e literais em determinadas situações posteriores a instrução provavelmente voltem apresentarem as mesmas concepções alternativas.
Talvez, isso seja mais crítico ainda com os conteúdos de Física, pois há alunos que solucionam equações matemáticas do tipo polinómios da segunda e quarta ordem, mas não conseguem resolver uma equação linear em um problema de Física, quando, em muitos casos, é pura aplicação de fórmulas.
Como o indivíduo nasce numa sociedade e ganha hábitos e costume denominado cultura, esta, parece não deixar espaço à preparação para a aquisição do conhecimento científico, chegamos à escola formal com concepções sobre a natureza baseadas nas crendices que se apresentam em nossa experiência diária, comuns passadas de gerações em gerações.
E que me parece muito resistente por não deixar espaço para a aquisição de um novo conhecimento, limitando o aluno a decorar definições formais e suas leis sem a percepção da sua utilidade ou importância na sociedade.
2.4. Estratégias do Processo ensino e aprendizagem

No PEA os métodos utilizados devem ser coerentes, dirigidos às necessidades e potencialidades de cada aluno. Os quais devem estar centrados na aprendizagem activa do mesmo.
Segundo COLL (2004) a estratégia de ensino e aprendizagem ajuda explicar ao aluno as decisões relevantes para resolução de uma determinada tarefa de aprendizagem.
A concepção das estratégias do ensino facilita o alargamento das habilidades explicativas de um conteúdo no qual o conhecimento prévio e suas conexões permanecem inalteráveis devendo implementar para o ensino de Óptica Geométrica.


2.5 Critério de avaliação das concepções alternativas dos alunos

A pertinência deste trabalho é apresentar os critérios de avaliação como: a coerência, validade, praticabilidade e eficiência considerados elementos chaves para o professor fazer melhor juízo das actividades que leva acabo a fim de tomar a melhor decisão sobre o ensino de Óptica Geométrica.
Pois, para além de detectar, compreender, utilizar deve avaliar as concepções alternativas recorrendo a vários critérios e materiais de modo a controlar o ensino e aprendizagem, na preparação das suas aulas, na simplicidade da abordagem dos conteúdos e na consolidação dos conteúdos.
Segundo PlOMP (1992) avaliação é actividade sistemática e continua que deve ser executada a partir do uso de critérios e métodos apropriados de forma alcançar os resultados desejados.
Quanto ao critério de coerência, procura verificar se existe a relação entre as decisões tomadas, o contexto externo das ideias tradicionais e conteúdos da Óptica Geométrica.
Critério de eficiência analisa a relação dos conteúdos da Óptica e material didáctico para a execução das experiencias laboratoriais na sala de aulas e produzir o esperado.
O critério de validade é utilizado para verificar se o conteúdo é consistente e se está estruturado com o conhecimento actualizado, relevantes para os alunos.
O critério de praticabilidade procura verificar se as necessidades e desejos dos alunos reflectem constrangimentos locais durante o seu uso.
2.6 Natureza e propagação da luz
Óptica, é um ramo de Electromagnetismo, pois um feixe de luz é uma configuração dos campos eléctricos e magnéticos que se propagam, definindo a luz como uma onda electromagnética.
Segundo Ramalho (1990) a Óptica estuda o comportamento, as propriedades da radiação incluindo a sua interacção com a matéria e analisa as leis da propagação, da radiação em meios transparentes com base num feixe de radiação infinitamente estreito e considera que a luz é um conjunto de raios denominados feixe de luz que podem ser convergente divergente ou paralelo.
MCKELVEY (1981) a óptica tem sido uma ferramenta essencial em algumas ciências como na área da Saúde. Seguramente pode se afirmar que a tecnologia da medicina moderna e da Biologia não desenvolveria se não tivesse os instrumentos ópticos.
A Óptica geométrica se apoia em três princípios: Princípio de propagação rectilínea da luz nos meios homogéneos e transparentes onde a luz se propaga em linha recta;
Princípio de reversibilidade dos raios da luz a trajectória seguida pela luz depende do sentido do percurso;
Princípio de independência dos raios da luz quando os raios se cruzam, cada um deles segue o seu trajecto como se o outro não existisse.
Pode ser estudada através de teoria corpuscular defendida por Newton (onde a luz é formada por corpúsculo, conjunto de partícula pequeníssima dos corpos átomos e moléculas).
Das suas equações, Maxwell deduziu a equação da onda, satisfeita pelos resultados de campos eléctrica e magnético, que previam a propagação da velocidade da luz no espaço.
C=1μ°ε°
Onde : μ° é permeabilidade do vácuo e o seu valor é de 4π×10-7Hm
ε° é permissibilidade do vácuo e o seu valor é de 8.854×10-12Fm
Tendo a luz como uma onda electromagnética que propaga se num meio homogéneo em trajectória rectilínea com altíssima velocidade (c 3x108 m/s) de alcance infinito no vácuo e com velocidades menores fora do vácuo. A trajectória da luz pode ser representada por raios.
Galileu foi o primeiro a tentar medir a velocidade de propagação da luz a partir da determinação do tempo necessário para a luz percorrer o dobro da distância entre dois observadores.
Nessa experiência, um observador "A" activa uma lanterna para um observador "B", que, ao enxergar a luz, activa sua lanterna também.
De acordo com a experiência de Galileu, o tempo medido entre a emissão da luz pela lanterna do observador "A" e sua observação da luz emitida pela lanterna do observador "B" corresponde ao tempo para a luz viajar o dobro da distância entre os dois observadores.
Em 1657, Pierre de Fermat encontrou um novo método para determinar a trajectória dos raios luminosos, baseado na ideia de que a natureza actua sempre pelo caminho temporalmente mais curto, ou seja, de todos os caminhos possíveis para ir de um ponto ao outro, a luz segue trajectória que é percorrido no tempo mínimo o conhecido Princípio de Fermat.
E nem sempre o caminho percorrido é mínimo, existem algumas excepções que o percurso da luz pode ser máximo.
De acordo com NUSSENZVEIG (1998) a velocidade da luz é uma constante, decorre em tempo mínimo equivale ao caminho óptica mínimo é, portanto, à distância mínima (válido para meios homogéneos), ou seja, o Princípio de Fermat vale à propagação rectilínea da luz.
Entretanto, facilmente se percebe os limites desse modelo (raio de luz) ao considerarmos os efeitos ondulatórios da luz.
HALLIDAY (1995), afirma que a teoria ondulatória da luz sugerida por Christian Huygens em 1678, explica os efeitos da refracção e reflexão em termos de ondas e atribui um significado físico ao índice de refracção, que pode ser definido para cada meio como a razão entre a velocidade da luz no espaço livre e a velocidade da luz em um meio.
n=vc Índice de refracção
Albert Einstein (1905) introduziu uma nova teoria de tratamento da Luz e citou o efeito eléctrico " a radiação electromagnética tem sua energia quantizada em pacotes concentrados, os quais algum tempo depois foram chamados fotões" como uma de suas aplicações.
Einstein supôs que um pacote de energia esta inicialmente localizado em um pequeno volume do espaço permanecendo assim enquanto se afasta da fonte com velocidade c supôs ainda que a energia de cada partícula ou fotões proporcional a frequência v de onda de Luz de acordo com a equação.

Com esta nova abordagem da luz foi possível explicar os feitos observados por Heinich Hertz que não era explicado pela teoria ondulatória.
Tal efeito a emissão de uma superfície devido a incidência de Luz citado efeito fotoeléctrico EISBERG (1979) durante processo fotoeléctrico de acordo com a suposição de um fóton é totalmente absorvido por um electrão no cátodo e quando o electrão é arrancado da superfície do metal ganha uma energia cinética.
K=hv-w
Onde: w corresponde a energia mínima para remover o electrão do metal conhecido como função trabalho
Desta forma a luz tem um comportamento dual (propaga se como uma onda electromagnética e interagem com a matéria como partícula) e a combinação das duas teorias resulta na Óptica Quântica.
2.7 Reflexão da luz
Reflexão é um fenómeno que consiste no fato de a luz voltar a se propagar no meio de origem a pois ao incidir sobre um objecto ou superfície reflectora e a acontece no limite de dois meios, exemplo: ar – vidro; ar – água.
Se a reflexão acontece em uma superfície plana e lisa diz se reflexão especular na qual existe a igualdade entre os ângulos. E quando ocorre em superfícies rugosas onde os raios só voltam para o meio de incidência quando reflectidos diversas vezes na superfície, reflectindo em ângulos diferentes diz se difusa.
Excepção feita á situação na qual o ângulo de incidência seja igual a 90º em que a direcção se mantém no mesmo sentido e pode ser difusa a aquela que se produz nas superfícies irregulares.
Uma das aplicações da reflexão é a fibra óptica usada na telefonia, como guia de ondas para a luz permitindo a comunicação a grandes distâncias com perdas extremamente pequenas para além de ser usada em diversos instrumentos cirúrgicos.
2.7.1 Leis de Reflexão
1a lei de reflexão "o raio da luz reflectido de luz incidente assim como a recta normal a superfície pertencem ao mesmo plano".
2a lei de reflexão " o ângulo de reflexão (α ) é sempre igual ao ângulo incidência (β).
2.7.2 A reflexão difusa
Segundo ALVARENGA (1993) a reflexão difusa é quando um feixe de luz incide sobre uma superfície não homogénea. Cada pequena porção da superfície reflecte a luz incidente em uma determinada direcção e consequentemente o feixe reflectido não é bem definido o observando se o espalhamento da luz em varias direcções.

Raios incidentes
Raios incidentes
Raios reflectidos
Raios reflectidos
Figura 1: Reflexão difusa ocorre em superfícies irregulares
Figura 1: Reflexão difusa ocorre em superfícies irregulares

2.8. Formação de imagem no espelho plano
Espelhos planos são os espelhos que utilizamos com maior frequência. Para descobrir as características das imagens fornecidas por um espelho plano, nada melhor do que te colocares em frente a um.
Um espelho plano fornece apenas uma imagem de cada objecto, mas dois espelhos planos dispostos como na figura seguinte mostram várias imagens do mesmo objecto.

A imagem é formada pelo prolongamento dos raios de luz reflectida, e a convergência desses pontos B (ver a fig.2) onde a distância do ponto A do espelho é igual a distância de espelho E ao ponto de imagem B i é (AE = EB) ou seja a imagem B é simétrica do objecto A.

Como é formado pelo prolongamento dos raios de luz podemos dizer que é virtual e real, porém, não sofre qualquer alteração no seu tamanho, ou seja, um espelho plano não é capaz de provocar efeito de ampliação.

A imagem formada tem o tamanho do seu objecto, independente da distância que esteja do espelho.
Com isso, a relação entre a distância da imagem ao espelho e do objecto ao espelho é A = B. Onde, por convenção, a distância "B" da imagem ao espelho é negativa.
Para um objecto extenso, a imagem é obtida determinando-se a imagem de cada ponto do objecto. Entretanto, podemos determinar a imagem a partir de três raios principais (Fig.2).
De salientar que existe vários tipos de espelhos como planos e esféricos (côncavo, convexo), e cada, constitui obstáculo na aprendizagem dos alunos.
Figura2: Espelho plano: superfície é lisa e polida com poder reflector feito de vidro coberto de uma lâmina com uma amalgama de mercúrio estanho
Figura2: Espelho plano: superfície é lisa e polida com poder reflector feito de vidro coberto de uma lâmina com uma amalgama de mercúrio estanho

R = raio de incidência; K = recta normal a superfície; R' = raio de luz reflectido.
α = Ângulo de incidência entre o raio incidente e recta normal.
β = Ângulo reflectido formado entre o raio reflectido e a recta normal.
A imagem tem as seguintes características:
- virtual, parece formar-se atrás do espelho;
- direita e do mesmo tamanho do objecto formando-se à mesma distância do espelho que o objecto;
- simétrica do objecto em relação ao espelho
2.9 Espelhos esféricos

Pode-se definir um espelho esférico como uma superfície curva que reflecte de forma especular a luz. Se a reflexão da luz ocorrer em sua parte interna, tem-se um espelho côncavo, caso ocorra na parte externa, o espelho é convexo.
Segundo GAUSE os espelhos esféricos apresentam imagem sem nitidez e deformação; onde os raios incidentes devem ser paralelo ou inclinado em relação ao eixo principal e próximo deles.

MCKELVEY GROTCH (1981) afirma que os espelhos esféricos são usados na construção de telescópios com objectivo de ter uma imagem reflectida nos faróis dos carros, são também utilizados em antenas parabólicas para ter uma boa transmissão de sinais pois á necessidade de captar os sinais enviando sem perda da sua intensidade e só é possível se antena tem uma forma de parábola pois os sinais são fracos e são captados de uma imensa área.
Chega a antena de uma forma paralela e são concentrados no centro. Quando os sinais são reflectidos em um ponto de uma superfície tudo passa como se estivesse sendo reflectido em um plano tangente a superfície de acordo com a segunda lei da física.
2.9.1 Espelhos convexos

São utilizados para prolongar ou ampliar o campo de visão, isto é possível ver o que não podemos ver com espelhos planos.

São geralmente empregues nas farmácias, super - mercado e nos retrovisores de veículos.
A imagem formada por eles não depende da distância do objecto e o espelho, podendo ser virtual, directa e menor, esta mais próximo do espelho que objecto, dependendo do foco.








Figura 3: Processo de formação de imagem em espelhos convexo
Figura 3: Processo de formação de imagem em espelhos convexo

2.9.2 Espelhos côncavos

São utilizados em aplicações especificas pois as suas imagens varia de acordo com a posição do objecto isto é o objecto localiza se perto do espelho permitindo a sua nitidez e a visualização das suas características. São utilizados em projectores telescópios e consultório odontológicos.

Existem regras que permitem a construção da imagem (O') que pode ser real (formada pela intercessão de raios reflectores) virtual (formada pela intercessão pelo prolongamento dos raios reflectidas partir da posição do objecto (O) e da direcção de incidência de dois quaisquer dos três raios principais.
Ou por outra a imagem geométrica do espelho depende da distância entre o objecto e o espelho.








Figura 4: Processo de formação de imagem em espelho côncavo
Figura 4: Processo de formação de imagem em espelho côncavo

2.8.3 Leis da reflexão nos espelhos esféricos

Por definição, o lado "R" do espelho (Fig.4) é aquele no qual os raios são reflectidos e podem formar imagens reais. O lado "V", é o lado do espelho onde podemos ter os prolongamentos dos raios reflectidos, formando as imagens virtuais.

Além disso, para diferenciar entre os focos dos espelhos côncavos e convexos, chamamos de foco real (foco efectivo), no lado "R" do espelho, e foco virtual (foco aparente), no lado "V" do espelho, respectivamente.

A distância focal "F" está relacionada ao raio de curvatura, para ambos os espelhos, da seguinte forma: F=R. Com isso, a equação dos espelhos esféricos toma a fórmula F=R2.

A partir dos raios de luz, obtém-se um método útil para a localização de imagens com uma construção geométrica denominada diagrama de raios. São considerados quatro raios principais para os espelhos esféricos.
O raio da curvatura é o dobro da distância focal do espelhoEquação de Gauss
O raio da curvatura é o dobro da distância focal do espelho
Equação de Gauss

1f=1p+1p' 2R=1P+1P'

2.9 Formação de sombras nos objectos opacos

A reflexão da luz para objecto opaco não é reconhecida pelos autores do material didáctico reforçando o modelo de visão.

Para ALVARENGA (1993), um objecto opaco colocado entre a fonte e um anteparo interrompe a passagem de parte da luz, originando a sombra. (ver a Fig.5)

O contorno desta sombra pode ser definido pelas linhas ou rectas que saem da fonte e tangenciam o objecto.

A sombra é formada pelo sistema de focalizar (concentrar) em uma região do espaço onde a luz é descrita por raios.
Um objecto (luminoso ou iluminado) quando colocado em frente de uma fonte emite luz em todas as direcções de cada ponto.

SolUm estreito feixe que parte de cada ponto passa através do orifício, dando origem a uma imagem semelhante a ele.
Sol










Figura 5: Formação da sombra de um objecto iluminado por uma fonte pontual

Segundo Pesa (1999), existe modelos alternativos para determinação de sombra como:
Modelo de "encaixe": É um modelo de ajuste.

Todos os raios emitidos pela fonte que "encaixam" através do orifício ou que são bloqueados pelo obstáculo, chegam ou não no anteparo.
A imagem será a porção que passou pelo orifício e será invertida.

Modelo de "aperto": A luz viaja como um todo até o orifício, estreita-se e logo se abre.
Assim explicam a câmara escura e a formação da imagem com a forma da fonte.

Modelo de "disparador": Quando a luz atinge o objecto, este dispara uma sombra Atribuem à sombra o significado de entidade física distinta, com existência concreta e característica similar a os objectos, não sendo, simplesmente, a ausência da luz.










































CAPITULO 3: ESTUDO EMPÍRICO




















A relevância das concepções alternativas no ensino de Óptica Geométrica fixa-se na perspectiva de que o professor possa construir uma identidade profissional, a partir das ideias empíricas dos alunos de modo a tornar o ensino uma realidade quotidiana do aluno.
Segundo PEREIRA (1992) a primeira preocupação do ensino é reconhecer, valorizar, as ideias dos alunos para tornar o ensino mais eficaz ou para decidir o que fazer e como fazer para consolidar o ensino da Óptica Geométrica.
O presente capítulo apresenta: justificativa, delimitação do tema, relevância e actualidade do tema, problema de pesquisa, variáveis (dependente e independente); hipóteses, objectivos (geral e específicos) e resultados da Pesquisa.

3.2 Justificativa

O presente trabalho visa avaliar a influência das concepções alternativas dos alunos no ensino de Óptica Geométrica na tentativa de aliar o conhecimento empírico do científico.
A escolha deste tema justifica-se pelas razões seguintes:
A importância das concepções alternativas, revela para o aluno um conhecimento sólido e seguro na sua interpretação;
A valorização das concepções alternativas pode estimular a participação activa dos alunos no ensino de Óptica Geométrica.
3.3 Relevância e actualidade do tema
A abordagem da Óptica Geométrica, consiste no facto de estar sempre presente na vida diária dos alunos necessitando de uma interacção explícita que fornece uma visão crítica sobre os fenómenos que cercam o seu dia – a – dia.
Os resultados desta pesquisa podem ser usados pelos académicos para melhorar a estratégia de ensino da Óptica Geométrica.
Integrando-os na resolução de vários problemas que afectam a comunidade académica em como identificar, avaliar, valorizar, compreender e criticar as concepções alternativas dos alunos.
3.4 Apresentação do problema da pesquisa
Durante as Práticas Pedagógicas, realizadas na Escola Secundária de Xai-Xai, turma B da 9ª classe, foi bastante notória a fraca exploração das concepções sobre a Óptica Geométrica, fazendo apenas exposição das teorias propostas nos materiais de ensino, o que de certa forma limita os alunos a decorar definições formais sem a sua percepção.
Segundo Nkoumba (2011) "a Física é uma das disciplinas com o maior número de reprovações no Ensino Secundário Geral levando assim as discussões sobre a qualidade da sua mediação e da assimilação" exigindo do professor uma nova visão de abordar a natureza.
Face a estes cenários, todos uma questão se levanta: Quanto vale a valorização, das concepções alternativas dos alunos no ensino de Óptica Geométrica.
3.5 Variáveis
3.5.1 Variáveis dependentes
O processo do ensino e aprendizagem da Óptica Geométrica.
4.5.2 Variáveis independentes

A valorização das concepções alternativas, uma vez que estimula a participação activa dos alunos no processo de ensino e aprendizagem da Óptica Geométrica.
3.6 Hipóteses
A falta de concordância entre a metodologia do ensino e as capacidades operatória dos alunos através da observação directa do seu dia-a-dia pode estar na origem da fraca assimilação dos conteúdos da óptica;
A fraca assimilação dos conteúdos no PEA da Óptica Geométrica pode estar associado a não valorização das concepções alternativas dos alunos em relação ao ensino da Óptica.

3. 7 Objectivos
3.7.1 Objectivo geral
Avaliar a influência das Concepções alternativas dos alunos no processo de ensino de Óptica Geométrica.
3.7.2 Objectivos específicos
Elaborar propostas concretas sobre as linhas gerais da avaliação e valorização das concepções no ensino de Óptica Geométrica;
Identificar as concepções alternativas dos alunos sobre o ensino de Óptica Geométrica;
Propor estratégias de ensino adequadas às condições específicas da escola, tomando como base as concepções alternativas.

3.8 Delimitação do tema
A pesquisa foi desenvolvida no âmbito de trabalho de monografia científica e teve como objecto do estudo, "Influência do aproveitamento das concepções Alternativas dos alunos no PEA de Física " no ESG do 1º Ciclo, nos alunos da 9ª Classe concretamente na Óptica Geométrica.
A pesquisa foi desenvolvida no primeiro trimestre do ano lectivo 2013 na Escola Secundária de Xai-Xai, com 100 alunos da 12ª classe da Bo4 e Co2, do grupo das ciências naturais para um inquérito de perguntas sobre o tema em análise e entrevista a professores que leccionam a disciplina de Física na escola.











______________________________________________________________________________
CAPITULO 4: METODOLOGIA DO TRABALHO







Para a concretização deste trabalho foi necessário criar um roteiro de perguntas de múltipla escolha para uma população de 684 alunos da 12ª classe do ESG do grupo de ciências naturais, com amostra de 100 alunos pertencentes a duas turmas aleatoriamente escolhidas e 8 professores que leccionam a disciplina de Física.
O trabalho foi desenvolvido com recurso a materiais demonstrativos como espelhos planos e esféricos (côncavo e convexo), objecto opaco, uma fonte de luz (lanterna) de modo a identificar as concepções alternativas dos alunos, sobre a Óptica Geométrica numa abordagem qualitativa.
A abordagem deu maior ênfase, a interpretação das leis de reflexão da luz, formação de imagem nos espelhos planos e esféricos (convexo e côncavo), a visibilidade dos objectos da Luz através dos raios visuais, formação de sombras em objectos opacos.
Neste contexto, a implementação dos vários métodos deve-se a aplicabilidade de diversas técnicas e instrumentos para a recolha de dados tais como:
A técnica de observação aplicada na análise e interpretação dos materiais didácticos;
Como forma de enriquecer o estudo o trabalho contou com uma entrevista aos professores que leccionam a disciplina de Física e um inquérito por questionários ou perguntas de múltipla escolha para os alunos.
Os instrumentos usados para a recolha de dados foram: uma máquina fotográfica, espelho plano, e internet.
A escolha da escola deveu se ao problema detectado durante as Práticas Pedagógicas na exploração das ideias dos alunos e na mediação das aulas pelos professores.
Por sua vez a escolha da 12ª Classe tinha em vista avaliar o nível de influência das concepções alternativas no PEA de Óptica Geométrica.
Para garantir a homogeneidade teve que leccionar as duas turmas (de controlo e de pesquisa) onde, na turma de controlo não foram valorizadas as concepções alternativas dos alunos, apesar de as haver identificada.
As concepções alternativas foram valorizados na turma de pesquisa com objectivo de comparar os resultados das duas turmas e verificar o nível de interacção, e a assimilação da matéria.
A variável idade dos alunos foi observada durante a formação das turmas embora haja alguns alunos com uma diferença mínima de 1 a 2 anos.
A componente escola comunidade não foi avaliada nesta pesquisa, devido as ocupações que a direcção deste órgão tem tido para fazer o acompanhamento do trabalho em algumas casas dos alunos, relacionado com as difíceis ocupações dos próprios educadores.
O trabalho, teve maior enfoque:
No levantamento de dados sobre aprendizagem dos alunos por meio de um teste de múltipla escolha;
Na identificação das concepções alternativas dos alunos relacionados com a Óptica Geométrica;
Na análise e interpretação dos dados da pesquisa;
Na avaliação dos resultados obtidos ao longo do trabalho;
E a revisão da Literatura Bibliográfica.

4.2 Descrição da área de Pesquisa

A Escola Secundária de Xai-Xai, localiza se no bairro 9 da cidade de Xai-Xai, ao lado da Escola Industrial e Comercial 7 de Setembro que está em frente ao Palácio do Governo da Província de Gaza.
A escola possui um sector administrativo, Pedagógico, que funciona em dois blocos contendo 20 salas de aulas, três laboratórios (Química, Física e Biologia), um ginásio, e, uma biblioteca.
A figura 6 a baixo representa a vista parcial da Escola Secundária de Xai - Xai.
Figura 6: Imagem da Escola Secundaria de Xai - Xai
A escola funciona com 1786 alunos do 1º ciclo do ESG. e 1123 alunos do 2º ciclo dos quais 684 alunos estudam a Física (grupo de Ciências Naturais), assistidos por 138 professores dos quais 8 leccionam a disciplina de Física.
De salientar que dos 8 professores que leccionam a disciplina de Física 4 possuem formação superior.
Segundo fontes históricas, antes da independência do País a escola pertencia a Igreja Católica, e passou a leccionar o Ensino Secundário Geral desde a década de 80.



























CAPITULO 5: RESULTADOS DE PESQUISA





5.1 Concepções alternativas identificadas em relação a Óptica Geométrica
Constitui um estudo desenvolvido no primeiro trimestre de 2013 no âmbito da pesquisa feita nas turmas B04 e C02 da 12ª classe, na Escola Secundária de Xai – Xai, que teve como ênfase a identificação das concepções alternativas sobre a Óptica Geométrica.
Na tabela abaixo, estão referenciadas todas as concepções alternativas identificadas nos alunos sobre o ensino da óptica Geométrica.
Secção
Área da óptica Geométrica analisada
Concepções Alternativas identificadas




I






O carácter da Luz e sua propagação












1) A visualização da luz nos objectos é feita através dos raios visuais
2) Raios paralelos são representados por fontes distantes;
3) A lanterna não pode iluminar simultaneamente as paredes I (que recebe raios reflectidos) e II (que recebe raios incidentes) numa sala fechada;










Figura 8: lanterna que ilumina uma parede de uma sala fechada
Figura 8: lanterna que ilumina uma parede de uma sala fechada
4) A luz de uma fonte propaga-se numa distância maior no escuro






II

.







Formação de imagens por espelhos planos






Espelhos esféricos


1) A imagem de um objecto se forma na superfície do espelho plano;


2) O tamanho da imagem de um objecto depende da distância deste ao espelho;

3) A posição da imagem num espelho plano depende do observador;

4) A 2ª lei de reflexão é valida somente nos espelhos planos e não é nos espelhos esféricos.

5) Nos espelhos côncavos só se observa a imagem real e não se observa a imagem virtual

III




Formação de sombras nos objectos opacos

1) A sombra tem o mesmo tamanho com o objecto ou menor que este






Figura 10: A sombra tem o memo tamanho que o objecto ou menor que este
Figura 10: A sombra tem o memo tamanho que o objecto ou menor que este

2) A sombra é determinada somente pelo tamanho do objecto

Tabela 2: Concepções alternativas dos alunos em relação a Óptica Geométrica


















CAPITILO 6: ANALISE E INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS DA PESQUISA










Os resultados obtidos mostram o domínio da influência das concepções alternativas no PEA da óptica Geométrica, os quais considero medíocre, pois muitos apresentam o mesmo padrão de concepções alternativas.
Ou por outra, parece existir uma influência das questões subsequentes pelos anteriores. Por exemplo a localização de imagem no espelho plano, a dependência do tamanho da imagem sobre objecto pode ter sido influenciado pelo modelo de raios visuais.
Os professores apresentaram dificuldades na mediação da Óptica Geométrica devido á falta do material didáctico os quais afirmaram que muitos alunos apresentam concepções alternativas na parte introdutória da óptica relacionadas com a visibilidade da luz e o carácter da sua propagação da luz.
Neste capítulo, estão inseridas todas as concepções alternativas identificadas ao longo da pesquisa e as respectivas interpretações e opinião do autor sobre o que os alunos pensam em relação ao carácter da propagação da luz, a formação de imagens por espelhos planos e esféricos e a formação de sombras nos objectos opacos.


6.1. O carácter da propagação da luz

6.1.1 A visualização da Luz nos objectos é feita através dos raios visuais

Os alunos consideram que a luz pode ser observada sem que esteja incidindo nos olhos do observador. E que para ver um objecto, não é necessário que venha a luz do objecto, aos olhos do observador, permitindo a visualização do objecto até aos olhos, ignorando o modelo dos "raios visuais", proposto por Aristóteles, para explicar o processo da visão humana.


Diversos raios são reflectidos pela superfície do objecto, alguns chegam ao olho do observador, permitindo-lhe sua visualização.
Segundo PESA (2003). "As células fotossensíveis dos olhos, os cones e os bastonetes, enviam os sinais ao cérebro e conduzem a percepção do objecto".
Por exemplo, quando chegam aos olhos do observador as luzes das cores verde e azul, as células sensíveis a essas cores se manifestam e percebe se a combinação aditiva delas.
Provavelmente, tal concepção surge de forma natural no quotidiano do aluno, quando a experiência não oferece a propagação da luz no espaço livre.

No processo da visão pode-se identificar muitos problemas que, ocorrem da dificuldade de reconhecer e aplicar correctamente as propriedades da propagação da luz.



6.1.2 "Raios paralelos são representados apenas por fontes distantes"

De acordo com o princípio de propagação rectilínea da luz nos meios homogéneo e transparente, a luz se propaga em linha recta e alguns alunos confundem a propagação rectilínea com a propagação paralela considerando somente a emissão de raios paralelos.

Uma das possíveis causas desta concepção alternativa é a representação de raios paralelos para fontes distantes nos materiais didácticos sem referenciar que não se pode considerar raios paralelos para distâncias suficientemente grandes do observador à fonte, de forma que o ângulo entre os raios luminosos seja desprezível, ou seja, próximo a zero convergindo se no espaço.
6.1.4 "A lanterna não pode iluminar simultaneamente as paredes I( raios reflectidos) e II ( raios incidentes) numa sala fechada".

,Os alunos consideram que a luz é um fluido estático, que ocupa único espaço, não sendo possível iluminar a parede I (que recebe raios reflectidos) apoiando -se no princípio de Fermat "a luz segue a trajectória que é percorrido, no tempo mínimo ou a trajectória dos raios luminosos actua sempre no caminho mais curto."








Figura 8: Lanterna que ilumina uma das paredes de uma sala fechada
Figura 8: Lanterna que ilumina uma das paredes de uma sala fechada



Ou por outra consideram a iluminação da parede I, como sendo uma "violação da propagação rectilínea da luz", pois a luz não se pode dobrar para iluminar parede I.

Ainda, não consideram a reflexão da luz na parede II (que recebe raios incidentes) da sala fazendo com que parte da luz emitida pela lanterna também se propague na região I.

Segundo RAMALHO (1990), a luz é reflectida em várias direcções por partículas suspensas no ar. A razão desta concepção pode ser pela forma como se visualiza a luz da lanterna no espaço, pois representa o espalhamento da emissão de raios da fonte incidente, sem que o aluno se preocupe com a interferência dos raios reflectidos com a vizinhança. Os alunos não consideram o processo de espalhamento da luz em várias direcções proposto por Alvarenga para explicar reflexão da Luz
6.1. 5 "A luz de uma fonte propaga numa distância maior no escuro"

Quanto maior a intensidade da fonte maior será o alcance da luz consoante o meio, independentemente da perda da energia no meio de propagação.

Os alunos acreditam que a luz se propaga numa distância maior no escuro do que em um meio claro, exemplo a noite.

Essa concepção alternativa viola um dos princípios fundamentais da Física "a conservação da energia".
Pois, independentemente da intensidade da fonte, o alcance da luz, no espaço livre, é infinito, não existe meio para absorver a energia electromagnética.



6.2 Secção II: Espelhos planos
6.2.1 "A imagem forma se na superfície do espelho Plano"

Os alunos consideram que a imagem forma-se na superfície do espelho, ignorando o prolongamento dos raios de luz reflectidos na superfície.

A imagem formada por um espelho plano não é somente do objecto em questão, mas de parte do ambiente que cerca esse objecto, sendo, portanto, reproduzida a distância que separa o objecto do espelho.

Isto é, a imagem formada tem o mesmo tamanho do seu objecto, independente da distância que esteja do espelho.

Esta concepção, provavelmente, tem origem na dificuldade em conceber as características das imagens virtuais, que são formadas pelos prolongamentos dos raios reflectidos na superfície do espelho, o que já sugere que a imagem não pode estar na superfície do espelho mas atrás dele.

6.2.2 "O tamanho da imagem depende da distância do objecto ao espelho"

Os alunos consideram que a imagem reduz se com o aumento da distância, isto é quando um objecto se afasta de um espelho plano, sua imagem diminui.

Possivelmente, tal concepção esteja relacionada à dificuldade de traçar os raios principais para determinação de imagens em espelhos planos, pois o comprimento da imagem é igual ao comprimento do objecto, isto é, a imagem tem as mesmas dimensões do objecto

Portanto como a imagem é formado pelo prolongamento dos raios reflectidos pode-se dizer que é virtual, porém, não sofre qualquer alteração no seu tamanho, ou seja, um espelho plano não é capaz de provocar efeito de ampliação. (ver a Fig.9) apenas reflecte a luz nele incidente.

6.2.3 "A posição da imagem num espelho plano depende do observador"
Quando um observador se move para um lado a imagem de um objecto observado moverá se para o lado contrário.
Na verdade, a posição da imagem depende somente da posição relativa do objecto ao espelho.

A visualização dessa imagem é que depende da posição na qual o observador está, ou seja, esta posicionada em um local onde os raios reflectidos no espelho, provenientes do objecto, possam chegar aos olhos do observador.
6.3 Espelhos esféricos

6.3.1 " A 2ª lei de reflexão é valida somente nos espelhos planos e não nos espelhos esféricos"

Os alunos não consideram que a 2a lei da reflexão pode ser aplicável para espelhos esféricos: acreditam que não é possível traçar uma recta normal para uma superfície esférica no ponto de incidência, a 2a lei é válida somente para o centro de curvatura.

Segundo GAUSS (1998) todo o raio da luz que incide sobre o espelho numa direcção que passa pelo centro da curvatura reflecte sobre si mesma observando se as condições da 2ª lei de reflexão onde o ângulo de reflexão (α ) é sempre igual ao ângulo de incidência (β).
6.3.2 "Nos espelhos côncavos só se observa a imagem real e não se observa a imagem virtual"

Para GAUSS (1998) a imagem geométrica do espelho côncavo depende da distância entre o objecto e o espelho, podendo ser real, imprópria e virtual dependendo do objecto quando está no foco, entre o foco e o vértice.

Para os alunos a imagem formada por um espelho côncavo é sempre real e pode ser totalmente observada, independente dos limites inevitáveis do sistema óptico, como, por exemplo, o tamanho do espelho, não considerando a existência de um campo de visão.

6.4. A formação de imagens e sombras em objectos opacos
6.4.1 "A sombra tem o mesmo tamanho com o objecto ou menor que este"

Os alunos consideram que o tamanho da sombra depende do objecto desprezando que em um sistema Óptico existem as relações entre as características e dimensões do seu conjunto.


Nesta concepção, os alunos utilizam os raios paralelos para justificar o tamanho da sombra ou talvez, estejam utilizando o mesmo raciocínio quando traçam raios na formação de imagens em espelhos planos, nos quais a imagem tem o mesmo tamanho do objecto.
Segundo ALVARENGA (1993). "A sombra espacial é representada com ajuda de raios que tangenciam o objecto" os quais partem do obstáculo à luz.
Como a sombra é a região parcialmente desprovida da luz da fonte luminosa, ou totalmente bloqueada devido a obstrução do objecto opaco pode se afirmar que a sombra depende da distância do objecto e da fonte.

Isto é, quanto maior for a distância da fonte em relação ao objecto, a sombra será maior e quanto menor a sombra será menor.

6.4.2 "A sombra é determinada somente pelo tamanho do objecto"

Os alunos não consideram o processo de interacção entre a luz e os objectos. A interpretação dominante para explicar o comportamento da luz nos objectos é a seguinte: "a luz sai da fonte e cai nos objectos" desconhecem a possibilidade de um objecto reflectir a luz e identificam a reflexão como sinónimo somente de reflexão especular.

Nesta concepção, os alunos desprezam o sistema óptico e as relações que existem entre as características e as dimensões da distância e do objecto ou desconheçam a possibilidade de um objecto reflectir a luz, porém nos objectos opacos o efeito tem lugar no mesmo objecto, podendo ser observadas em "zonas iluminadas"

Segundo PESA (1999) no seu Modelo de "disparador" a luz atinge o objecto, e este dispara uma sombra com um significado físico distinto, com a característica similar á do objecto.

































CAPITULO 7: ACÇÕES DE FORMAÇÃO TOMANDO COMO BASE A VALORIZAÇÃO DAS CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS NO ENSINO DE ÓPTICA




Os hábitos e costumes preservados pela sociedade, baseados nas crendices de gerações em gerações constituem um desafio no PEA da Óptica Geométrica na aquisição de um novo conhecimento e no desenvolvimento das habilidades dos alunos.
Sendo necessário compreender, avaliar as suas potencialidades e valoriza-los de modo a tornar o ensino mais eficaz, podendo direccioná-lo á realidade do aluno a fim de perceber a relevância da sua importância na sociedade.
Segundo MOREIRA (2003) " a construção de um conhecimento e do significado porque aprender depende das relações entre os conteúdos definidos e o grau de novas relações estabelecidas pela sociedade" sendo necessário considerar os factores culturais, dependendo da localização da comunidade adjacente á escola.
Para valorizar as concepções alternativas é importante saber detectá-las a fim de compreender, avaliar, e utilizar recorrendo a várias estratégias e metodologias do ensino como:
O uso de metáforas, analogias, método centrado no aluno, e de experiencias de demonstração que constituíram como base fundamental na superação das dificuldades dos alunos da turma de pesquisa.
Foi necessário direccionar o ensino às capacidades operatórios e motoras dos alunos, explorando as suas ideias tradicionais, com varias perguntas levantadas relacionadas com o tema desenvolvido tais como:
É possível ver um objecto na escuridão? (não).
Quando e como podemos ver um objecto? (quando existir a luz sobre o objecto).
Um aluno aponta num espelho plano a fim de analisar a distância do objecto ao espelho e a distância de imagem ao espelho
Onde é que se localiza a sua imagem? (objecto e a imagem localizam se a mesma distancia).
Variando a posição do objecto no espelho esférico o que acontece com a sua imagem? (a imagem toma várias posições também).
Será que é possível a aplicação da 2ª lei de reflexão nos espelhos esféricos? (não)
Compare a tua sombra produzida de manhãs, ao meio dia e ao anoitecer.
a) Será que apresenta o mesmo tamanho ou mesma altura? (não)
b) Qual será a razão de apresentar tamanhos ou altura diferentes? (não).
Estas, e mais perguntas levantadas durante as aulas fizeram com que os alunos da turma de pesquisa despertassem interesse pelo ensino de modo a apresentarem, discutirem ou exporem as suas opiniões em relação ao conteúdo desenvolvido em vista a desenvolver as suas competências na construção de um conhecimento científico.
Criando desta forma o gosto e ansiedade em aprender a Física em particular o ensino de Óptica Geométrica. Embora alguns alunos apresentaram as mesmas concepções alternativas mesmo depois de uma instrução formal
Desta forma os alunos produziram resultados satisfatórios na análise e interpretação de dados do inquérito pois durante a instrução foi notório, a participação activa dos alunos o que de certa forma correspondeu para um bom desenvolvimento das habilidades cognitivas, motoras e sensoriais na assimilação da matéria e na construção de um novo conhecimento sólido e eficaz.
Embora o que está em causa não é a eliminação das concepções alternativas dos alunos mas que torne aptos a pensar e a operar em domínio do conhecimento diferente e que sejam capazes de o distinguir
Na turma de pesquisa onde as concepções alternativas foram consideradas o aproveitamento foi positivo e no resumo das aulas os alunos demonstravam competências e segurança nos aspectos abordados sobre a Óptica Geométrica.
Comparado com a outra turma de controlo onde as concepções alternativas não foram valorizadas no uso do método geométrico na produção das imagens a partir de um objecto.
Pode-se dizer que a média do aproveitamento estava a baixo da metade dos alunos avaliados e que foi difícil familiarizar-se com os alunos pois estes não tinham oportunidades de apresentar, discutir ou expor as suas opiniões em relação ao conteúdo desenvolvido.
De salientar que demonstravam timidez na participação das aulas, com uma preferência de não assistir as aulas. Factor mais frequente hoje em dia, pois o ensino da Física tem sido uma exposição das teorias propostas nos materiais de ensino sem corresponder as ideias empíricas dos alunos e o conhecimento científico.




7.0 Conclusão
O presente trabalho, traz de maneira resumida as concepções alternativas dos alunos sobre a Óptica Geométrica e subsídios de estratégias de como detectar, avaliar, compreender e utilizar as ideias intuitivas dos alunos em salas de aulas.
Muitos não se preocupam com a coerência e abrangência das concepções alternativas da Óptica Geométrica apoiando se numa visão egocêntrica do mundo pois pessoas de idades e níveis académicos diferentes apresentam as mesmas concepções alternativas influenciadas pelas ideias tradicionais.
Do trabalho levado acabo nesta pesquisa conclui-se que as concepções alternativas possuem um poder explicativo sobre a Óptica Geométrica pois muitos alunos apresentaram o mesmo padrão de concepções alternativas independentemente do nível académico ou do tempo de envolvimento com a instrução formal.
O PEA da Óptica Geométrica é influenciado significativamente pelas concepções alternativas, pois, a resistência á mudança aparenta ser uma característica marcante.
A visibilidade da luz nos objectos através dos raios visuais, e a observação da luz, a olho nú, são concepções marcantes que podem ainda ser identificadas pelos outros investigadores.
A coerência e a concordância entre as metodologias do ensino com as capacidades operatórios dos alunos e atenção no desenvolvimento das práticas do seu dia – a – dia contribuem para o melhoramento da qualidade do PEA da Óptica Geométrica.
.





7.1 Sugestões
Face as conclusões avançadas neste trabalho, sugere-se:
Que se evidenciem esforços na identificação das ideias tradicionais e culturais dos alunos em relação aos fenómenos naturais em particular os da Óptica Geométrica.
Que se adoptem os professores de estratégia para identificar, compreender, valorizar, avaliar e utilizar as concepções alternativas nas salas de aulas, a fim de que propiciem a reformulação conceptual no desenvolvimento de aprendizagem significativa.
Que os professores sejam capacitados nos modelos de avaliação como: a coerência, a validade, a praticabilidade e eficiência sobre os conteúdos da Óptica Geométrica, de como detectar as concepções alternativas de modo a direccionar o ensino ao aluno com o uso de metáforas.
Que se apliquem métodos coerentes, dirigidos as necessidades e potencialidades de cada aluno com objectivo de melhorar a eficácia e reduzir as limitações da falta do material didáctico.








8.0 Referencias Bibliográficas
ALVARENGA B, MAXIMO, Curso Física Edição Editora Harper e Row Brasil 1981.
Axt, R e Alves, V.M., Física para Secundarias – Electromagnetismo e Óptica 1995.
Espindola K. e Moreira M. A., A estratégia dos projectos didácticos no ensino de física na educação de jovens e adultos (EJA ) Volume17, 2006.
GIUSEPPE, Emídeo, Introdução á Didáctica Geral. 2ª Edição, Editora Funda de Cultura, 1996.
I, I.M. e Herscovitz, Introdução à Mecânica Quântica, 2002.
LIBÂNEO, J. C., Didáctica, Cortez, Editora, São Paulo, 1994.
Mees, A. A., Andrade, C. T. J. de e Steffani, M. H., Actividades de Ciências para a 8a série do Ensino Básico Astronomia, luz e cores Volume16, 2005.
MINED. Manual de Apoio à Avaliação Pedagógica, Moçambique, 2004.
NÉRICI, I. G. Introdução à didáctica geral, 13º Edição, Editora Científica, Rio de Janeiro.
PAUL A. TIPLER, Electricidade, Magnetismo e Óptica, 5ª Edição Volume 2,
PILETTI. C. Didáctica geral, Editora Ática, 12ª editora, São Paulo. 1991
Programas da disciplina de física do 1º ciclo do ESG, MINED/DNESG. 2004.
SILVEIRA, F. L. Objectos e imágenes reales virtuales en la enseñanza de la Óptica Geométrica, London, volume. 18, 1996.
http://www.fc.unesp.br/abrapec/revistav1n3.htm. A cessado em 20/03/2013.
http://www.fc.unesp.br/abrapec/revistav4n3.htm. A cessado em 22/12/2012.




Ministério de Educação
Governo da Província de Gaza
Escola Secundária de Xai-Xai
Planos de Lição: no
Unidade Temática: Óptica Geométrica
Meios de ensino: giz, apagador, livro do aluno, quadro
Tema: propagação da luz e formação de imagem por espelhos planos.
O objectivo: Avaliar o nível de assimilação da matéria
Aplicar as leis de reflexão
Usar a equação de reflexão
Determinar a formação de imagem nos espelhos planos
Método: elaboração conjunta
Duração: 45min
Habilidades: ter noção das leis de reflexão e projecção de imagens nos espelhos planos.

Função didáctica
Tempo
Método
Conteúdo
Acti. do professor
Act. do aluno
Orientação dos objectivos
(Motivação



10'
Expositivo e elaboração conjunta




Controlo de presenças
EspelhoImagemObjectoApresenta a experiência
Espelho
Imagem
Objecto
Controla as presenças e
Monta a experiência
Responder as presenças
Observa e interpreta
Assimilação e
Mediação











25'
Elaboração conjunta



Carácter da propagação da Luz.
É possível ver a luz a olho nu?
É possível ver um objecto na escuridão?
Formação da imagem nos espelhos planos
Quando e como podemos ver um objecto?
Pedes um aluno apontar o espelho plano a fim de analisar a distância do objecto ao espelho e a distância de imagem ao espelho.
Apresenta distâncias diferentes?
Onde é que se localiza a sua imagem?
Leis de reflexão
São também aplicados nos espelhos planos.
Explicar
Levantar perguntas


Acompanhar

e

Responder
Domínio e controlo




5'
Elaboração conjunta
E possível ver a luz a olho nú. Como é que se propagam os raios da luz.
Existe diferença entre luz artificial e natural?
De que depende o tamanho da imagem no espelho plano.



Acompanhar



Escrever
Controlo e a validação


5'


Elaboração conjunta
Onde se localiza a imagem nos espelhos planos.
O ângulo de incidência e igual ao ângulo de reflexão
De que depende a posição da imagem no espelho planos.
Qual é a característica da imagem de um objecto através do espelho plano





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Quadro Mural
Espelhos planos são os espelhos planos que utilizamos com maior frequência. Para descobrir as características das imagens fornecidas por um espelho plano, nada melhor do que te colocares em frente a um.
Um espelho plano fornece apenas uma imagem de cada objecto, mas dois espelhos planos dispostos como na figura seguinte mostram várias imagens do mesmo objecto:

A imagem que vais ver de ti próprio/a terá as seguintes características
A imagem obtida é:
- virtual, parece formar-se atrás do espelho;
- direita e do mesmo tamanho do objecto;
- forma-se à mesma distância do espelho que o objecto;
- simétrica do objecto em relação ao espelho








R = raio de incidência; K = recta normal a superfície; R' = raio de luz reflectido.
α = Ângulo de incidência entre o raio incidente e recta normal.
β = Ângulo reflectido formado entre o raio reflectido e a recta normal.

Quando um objecto é colocado entre dois espelhos planos, o número de imagens por eles produzidos calcula-se através da expressão abaixo:
3600β-1






Apêndices



















Apêndice 2
Escola Secundária de Xai- Xai
Perguntas de pesquisa para obtenção de Monografia
Leia atentamente as questões que seguem e escolha a alternativa mais correcta:
Óptica Geométrica é um capítulo da Física que merece uma abordagem especial pela sua potencialidade e aplicabilidade no dia-a-dia do aluno, necessitando desta forma de uma interacção explícita. Dando se uma atenção especial na avaliação dos processos de reflexão da luz nos espelhos planos e esféricos, na formação de imagem em objectos opacos e na visibilidade dos objectos.
1-A luz é uma onda electromagnética, que tem um comportamento dual, apresentando propriedades ondulatórias e corpusculares; propaga-se como onda e interage com a matéria como partícula.
1.1E possível ver a luz a olho nú.
A: sim [ ] B: não [ ] C: nenhuma das alternativa é correcta [ ]
1.3Como é que se propagam os raios da luz.
A: paralelamente [ ] B: perpendicularmente [ ] C: nenhuma das alternativa é correcta [ ]
1.4Existe diferença entre luz artificial e natural.
A: existe [ ] B: não existe [ ] C: nenhuma das alternativa é correcta [ ]
1.5 Fonte da luz.
A: não se deixam atravessar pela luz [ ] B:a luz atravessa nitidamente [ ] C: nenhuma das alternativa é correcta [ ]
A: é todo corpo que emite a luz [ ] B: cor primária ou cor secundária [ ] C: corpo colorido [ ]1.6 Objecto opaco
III1.7 O que acontece na parte I se com lanterna iluminar uma parede na parte II numa sala fechada.
II
I


A: A parte I não ilumina [ ] B: A parte I é ilumina com intensidade menor que a parte II [ ]
C: nenhuma das alternativa é correcta [ ]
1.8 Objecto translúcido
A: a luz atravessa parcialmente [ ] B: não possível ver nitidamente os objectos [ ] C: nenhuma alternativa é correcta [ ].
2.0 Formação de sombra nos objectos Opacos
2.1 Como determinar a sombra de um objecto opaco.
A: pelo tamanho do objecto [ ] B: pela forma do objecto [ ] C: pela distância do objecto e orifício [ ]
2.2 Define a sombra.
A: onde a luz da fonte não é bloqueada [ ] B: é a região parcialmente desprovido de luz directa da fonte [ ] C: onde objecto é projectada [ ]
3.0 Reflexão da luz. é a mudança na direcção da luz quando esta atinge uma superfície que separa dois meios diferentes provocando um retorno da luz para o meio de onde originou.
3.1 Em que tipos de superfícies pode ocorrer a reflexão difusa.
A: em superfícies irregulares [ ] B: superfícies regulares e polida [ ] C: nenhuma das alternativa é correcta [ ]
3.2 Como é reflectido a luz
A: reflecte se em varias direcções [ ] B: reflecte se numa única direcção [ ] C: o feixe reflectido não é bem definido [ ]
4.0 Espelhos Planos
4.1 Desenha um espelho plano e represente a projecção da imagem e do objecto, e sua equação
4.2 O raio incidente é igual ao raio refractado.
A: depende da superfície em que incide [ ] B: é explicado pela a 1a lei da reflexão [ ] C: não são iguais [ ]
4.3 O ângulo de incidência e igual ao ângulo de reflexão
A: explicada pela 2a lei de reflexão [ ] B: não é possível [ ] C: são ângulos totalmente diferentes [ ]
4.4 Onde se localiza a imagem nos espelhos planos.
A: na superfície do espelho [ ] B: atrás do espelho [ ] C: nenhuma das alternativa é correcto [ ]
4.5 De que depende o tamanho da imagem no espelho plano.
A: da distância do objecto e espelho [ ] B: do tamanho do espelho [ ] C: da altura do objecto [ ]
4.6 De que depende a posição da imagem no espelho planos.
A: do observador [ ] B: da posição do objecto [ ] C: do lugar onde esta fixado o espelho [ ]
4.7 Qual é a característica da imagem de um objecto através do espelho plano
A virtual [ ] B: real [ ] C: é menor que o objecto [ ]
5.0 Espelho esférico pode ser convexo ou côncavo.
5.1Qual é a característica da imagem de um objecto através do espelho convexo
A; real [ ] B virtual [ ] C; é maior que o objecto [ ]
5.2 Qual é a característica da imagem de um objecto através do espelho concavo.
A; virtual [ ] B real[ ] C a imagem depende da posição do vértice[ ]
Apêndice 3
Escola Secundária de Xai- Xai
Roteiro de perguntas para a entrevista dos professores; Classe que Lecciona _____
As reformas curriculares de que o PEA tem sofrido em Moçambique exigem do professor, uma nova forma de abordar a Natureza afim a melhorar a qualidade do ensino no País em particular na ESXX. Com tudo, elaboramos as perguntas com objectivo de perceber do professor quais os desafios e estratégias que são aplicadas no ensino da Óptica Geométrica de modo aliar o conhecimento empírico do científico.
1-No PEA regista se um grande fracasso na assimilação e compreensão dos conteúdos teóricos relativamente no ensino de Física.
Qual pode ser o motivo deste fracasso.
O que tem sido feito para reduzir a fraca assimilação da matéria nesta disciplina?

Porque é que os alunos reprovam em grande número na disciplina de Física.
Será que os alunos valorizam ou interessam se pelo ensino Física.
e) Qual é a metodologia mais adequada ou recomendada para o ensino Óptica Geométrica.
2. As concepções alternativas em Física são definidas, como sendo as ideias sobre o mundo em seu redor (fenómenos, processos, objectos, conceitos e leis da natureza), que as pessoas, ganham depois da aprendizagem destes na escola.
Como é que tens aproveitado as concepções alternativas dos alunos para sistematizar o conhecimento científico.
Como a valias a influência das concepções alternativas dos alunos no ensino de Óptica Geométrica
Quais são as concepções mais frequentes dos aluno no ensino de Óptica Geométrica.

Até que ponto as concepções alternativas dos alunos podem contribuir para o melhoramento do PEA da Óptica Geométrica.
Considerações finais sobre o ensino.

KANIMAMBО