The assembling and usage of low-cost refractor telescopes as motivating experience in astronomy education
Gustavo IachelI; Marcelo Gomes BachaII; Marina Pereira de PaulaII; Rosa M. Fernandes ScalviI,II,1
IPrograma de Pós Graduação em Educação para Ciência, Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho', Bauru, SP, Brasil
IIDepartamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho', Bauru, SP, Brasil
IIDepartamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho', Bauru, SP, Brasil
RESUMO
O trabalho apresentado debate sobre uma experiência de formação continuada envolvendo professores do ensino médio da região de Bauru (SP), na qual uma Oficina de Lunetas foi realizada, complementando os saberes docentes sobre a astronomia. No texto é discutido sobre a importância do "saber" na formação docente, bem como são comentadas algumas etapas da montagem de uma luneta de baixo custo e apresentados resultados obtidos com a participação dos professores nas atividades propostas.
Palavras-chave: astronomia, lunetas, ensino de física.
ABSTRACT
This work reports on an experience of continual development courses for in-service teachers from some high schools of Bauru's (SP) region, for whom a specific workshop on assembling of refractor telescopes has been carried out in order to supplement their knowledge in astronomy. In the current article, the importance of the practice (or "knowing") in the context of their academic formation is discussed as well as some steps on the assembling of low cost refractor telescopes are described. The main results obtained from the participation of these teachers in the proposed activities are also presented.
Keywords: astronomy, refractor telescopes, optics teaching.
1. Introdução
Astronomia, uma das mais antigas ciências, pode ser considerada uma das que mais atrai a atenção e desperta a curiosidade em estudantes de qualquer nível escolar, seja do ensino fundamental, médio ou mesmo de graduação. Por esta razão, a astronomia tornase um
[...] motor poderoso o suficiente para permitir ao docente [...] aproveitar a sua curiosidade [dos alunos] por essa ciência para não somente desenvolver conceitos básicos, mas favorecer o desenvolvimento de outros pertencentes a diferentes disciplinas [1].
Entretanto, nota-se que poucos têm a oportunidade de discutir e aprender temas relacionados a esta ciência em sala de aula, pois muitas vezes sua abordagem é feita de maneira bastante limitada, baseando-se simplesmente em estudos de livros textos, os quais frequentemente apresentam conteúdos timidamente explorados ou então com graves falhas didáticas. Em estudo recente, Canalle e cols. [2] puderam analisar
os conteúdos de astronomia de seis livros didáticos de geografia destinados à quinta série do primeiro grau [...] geralmente, apresentam os mesmos problemas ou erros. Todos eles apresentam um esquema do sistema solar, porém, sempre com as mesmas deficiências ou desatualizações, como por exemplo, órbitas equidistantes, falta de proporções, etc. As estações do ano e as fases da lua também têm explicações comprometidas por falta de clareza ou mesmo erros conceituais. As órbitas dos planetas são sempre desenhadas de forma exageradamente excêntricas, distorcendo a realidade. As constelações são definidas como sendo agrupamento de estrelas, o que não é verdade.
Além disso, na maioria das vezes, o ensino de astronomia é abordado sem fazer nenhuma alusão à prática observacional, através da utilização de instrumentos adequados como lunetas e telescópios, ou até mesmo aquela realizada a vista desarmada, levando ao reconhecimento de objetos de fácil identificação, como algumas constelações (por exemplo, Orion, Cruzeiro do Sul, Escorpião), fases da Lua (nova, crescente, cheia, minguante), planetas (Saturno, Marte, Vênus, Júpiter) entre outros.
Quando o aprendizado envolve somente bases teóricas pode transmitir ao aluno a idéia de que aprender nem sempre é uma tarefa atraente, pois deixa de explorar as relações do próprio aluno com o mundo ao redor. Assim, embora exista a constante preocupação por parte dos responsáveis pela elaboração e estruturação de currículos, especificamente no que se refere ao ensino de astronomia, existem ainda diferenças marcantes entre o objetivo proposto e o que os professores realmente levam à prática.
Os professores de ciências, e entre elas a astronomia, carecem de formação adequada a fim de ministrarem efetivamente uma docência de qualidade, considerando não somente o "saber", mas também o "saber fazer", abordando de forma plena e satisfatória os problemas propostos nos conteúdos de ciências. Conforme dito por Carvalho e Gil-Pérez [3], conhecer muito bem o conteúdo a ser ensinado
... é um consenso absolutamente geral entre os professores, sendo que a falta de conhecimentos científicos constitui a principal dificuldade para que os professores afetados se envolvam em atividades inovadoras.
Apoiando a importância do "saber" os conteúdos, Langhi [4] nos diz que
Levandose em conta que os conteúdos de astronomia devem fazer parte do ensino de ciências nos anos iniciais do ensino fundamental, a formação do docente precisa no mínimo condições para que o futuro professor se sinta capacitado para ensinálos, o que pode ser garantido em parte pela inclusão dos fundamentos teóricos e práticos sobre o tema, seja na formação inicial ou continuada. Em poucas palavras: para se ensinar conteúdos, é necessário conhecer bem esses conteúdos. Contudo, eles precisam ser trabalhados adequadamente, o que pode ser conseguido por uma transposição didática e metodologias de ensino apropriadas para cada realidade.
A proposta principal deste trabalho é utilizarse da montagem e aplicação de instrumentos simples, como é o caso de uma luneta astronômica, para apresentar e discutir ações que promovam o ensino de astronomia de maneira eficiente, pouco dispendiosa e, sobretudo motivadora. Além disso, outras práticas, como a utilização de softwares para observação, animações multimídias, sessões de inspeção do céu noturno com equipamentos em locais adequados (observatórios) têm se tornado grandes aliados no ensino desta ciência, despertando o interesse e a busca por novos conhecimentos, procurando entender o enigmático e vasto universo em que vivemos.
2. Montando uma luneta de baixo custo
Como ação prática para o ensino de astronomia voltada para estudantes de nível médio e de cursos de graduação (focados na formação de professores), foi proposto o desenvolvimento de uma Oficina de Lunetas Astronômicas, utilizando materiais de fácil acesso e de baixo custo, permitindo que o professor tenha um instrumento apropriado para a inspeção do céu noturno, além de conhecimento técnico e teórico necessários para a abordagem do assunto em sala de aula. Dessa forma, além da luneta montada, ao final da Oficina, os professores também passaram a possuir conteúdos básicos de astronomia referentes ao reconhecimento do céu (constelações, coordenadas celestes, brilho aparente, magnitude, cor, distâncias e tamanhos dos objetos celestes). Diversos trabalhos apresentam propostas de montagem de lunetas, utilizando basicamente, materiais como tubos de pvc e lentes de óculos, dentre outros materiais bastante simples. Canalle [5, p. 212] apresenta
sugestão de como construir uma luneta astronômica utilizando apenas materiais facilmente disponíveis no comércio, de baixo custo e de fácil montagem. No lugar da lente objetiva usa-se uma lente de óculos de um grau positivo e no lugar da lente ocular usase um monóculo de fotografia...
Após efetuar melhoras na luneta de lente de óculos, Canalle e Souza [6, p. 121] objetivaram
[...] uma luneta de fácil construção, com materiais alternativos, de fácil localização no comércio, de baixo custo e resistente ao manuseio [...] simplificamos a montagem de uma luneta construída com lente de óculosde 1 ou 2 graus positivos e monóculosde fotografia, publicado por Canalle [5]. Esta luneta, a qual permite ver as crateras lunares, apresentava como maior dificuldade de construção o tripé e a determinação do local de formação da imagem. Neste trabalho estas duas dificuldades foram solucionadas, pois substituímos o tripé de madeira por uma simples garrafa PET e o monóculo de fotografia (ocular) foi encaixado dentro de uma bucha de redução curta a qual pode deslizar dentro de um tubo de PVC até que a imagem se forme na extremidade deste tubo. Desta maneira, a montagem inicial que já era simples ficou ainda mais simples, mais barata e mais confortável para o uso.
Neste trabalho, é apresentada uma proposta de obtenção de uma luneta de baixo custo (em torno de R$30,00), e como sua utilização pode ser explorada, pelos professores participantes da Oficina de Construção, junto aos seus alunos no ensino médio. As principais diferenças entre as lunetas montadas nesta atividade e aquelas apresentadas em outros estudos referemse à substituição dos monóculos de fotografia por uma série de três lentes de lupa acrílica para constituir a lente ocular, além do tripé em madeira e a adaptação de um espelho plano em 45º próximo da ocular. Os materiais básicos utilizados na obtenção da luneta artesanal são apresentados na Tabela 1.
A lente objetiva pode ser adquirida em lojas especializadas, ou então, confeccionada a partir do esmerilhamento e polimento de um pedaço de vidro comum, como ocorreu na Oficina discutida neste trabalho. Para isso, foram usadas técnicas semelhantes àquelas utilizadas para obtenção de espelhos de telescópios refle tores, conforme indicado por Bernardes e cols. [7] e Scalvi e cols. [8]. A Fig. 1 mostra um desenho esquemático da luneta montada.
As etapas utilizadas na montagem das lunetas são brevemente descritas na Tabela 2.
A Fig. 2 ilustra as etapas citadas. Salientamos que este trabalho não visa apresentar detalhes da montagem da Luneta, mas sim discutir sobre os conteúdos que podem ser explorados durante a Oficina e quais os resultados que podem ser alcançados com a sua utilização. O material completo que descreve com detalhes cada uma das etapas pode ser obtido através de contato com os autores.
3. A Oficina de lunetas
A Oficina de Lunetas realizada buscou atender professores em exercício no ensino médio, atuando em escolas públicas de Bauru (SP) e outras cidades da região (Lençóis Paulista, Piratininga, Ubirajara, Agudos, Pederneiras).
Foram oferecidas 23 vagas, de acordo com a quantidade de material disponível e com a infra-estrutura para recepcionar os participantes. No entanto, o número de interessados na atividade chegou a 50. Por essa razão, foi utilizado o critério de ordem de inscrição, atendendo, dessa forma, os primeiros inscritos na Oficina. E válido ressaltar que, os professores não contemplados tiveram seus nomes cadastrados e serão avisados sobre futuras atividades realizadas pelo Observatório Didático Astronômico.
Os participantes possuíam formações em licenciaturas variadas, como, em física, matemática, química, filosofia, geografia, português.
Antes do início das atividades, foi solicitado aos inscritos que preenchessem um pré-questionário, a fim de investigar quais eram suas expectativas em relação à Oficina. O apêndice A é composto por um exemplo de pré-questionário preenchido por um dos participantes.
A montagem das lunetas foi realizada em dezesseis horas aulas, divididas em quatro dias. As etapas foram intercaladas com a abordagem de conteúdos de física, explorando conceitos de óptica geométrica, como reflexão e refração da luz, formação de imagens em lentes e espelhos, funcionamento de dispositivos ópticos como binóculos, máquinas fotográficas, olho humano, microscópio, etc. Além disso, foram abordados temas relacionados à astronomia básica, principalmente ao reconhecimento do céu, enfatizando a origem e nomenclatura das constelações, sistema solar, características das estrelas, evolução dos telescópios e utilização de softwares e anuários para observação.
Ao término da Oficina, os professores envolvidos foram convidados a apresentarem um plano de aula incluindo o conteúdo abordado. Os conteúdos abordados pelos professores em seus planos de aula são bastante variados: a importância da astronomia; geografia e Luneta - Terra e universo; utilização da Luneta; leis de Kepler; introdução a astronomia - crateras lunares; ciência e fé; etc. A variedade de temas indica que a astronomia pode ser abordada por qualquer disciplina, desde as exatas, como matemática e física, como as humanas, como, por exemplo, português e filosofia. O Apêndice B é composto por um dos planos de aula.
Além dos planos de aula, os professores foram questionados através de correio eletrônico, três meses depois do término da Oficina, se haviam abordado a astronomia em sala de aula, sobre como haviam utilizado as lunetas, se o instrumento poderia ser melhorado de alguma forma e se gostariam de participar de novos cursos. Um dos questionários respondidos compõe o Apêndice C.
Ainda como proposta deste trabalho, foi dada ênfase a participação de professores em formação, especificamente alunos do 1º, 2º e 3º anos do curso de Licenciatura em Física, no planejamento da Oficina de Lunetas. Os alunos envolvidos participaram da pesquisa, preparação e apresentação do material teórico abordado na Oficina, através de apresentações multimídias, que foram posteriormente disponibilizadas aos professores participantes.
4. Resultados obtidos
Embora o trabalho desenvolvido não vise a obtenção de material didático, neste caso a luneta, é importante ressaltar que a qualidade do equipamento montado tornase muito importante ao se avaliar os resultados obtidos, pois conforme já citado, a grande maioria dos participantes nunca havia utilizado uma luneta e/ou telescópio para inspeção do céu, o que torna a expectativa em observar imagens atraentes e interessantes ainda maior. A Tabela 3apresenta as principais características da luneta montada.
Durante a realização da Oficina percebeu-se a importância em suprir o professor em exercício de subsídios práticos para que a abordagem da astronomia em sala de aula torne-se viável durante a sua prática pedagógica. Por este motivo, após o término da Oficina, os professores puderam utilizar na prática as lunetas, podendo então expor suas dúvidas em relação à aplicação do dispositivo óptico que dispunham, questionando, por exemplo, as diferenças entre lunetas e telescópios refletores, como o alinhamento óptico interfere na formação da imagem, etc. A Fig. 3 ilustra a luneta e um momento de sua utilização.
Desta forma, os professores podem perceber que é possível abordar: i. conteúdos de física, uma vez que detalhes das imagens que podem ser observadas com os instrumentos dependem, por exemplo, do diâmetro da lente utilizada; ii. as implicações em utilizar duas, três ou mais lentes (lupas) para se confeccionar a lente ocular, percebendo os efeitos de aberração nas imagens coletadas; iii. a importância da qualidade do equipamento utilizado quando se pretende empreender atividades de observação celeste com estudantes, pois o grande número de imagens disponíveis na internet, captadas por instrumentos mais sofisticados, devem ser contrapostos com as imagens obtidas com a luneta montada. Isso os faria refletir, por exemplo, sobre as distâncias astronômicas as quais os objetos observados se encontravam, as limitações impostas pela poluição luminosa e condições atmosféricas, etc.
Na etapa de utilização das lunetas, notou-se preocupação, por parte dos professores, em relação a necessidade de conhecer o que está sendo observado. Assim, a visualização do céu, primeiramente a vista desarmada, torna-se essencial para a abordagem da observação celeste. Como exemplo, o reconhecimento de que as estrelas popularmente conhecidas como "Três Marias" fazem parte de uma constelação maior chamada Órion foi capaz de incentivar os professores envolvidos a proporem uma abordagem histórica no ensino de astronomia, conforme apresentado nos planejamentos de aulas apresentados ao final da Oficina.
Após três meses da realização da Oficina de Lunetas, os professores participantes foram convidados a responder se haviam abordado conteúdos de astronomia em sala de aula e se haviam criado oportunidade de utilizar o instrumento. De acordo com as respostas recebidas, nove professores abordaram, pela primeira vez, conteúdos de astronomia nas disciplinas física, matemática e filosofia, respectivamente, alegando que se sentiram motivados para inovar suas aulas, discutindo assuntos como modelos geocêntrico e heliocêntrico, reconhecimento do céu, leis de Kepler; e até mesmo nas aulas de português, propondo a interpretação de textos que tratam da astronomia.
Em relação a utilização da luneta, seis professores responderam que utilizaram junto a seus alunos e cinco responderam que a utilizaram em suas casas, junto a familiares, vizinhos e amigos. Os demais professores não responderam as questões enviadas, e por essa razão, não podemos afirmar se as lunetas montadas foram utilizadas por eles em demais ocasiões depois da Oficina.
Outro fator importante é que todos os professores que responderam as questões manifestaram a vontade de realizar novos cursos e participar de outras atividades relacionadas à astronomia. Ainda como resultado da ação proposta, o interesse demonstrado pelos professores em trazer seus alunos para sessões de visualização do céu utilizando telescópios foi crescente a cada aula ministrada.
Como consequência da necessidade manifestada pelos professores, os alunos de licenciatura do último semestre do curso de física atenderam os estudantes de ensino fundamental e médio, apresentando palestras e realizando inspeção do céu noturno. Com isto, é possível por em prática conteúdos discutidos em sala de aula em disciplina da grade curricular do curso de Licenciatura, contribuindo de maneira inovadora no processo de formação dos mesmos.
5. Conclusões
A Oficina de Lunetas desenvolvida demonstrou ter desempenhado o papel formativo de duas categorias relacionadas ao processo de ensino na região de Bauru (SP): os professores em exercício e os professores em formação.
No caso dos professores em exercício, a montagem artesanal de uma luneta astronômica levaos a se interessarem mais pelo ensino da astronomia e, com isto, incrementar suas aulas, com a real possibilidade de transformar a atividade docente em um trabalho criativo e inovador.
Após o término das atividades, alguns professores buscaram melhorar a qualidade da luneta, procurando manter contato com os responsáveis, solicitando material de apoio didático para subsidiar suas aulas. Além disso, questionaram sobre a realização de outros cursos, incluindo cursos teóricos de astronomia, prática de uso da luneta e de telescópios, utilização de espaço não formal para o ensino, especificamente utilizando o Observatório Didático Astronômico recentemente instalado na UNESP de Bauru, etc.
De acordo com consulta realizada com os professores, três meses após o encerramento da Oficina, um número significativo de participantes informou ter utilizado o instrumento e que ainda pretendiam aprimorar seu uso. Dessa forma o professor envolvido apresenta conscientemente sua preocupação entre o saber e o saber fazer, no que se referem as suas insuficiências, deixando claro que a maior dificuldade em se envolverem em atividades inovadoras é a falta de conhecimentos na área, decorrentes de seu próprio processo de formação. Fica claro que o interesse de escolas, professores e alunos aumenta quando se aliam a observação celeste e a abordagem teórica de conteúdos relacionados a astronomia.
Já os professores em formação puderam se preocupar em estarem preparados para aprofundar conhecimentos e adquirir outros novos. Desta forma, os alunos do curso de Licenciatura envolvidos demonstraram ter adquirido conhecimento básico para orientar adequadamente as seções de observação celeste.
Salientamos ainda que atividades de formação continuada (como a Oficina de Lunetas) têm se mostrado como uma das formas mais eficazes de capacitar professores para o ensino em astronomia. Conforme indicado por Pinto e cols. [11], após realizar um curso de formação continuada para professores de séries iniciais, os resultados obtidos apontaram
para uma contribuição em sua formação, bem como uma possível mudança de conceito e postura da sua prática pedagógica. [...] Experiências/Vivências desse tipo são extremamente úteis que para os professores possam comunicar e discutir suas experiências, assim como participar de atividades que proporcionem uma atualização de conceitos e práticas, além de permitir uma interação com diferentes fontes de saber.
Assim, pondo em prática a indicação de Pinto e cols. [11], onde espera-se "uma possível mudança de conceito e postura da prática pedagógica dos professores" é que realizamos trabalhos como o apresentado, permitindo uma interação com diferentes fontes de saber.
A Constelação de Órion pode ser vista representada na Fig. 4.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Sr. Lionel José Andriatto (construtor amador de telescópios), ao CNPq, CAPES, PROEX-UNESP e ao Instituto de Pesquisas Meteorológicas da UNESP - IPMet.
Referências
[1] H.L. Tignznelli, in: Didática das Ciências Naturais: Contribuições e Reflexões. Organizado por H. Weissmann (Artmed, Porto Alegre, 1998). [ Links ]
[2] J.B.G. Canalle, R.H. Trevisan e C.J. Lattari, Caderno Catarinense de Ensino de Física 14, 254 (1997). [ Links ]
[3] A.M.P. Carvalho e D. Gil-Pérez. Formação de Professores de Ciências: Tendências e Inovações (Cortez, São Paulo, 2006), 8ªed. [ Links ]
[4] R. LANGHI, Um Estudo Exploratório para a Inserção da Astronomia na Formação de Professores dos Anos Iniciais do Ensino Fundamental. Dissertação de Mestrado, UNESP, 2004. [ Links ]
[5] J.B.G. Canalle, Caderno Brasileiro de Ensino de Física 11, 212 (1994). [ Links ]
[6] J.B.G. Canalle e A.F.S. Souza. Caderno Brasileiro de Ensino de Física 22, 121 (2005). [ Links ]
[7] T.O. Bernardes, R.R. Barbosa, G. Iachel, A.B. Neto, M.A.L. Pinheiro e R.M.F. Scalvi, Revista Brasileira de Ensino de Física 28,1 (2006). [ Links ]
[8] R.M.F. Scalvi, G. Iachel e T.O. Bernardes, Caderno Brasileiro de Ensino de Física 25, 1 (2008). [ Links ]
[9] Observatório Nacional, disponível em http://www.on.br/glossario/alfabeto/c/constelacao_orion.html. [ Links ]
[10] Observatório Astronomico Frei Rosário, UFMG, disponível em http://www.observatorio.ufmg.br/dicas05.htm. [ Links ]
[11] S.P. Pinto, O.M. Fonseca e D.M. Vianna, Caderno Brasileiro de Ensino de Física 24, 71 (2007). [ Links ]
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