• Identificar superfícies esféricas refletoras como espelhos côncavos ou convexos e traçar os chamados raios principais para localizar as imagens formadas em cada caso;
• Classificar lentes esféricas como convergentes e divergentes e compreender a formação de imagens através destes dispositivos ópticos;
• Aplicar o conhecimento sobre lentes e espelhos esféricos na construção virtual de instrumentos ópticos.

4 horas/aula

• Feixes e frentes de ondas;
• Reflexão e refração.

PREPARAÇÃO DA AULA:

Esta aula utilizará a rede social Facebook como ferramenta pedagógica. Assim, o professor deverá criar uma conta para a turma nesta rede social e certificar-se de que todos os alunos sejam adicionados. Será necessário que todos os alunos possuam um email pessoal. Sugere-se, então, que esta etapa seja realizada junto com os discentes antes de iniciar as atividades dessa aula. O docente poderá utilizar um projetor data-show para que todos visualizem seus passos e participem deste processo. Tutorais para a criação de uma conta no Facebook são indicados nos recursos complementares.

ATIVIDADE 1: Investigando os espelhos esféricos

INSTRUÇÕES INICIAIS

Nesta atividade será necessário o uso de computadores com acesso a internet, pelo menos um exemplar de cada tipo de espelho esférico, caderno e lápis ou caneta para anotações. O professor deverá acordar as seguintes regras:

- Atenção e empenho durante o uso do objeto educacional;

- Participação ativa de todos durante a atividade;

- Dedicação às tarefas realizadas na rede social da turma.

1.1  Introdução

O professor iniciará a atividade apresentando aos alunos os exemplares de espelhos esféricos que deverão percorrer a sala para que todos possam observá-los. Se não for possível a obtenção dos espelhos, mostre aos alunos imagens de equipamento que os utilizem, como o exemplo mostrado na figura 1.

Figura 1: Imagem de um espelho côncavo.

Fonte: http://fisicananet203.blogspot.com.br/2012/08/nos-deparamos-diariamente-com-diversas.html.

Pergunte aos alunos onde eles viram esses tipos de espelhos sendo usados e qual era a finalidade. As respostas dos alunos deverão ser registradas em um espaço da lousa até o final da atividade. Eles conseguem perceber a diferença na superfície/curvatura dos espelhos?

O docente deverá então convidar os alunos a investigarem como as imagens dos espelhos são formadas. Por que em um espelho nos vemos grandes (ou ampliados) e no outro, pequenos?

1.2  Conhecendo as características de um espelho esférico e os raios principais

Neste momento o professor deverá apresentar aos alunos alguns elementos importantes de um espelho esférico, como:

- Centro do espelho;

- Centro de curvatura da esfera;

- Eixo do espelho;

- Raio do espelho (ou raio de curvatura da esfera);

- Foco da espelho.

Observe que neste momento surgirão vários termos técnicos/científicos, seja cauteloso e os apresente lentamente para facilitar o processo de assimilação dos discentes.

1.3 Criando imagens através do objeto educacional - espelhos

Neste momento, os discentes se debruçarão sobre o objeto educacional Óptica - Investigando os espelhos esféricos, que tem a interface do laboratório virtual exibida na figura 2 e está disponível para download no Portal do Professor no endereço http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=31298.

Óptica - Investigando os espelhos esféricos 

Figura 2: Interface do objeto educacional Óptica - Investigando os espelhos esféricos – Laboratório virtual.

Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=31298.

Deverá ser solicitado que os alunos leiam a teoria apresentada no recurso e realizem a tarefa requisitada no laboratório virtual. O professor deverá estar atento para dúvidas sobre a manipulação do objeto ou sobre o assunto abordado. E lembre-se: o recurso é apenas um facilitador! O papel mediador do professor é fundamental. Sugestão: evite dar as respostar aos discentes de uma maneira rápida. Faça-os refletir através de um exemplo ou contra-exemplo.

Terminada a navegação no recurso, o docente deverá trabalhar com os discentes por alguns minutos a definição de imagem real e virtual, além da convenção de sinais.

Solicite que os alunos fação desenhos da simulação do recurso nos cadernos como forma de registro.

Para organizar as informações encontradas e, assim, o novo conhecimento adquirido sobre espelhos esféricos e a formação de imagens destes dispositivos, os discentes trabalharão com mapas conceituais através do software WebCMap. A figura 3 traz um exemplo de como utilizar um mapa conceitual para organizar o conhecimento sobre eletromagnetismo. No recurso, os alunos podem preencher os retângulos com informações que julgarem relevantes, assim como adicionar palavras-chaves sobre as setas que ligam os blocos. Sugere-se que a produção dos mapas seja uma tarefa realizada com alunos divididos em seis equipes.

Figura 3: Exemplo de como utilizar um mapa conceitual para organizar o conhecimento sobre eletromagnetismo.

Fonte: http://fisicanoblog.blogspot.com.br/.

Os mapas conceituais produzidos deverão ser salvos como arquivo de imagem seguindo o seguinte passo-a-passo:

1.     Ao finalizar o mapa conceitual deve-se apertar o botão Print Screen do teclado (este comando copia a tela do computador - PrtSr);

2.     Abrir um programa de criação de desenhos como o Paint, no Windows, e colar a imagem através do comando “Ctrl+v”;

3.     Apagar as bordas e deixar apenas a parte de interesse da imagem, que é o mapa conceitual. Se necessário, diminuir a área da figura ao redor do mapa conceitual;

4.     Salvar o arquivo em formato PNG ou JPG no desktop ou memória pendrive;

5.     Se possível, enviar a imagem via email para os integrantes do grupo;

Os mapas deverão ser publicados em um álbum na rede social da turma no momento oportuno.

Ao final da atividade, regresse com os estudantes aos exemplos registrados na lousa no início da atividade e utilize o conteúdo abordado para justificar o modo como os espelhos foram empregados em cada situação. Se o número de exemplos for grande, selecione alguns para serem comentados via rede social.

Observação: O recurso WebCMap proporciona a construção de mapas conceituais de maneira bem simples, e está disponível para uso no Portal do Professor através do seguinte endereço eletrônico: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/13159/open/file/editor_mc1011.swf?sequence=3. Mais informações sobre a utilização dos mapas conceituais na aprendizagem podem ser encontras nos sites sugeridos nos Recursos Complementares da aula.

1.3  Compartilhando no Facebook

Por fim, os grupos deverão publicar os mapas conceituais produzidos na atividade. Peça que os colegas observem os mapas dos outros grupos e comente: Existe algum conceito que seu grupo não adicionou, mas, que ao ver o mapa dos colegas, você acredita que é importante?

Para esta discussão utilizando a rede social será dado um prazo de três dias.

 

ATIVIDADE 2: Conhecendo as lentes delgadas

INSTRUÇÕES INICIAIS

Para o desenvolvimento desta atividade, serão necessários computadores com acesso a internet, o objeto educacional disponibilizado, caderno, lápis ou caneta para anotações. As regras da atividade 1 deverão ser mantidas e combinadas com a turma.

2.1 Introdução

O docente deverá iniciar a atividade escolhendo um dos dois temas apresentado a seguir, ou os dois, a fim de se criar um clima de motivação para o estudo das lentes. São eles:

Motivação 1: Instrumento óptico

O professor deverá apresentar o vídeo Microscópio caseiro com laser para os discentes. Este recurso, que tem a imagem apresentada na figura 4, está disponível no link http://www.manualdomundo.com.br/2011/11/microscopio-caseiro-com-laser-experiencia-de-fisica-e-biologia/.

Figura 4: Imagem do vídeo Microscópio caseiro com laser.

Fonte: http://www.manualdomundo.com.br/2011/11/microscopio-caseiro-com-laser-experiencia-de-fisica-e-biologia/.

Neste caso, o professor deverá chamar a atenção dos alunos para o comportamento da gota d’água que funciona como uma lente de aumento.

Motivação 2: Medicina

O professor deverá iniciar a aula solicitando que os alunos assistam aos seguintes vídeos:

• Vídeo mostrando a técnica cirúrgica:

ANEL DE FERRARA VIDEO 3D

http://www.youtube.com/watch?v=eChsgwtsluY  

• Vídeo explicando o efeito do anel na córnea:

Ceratocone: Implante de Anel de Ferrara

http://www.youtube.com/watch?v=jw0aHwYADWQ

Ceratocone é uma enfermidade que atinge os olhos de muitos pacientes. Como mostra a figura 5, esta doença deforma a curvatura da córnea acarretando na má formação da imagem na retina. Em 1986, o médico brasileiro Paulo Ferrara começou a desenvolver a técnica conhecida por Anel de Ferrara, que hoje em dia é aplicada no mundo inteiro. Dr. Paulo já recebeu diversos prêmios e homenagens pelo reconhecimento de seu trabalho, capaz de transformar a vida das pessoas, possibilitando-as ter um dia-a-dia normal com o uso de lentes corretivas, ou não, após a implantação do anel.

Figura 5: Comparação entre uma córnea normal e uma córnea doente.

Fonte: http://oculos.blog.br/tratamento-ocular-anel-de-ferrara/.

Por que é importante a curvatura esférica do olho? O conteúdo desta atividade ajudará os discentes a entenderem o fundamento físico que justifica esta técnica revolucionária. Convide os alunos a aprenderem mais a respeito!

2.2 Criando imagens através do objeto educacional - lentes

Neste momento, os discentes acessarão o objeto educacional Óptica - Conhecendo as lentes delgadas, que tem a interface do laboratório virtual exibida na figura 6 e está disponível para download no Portal do Professor no endereço http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=31252.

Óptica - Conhecendo as lentes delgadas 

Figura 6: Interface do objeto educacional Óptica - Conhecendo as lentes delgadas – Laboratório virtual.

Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=31252.

O professor deverá seguir um procedimento semelhante aquele detalhado na seção 1.3 da atividade 1. Inclusive a elaboração dos mapas conceituais.

Sugere-se trabalhar com os alunos o conceito do aumento linear transversal (ampliação), assim como a convenção dos sinais.

Ao final da atividade, junto com os alunos, o professor deverá mais uma vez conversar com os alunos sobre os casos apresentados no início da atividade e questioná-los como eles ligam o conhecimento adquirido na atividade com o microscópio ou o Anel de Ferrara (ou os dois).

2.3 Compartilhando no Facebook

Os alunos irão participar de três maneiras:

1.     O docente deverá publicar na rede social a imagem apresentada na figura 7 e perguntar aos alunos: “O que acontece com a formação da imagem no olho míope? E no olho hipermétrope?” e ainda, “Qual lente deve ser usada para a correção da posição da imagem em cada caso? Por que?”.

Figura 7: Imagem para ser publicada no Facebook.

Fonte: http://www.clickideia.com.br/portal/mostrarConteudo.php?idPagina=29193(modificada pelo autor).

 

2.     Compartilhe com os alunos a letra da música dos Paralamas do Sucesso, Óculos:

Óculos - Paralamas do Sucesso

"Se eu tô alegre

Eu ponho os óculos e vejo tudo bem

Mas se eu to triste eu tiro os óculos

Eu não vejo ninguém"

3.     Os docentes deverão publicar o mapa conceitual produzido na atividade.

Para a realização das tarefas será dado um prazo de uma semana. O professor deverá motivar a participação de todos nesta ação via rede social e interferir sempre que julgar necessário.

 

 ATIVIDADE 3: Instrumentos Ópticos: sistemas compostos por lentes e espelhos

PREPARAÇÃO DO AMBIENTE:

Nesta atividade será necessário o uso de computadores com acesso a internet, papel milimetrado, régua, caderno e lápis ou caneta para anotações. O professor deverá acordar com a turma as mesmas regras da atividade 1 e a formação de 6 grupos na tarefa da rede social.

ORIENTAÇÕES QUANTO AO USO DO SOFTWARE:

O objeto educacional Óptica - Instrumentos de observação, disponível para download no Portal do Professor no endereço http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=30462, possibilita experimentação simulada a respeito dos fenômenos pertinentes ao tema e apresenta tarefas experimentais complementares. O recurso, cuja interface é mostrada na figura 8, possui um Guia do Professor por meio do qual os educadores poderão encontrar orientações, sugestões e informações, em geral que favoreçam o melhor aproveitamento do recurso.

Óptica - Instrumentos de observação 

Figura 8: Interface do laboratório virtual Óptica - Instrumentos de observação.

Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=30462

DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE:

O docente deverá iniciar a atividade comentando sobre as dimensões das coisas. Por exemplo, questione os discentes: “O que pertence à escala microscópica?” e ainda “Qual escala é usada para medir a distância entre os planetas?”. O objetivo é levar os alunos a refletir sobre a necessidade humana de criar instrumentos capazes de “ver” onde os nossos olhos não alcançam.

Em seguida, o professor convidará os alunos a conhecerem alguns destes instrumentos ópticos através de um laboratório virtual. Então, a turma será apresentada ao objeto educacional Óptica - Instrumentos de observação.

Finalizado o uso do recurso, o professor solicitará que os alunos se distribuam em seis grupos e cada grupo receberá um dos instrumentos ópticos estudados no recurso e deverá desenhar a localização da imagem utilizando os raios principais. O desenho deverá ser feito em papel milimetrado por cada integrante do grupo e em um programa de desenho tipo Paint, no sistema operacional Windows. A imagem deverá ser publicada no Facebook da turma. Observe que dois grupos receberão telescópios iguais.

MOMENTO DO ALUNO:

Neste momento os alunos buscarão realizar a atividade proposta.

DISCUSSÃO:

Os alunos apresentarão para os colegas como a imagem da cada equipamento é gerada. O professor deverá gerar um momento de discussão levantando a seguinte questão: “Todos os fenômenos estudados nesta aula estão relacionados e a uma propriedade da luz que é verdadeira para as dimensões destes sistemas. Qual é esta propriedade?” (A luz se propaga de uma forma retilínea).

SISTEMATIZAÇÃO:

O professor formalizará esta aula solicitando a ajuda dos alunos para registrar na lousa quais são os tipos de espelhos esféricos e lentes delgadas e quais são os raios principais que facilitam a localização da imagem formada. O microscópio não foi um instrumento abordado no objeto educacional da atividade 3. Sugere-se utilizar este dispositivo para revisar o conteúdo da aula.

Compartilhando no Facebook

Os grupos deverão publicar as imagens produzidas no programa de desenho durante a atividade e realizar uma pesquisa sobre a história dos instrumentos ópticos na humanidade. Fatos interessantes deverão ser compartilhados com os colegas. Por exemplo:

- Quando foi inventado o telescópio?

- Onde foi usado o primeiro microscópio?

- Qual foi o primeiro telescópio a funcionar no espaço? Quando?

 

DEDICATÓRIA: Esta aula é uma homenagem ao Dr. Paulo Ferrara. Que a divulgação de seu trabalho sirva como exemplo de criatividade e dedicação aos nossos alunos, jovens cientistas, futuros médicos...

(A coautora desta aula teve o Anel de Ferrara implantado nos dois olhos em 1997 pelas mãos do Dr. Paulo. Minha eterna gratidão.)

Nome	Tipo
Óptica - Instrumentos de observação	Animação/simulação
Óptica - Investigando os espelhos esféricos	Animação/simulação
Óptica - Conhecendo as lentes delgadas	Animação/simulação

Sugestões de links para alunos

Entenda como funciona o Facebook

http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1313595-6174,00-ENTENDA+COMO+FUNCIONA+O+FACEBOOK.html (Sugestão do Portal do Professor).

Sugestões de links para professores

Facebook para Educadores                                             

http://educotraducoes.wordpress.com/2012/05/06/facebook-para-educadores/

Criar conta Facebook

http://www.criarblogs.net/criar-conta-facebook/

Tutorial: Facebook criar conta

http://www.youtube.com/watch?v=Zw7XHn0906E

Entenda como funciona o Facebook

http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1313595-6174,00-ENTENDA+COMO+FUNCIONA+O+FACEBOOK.html

Como usar as redes sociais a favor da aprendizagem

http://revistaescola.abril.com.br/gestao-escolar/redes-sociais-ajudam-interacao-professores-alunos-645267.shtml (Sugestão do Portal do Professor).

“Mapas conceituais como ferramentas de aprendizagem”

http://educador.brasilescola.com/trabalho-docente/mapas.htm

 “Aplicação de mapas conceituais em sala de aula”

http://www.microsoft.com/brasil/educacao/parceiro/mapa_conceitual.mspx

 

Observação: TODOS OS SITES DESTA AULA FORAM ACESSADOS EM 29/01/2013.

Na atividade 1, o docente deverá averiguar se os discentes compreenderam o que são espelhos esféricos sendo capazes de identificá-los como côncavos ou convexos, além do empregar os raios principais para localizar as imagens formadas por estas superfícies. Com este fim, deverá ser avaliada a importância dos comentários dos discentes na discussão final da atividade e no Facebook, além dos mapas conceituais produzidos pelos grupos. Já na atividade 2, a correta classificação das lentes esféricas como convergentes e divergentes, assim como a localização das imagens formadas levará o professor a concluir que estes conceitos foram assimilados pela turma. Deverá ser analisada a relevância dos comentários dos discentes na discussão final da atividade e no Facebook, com também dos mapas conceituais produzidos na atividade. Na atividade 3, deverá ser verificado se os alunos dominaram os conteúdos das atividade 1 e 2 de maneira confiante a permitir que os discentes aplique-os na fabricação de instrumentos ópticos. O docente deverá avaliar o desempenho dos alunos ao manipular o objeto educacional, a apresentação dos grupos e os comentários postados na rede social.