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Engenharia Física

What you have been obliged to discover by yourself leaves a pitch in your mind which you can use again when the need arises. Georg Christoph Lichtenberg (1742 - 1799), primeiro professor de física experimental na Alemanha.

Curiosidades e atividades lúdico-cientí­fica para fazer em casa 

Aprender a aprender: Como é que aprendemos? As dicas das neurociências 

"Difícil é aprender a ler ... o resto está escrito."
Ensinar não é uma função vital, porque não tem o fim em si mesma; a função vital é aprender. Aristóteles.

A FíSICA ocupa-se de praticamente tudo o que nos rodeia, desde o origem do universo até à compreensão os mecanismos que permitem a organização da matérias em sistemas vivos, centrando-se na descoberta das leis que regem os processo físicos/naturais, isto é, das relações entre a energia, a matéria, e o movimento, procurando gerar conhecimento que nos permita tirar partido dos fenómenos físicos e/ou criar sistemas físicos artificiais com vantagem para o ser humano e, sempre que possível, para toda a biodiversidade à nossa volta.

Como tem uma área de atuação/aplicação muito ampla, e também por motivos históricos e didáticos, a Física é muitas vezes divididas em vários campos: mecânica, ótica, termodinâmica, acústica, eletromagnetismo, física moderna, etc.. As componentes mais aplicadas/tecnológicas destas áreas deram/dão origem a formações especializadas que designámos por engenharias, muitas vezes em conjugação com outras ciências fundamentais como, por exemplo, a química e a biologia: eletrotécnica, eletrónica, mecânica, biofísica, bioengenharia, engenharia biomédica, nanoengenharia/tecnologia, etc.).

Um físico/engenheiro físico munido de conhecimentos de mecânica, ótica, termodinâmica, acústica, eletromagnetismo, física moderna, etc., e treinado no uso de “ferramentas” de trabalho como a curiosidade, o espírito-crítico, a lógica, e a matemática, e de equipamentos de medida ou no desenvolvimento de novos instrumentos e/ou de experiências, tem oportunidades de trabalhos muito mais abrangentes que um engenheiro especializado numa das suas áreas de atuação, como por exemplo, um engenheiro mecânico, um engenheiro eletrotécnico ou engenheiro biomédico.

O mundo está carente de físicos. Ser um físico é um “must”. Uma sociedade que aposte no desenvolvimento tecnológico precisa de especialistas habilitados a desenvolver novas tecnologias em áreas como a medicina, a biologia, as telecomunicações, a informática, a indústria automobilística, etc.. Ou seja, com uma boa formação, não faltarão oportunidades de trabalho aliciantes para os físicos.



Aprender a aprender: Como é que aprendemos? Dicas das neurociências 

Quem ensina aprende ao ensinar. E quem aprende ensina ao aprender. Paulo Freire.

†Pode-se ensinar bem, e, porém, os alunos aprenderem pouco. A aprendizagem é a função mais nobre do cérebro humano, qualquer que seja a sua idade, e, potencialmente, só acaba quando a vida termina. O cérebro é uma máquina especializada na aprendizagem - a mais poderosa “learning machine” que conhecemos, infinitamente superior a qualquer “machine learning” (sistema de aprendizagem automatizada) que a “Inteligência Artificial” possa criar, pelo menos no futuro próximo.

O cérebro está continuamente em mudança: cada nova informação, experiência ou dedução, por exemplo, leva a que no mundo dos neurónios algo se altere, que surjam novas sinapses (conexões entre neurónios) ou que as sinapses existentes sejam reforçadas (ou enfraquecidas …). Estas características extraordinárias designam-se por plasticidade e plasticidade sináptica, respetivamente. E pensa-se que estão na base da aprendizagem e da formação da memória.

Para que o conhecimento perdure na nossa memória é necessário que a aprendizagem seja persistente e contínua, para que rede sináptica (formada pelas conexões entre neurónios) seja repetidamente estimulada e as sinapses sejam consolidadas, enraizando/armazenando os conhecimentos/experiências nas zonas do cérebro dedicadas às memórias de longo prazo, permitindo que os seus conteúdos possam ser usados, mais tarde, sempre que forem necessários/chamados. O reforço sináptico poderá resumir-se na seguinte ideia: “neurons that fire together, wire together”.

É, portanto, ponto assente que a consolidação da memória/de saberes chega através da repetição, sendo necessário que as metodologias de ensino valorizem o trabalho continuado e empenhado. Temos por experiência que a aprendizagem é um processo contínuo que requer prática (repetição no tempo), comprometimento e tempo. 

Com referido, o processo de ensino-aprendizagem só se torna eficiente se tiver em conta a forma como aprendemos. A neurociência também nos mostra que:
•    Os conhecimentos que é suposto sabermos/usarmos ao mesmo tempo devem ser ensinados /apreendidos (integrados) ao mesmo tempo;
•    O que se aprende ao mesmo tempo, recorda-se/chama-se ao mesmo tempo;
•    Ser colocado à prova periodicamente promove a aprendizagem.

Qualquer modelo de ensino (construção eficaz de um corpo de conhecimentos suportado pelo senso científico) só concretiza com sucesso o seu objetivo se contribuir para a substituição (mudança conceptual) permanente das ideias velhas (erradas e/ou ultrapassadas) ou conceções acientíficas, por ideias novas/científicas, através, se necessário for,  da criação de um conflito cognitivo entre as conceções alternativas e as conceções resultantes da aplicação do método científico, que corresponda à substituição das conceções alternativas pelo conhecimento científico aceite.

Os processos e os métodos de ensino e aprendizagem assentes nestes pressupostos, e na promoção do sentido crítico, no treino nos domínios das técnicas de dedução, avaliação, comparação e de validação de resultados, produzem alterações de conhecimento, atitudes e posturas pró-científicas que vão muito para além das resultantes da autoridade científica do professor ou do manual.

Acresce que a informação a que temos acesso através da internet reforça a necessidade de dispormos de um corpo de conhecimentos dinâmico, e atitudes de independência e clarividência, espírito crítico, e capacidade de inferir e confrontar resultados, questionar, avaliar e comparar racionalmente as informações e as opções que a sociedade e os diferentes poderes nos apresentam.

O conhecimento não deve ser obtido em escassas, mesmo que muito intensas, doses de estudo, e/ou em sessões muitas vezes realizadas na véspera dos exames/períodos de avaliação. O conhecimento adquirido desta forma pode servir para passar no exame, mas, em regra, não persiste por muito tempo, e a fração que acaba por persistir apresenta, na maioria das vezes, intermitências e/ou lacunas que frequentemente impossibilitam o seu uso em tarefas futuras, nomeadamente na compreensão de novos conceitos e/ou de problemas, e dificultam os processos criativos e de inovação. A resolução de problemas complexos fica ainda mais difícil. Cresce a desânimo e a sensação de incapacidade, e aumenta a apatia.

Muitas disciplinas fazem parte do grupo de unidades curriculares que compreendem, para além do treino na arte de resolver problemas, uma “boa dose” de física aplicada/engenharia, apresentando e discutindo conceitos físicos transversais e aplicações tecnológicas, reais ou potenciais, exemplificativas da transformação de “saberes académicos” em conhecimento tecnológico, com potencial de funcionar como fator inspirador e/ou motivador dos alunos de engenharia, encorajando-os a assumirem posturas mais favoráveis à inovação. 

As metodologias de ensino, particularmente das unidades curriculares de formação inicial, devem privilegiar a compreensão dos conceitos e dos problemas, à quantidade dos assuntos a abordar, dando tempo para que o conhecimento atinga o nível de persistência esperado, isto é, tem de se dar tempo ao tempo. O nosso esforço deve centrar-se na definição de conteúdos programáticos realistas e consistentes. (Depressa/Muito e bem não há quem.)

Para que o ensino (técnico-científico) se traduza numa aprendizagem efetiva (construção eficaz de um corpo de conhecimentos suportado pelo senso científico) deve produzir/induzir uma correspondente mudança conceptual, se necessário for, através da criação de um conflito cognitivo entre as conceções alternativas e as conceções resultantes da aplicação do método científico, que corresponda à substituição das conceções alternativas pelo conhecimento científico aceite.  

As estratégias que incluêm a apresentação/realização de experiências conflituantes - experiências contraintuitivas - é muitas vezes essencial para iniciar o abandono das conceções acientíficas. Acresce que para que haja impacto pedagógico significativo devemos ter sempre presente que a resposta não deve vir antes da pergunta ou da dúvida. As ideias prévias dos alunos devem ser encaradas como hipóteses alternativas sérias e, por isso, sujeitas a avaliação usando os métodos e procedimentos didáticos e científicos aceites. 

A verificação/exame sistemático (incluindo observação, aferição, avaliação) devem ter como objetivo colocar em causa/questionar e/ou aferir as noções consideradas válidas pelo sistema de valores/conhecimentos dos estudantes, e levar a novas perguntas e à proposta de hipóteses. A reformulação das explicações deve responder às questões/dúvidas, em suma tornar os alunos mais esclarecidos. 

Os processos e os métodos de ensino e aprendizagem assentes nestes pressupostos, e na promoção do sentido crítico, no treino nos domínios das técnicas de dedução, avaliação, comparação e de validação de resultados, produzem alterações de conhecimento, atitudes e posturas pró-científicas que vão muito para além das resultantes da autoridade científica do professor ou do manual.

Aquilo que se aprende determina o nosso futuro.

Teaching Physics, by Walter Lewin: Concepts is what matters. How do you prepare your lectures? How many time do you take to prepare?

† Texto inspirado pela leitura de “Cérebro, manual do utilizador”, Marco Magrini, Desassossego Livros para pensar, 2019.     JF © 2020



Curiosidades e atividades lúdico-cientí­fica para fazer em casa

O futuro dos smartphones e tablets

Os primeiros telemóveis (Portugal, 1995): tou xim? É para mim!!!  

UM ATO DE CLASSE: Michael Faraday e a lei da indução electromagnética (Faraday.mov) (SWF) (Primeiro motor elétrico) (fazendo história).

Transístor: turning the experiment into an invention.

Nanotecnologia/nanomedicina: nasa  e 
viagens a Marte e a nanomedicina  

CERN: detector LHC  

Corpo humano, a máquina suprema  

How Lasers Work - A Complete Guide 

Build a Laser Communication System  

Circuito de corrente contínua: " Paradoxo?"

Circuitos elétricos em banda desenhada (pdf)

O que é que estuda a tribologia? (Resposta)

O que é a triboeletricidade? (Resposta)

O que é que mede o momento de uma força? (Resposta)

A segunda lei de Newton do movimento/da dinâmica: F=dp/dt.

"Custo de produção da energia elétrica" by Prof. Walter Lewin

How Many Lightbulbs Does It Take to Change a Person?

Why is the Sky Blue and not Violet and the clouds are white? - very nice video!

Why is the sky blue? Thoroughly Explained Here! - also a very nice video!

Experiências que permitem verificar o efeito fotoelétrico:

- https://www.youtube.com/watch?v=2PmWlPjV6n0

- https://www.youtube.com/watch?v=puT36rd9dkQ&feature=youtu.be

Como construir um eletróforo - triboeletricidade - e um eletroscópio.

- https://www.youtube.com/watch?v=vklSPA4ay_4

- https://www.youtube.com/watch?v=2PmWlPjV6n0

Experiência simples para estimar a potência emitida pela Sol e a temperatura da sua "superfície".

 - https://www.youtube.com/watch?v=oybcLWpcgHU&feature=youtu.be - (4 min)

- https://www.youtube.com/watch?v=WB0_TulpfSw (10 min)

Construção de um espectroscópio/espectrómetro caseiro:

- https://youtu.be/fl42pnUbCCA

- https://youtu.be/MgogwcXUIoc

- https://youtu.be/ZJcl392f8ew



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