Embora a sistema educacional brasileiro quase sempre ande na contramão das tendências mundiais, uma das ações de ensino realizada no Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) vai ao encontro delas: trata-se dos Laboratórios Avançados de Física (LAvFis), sediados no prédio dos Laboratórios de Ensino de Física (LEF-IFSC/USP).
A criação dos LAvFis remonta à década de 1970, quando o docente sênior do IFSC, Máximo Siu Li, iniciava sua carreira docente no já extinto Instituto de Física e Química de São Carlos (IFQSC/USP). “Nessa época, esses laboratórios eram chamados de ‘Laboratórios de Estrutura da Matéria’, nos quais eram realizadas práticas de disciplinas que englobavam esse tema. A alteração da nomenclatura para ‘Laboratórios Avançados’ se deu em razão dos novos equipamentos adquiridos, e pelo maior número de experimentos que passaram a ser realizados”, relembra.
Desde então, os LAvFis tiveram uma evolução expressiva, e contaram com a colaboração de muitos docentes do IFSC, estando na raiz de sua fundação, por exemplo, Horácio Panepucci, Rene Ayres Carvalho e Robert Lee Zimmerman.
Para o que e para quem
Passados muitos anos, e contando com a colaboração de muitos docentes e funcionários do IFSC para seu aprimoramento, os Laboratórios são hoje uma referência nacional e internacional em práticas de ensino.
Foto tirada nos LAvFis em 2003. À esquerda, o professor Máximo, acompanhado de alunos de graduação do IFSC (Créditos: Danielle Jacinto)
Atualmente, os LAvFis oferecem práticas para 28 experimentos, tendo como objetivo principal a realização e a análise de experimentos históricos, cujos primeiros executores foram famosos nomes da Física- grande parte deles ganhadores de prêmios Nobel.
Embora práticas em laboratório sejam realizadas pelos alunos do IFSC desde seu primeiro ano de graduação, as práticas dos LAvFis costumam ser feitas apenas por alunos dos últimos anos dos cursos, e o grande diferencial é que elas englobam praticamente toda a teoria e a prática aprendidas durante os anos anteriores. “Nesse momento, nós sempre esperamos que o aluno consiga aplicar eficientemente todos os conhecimentos adquiridos desde o primeiro ano de curso, especialmente no que diz respeito às técnicas experimentais”, afirma Marcos José Semenzato, funcionário do IFSC e responsável pelo suporte técnico dos LAvFis há 15 anos. “Nesses laboratórios, os alunos poderão praticar e experimentar os fundamentos ensinados nos anos anteriores. A dificuldade experimental é o que gera o envolvimento do aluno”.
Os experimentos envolvem desde conceitos históricos de Física (determinação da velocidade da luz e carga de elétrons, por exemplo) até técnicas mais avançadas que, na grande maioria das universidades, estão disponíveis apenas em cursos de pós-graduação. Além disso, os alunos são constantemente cobrados no sentido de utilizar corretamente a instrumentação associada a cada experimento e, principalmente, saber como e por que os equipamentos empregados funcionam. “Nos Laboratórios de Física I, II, III e IV, os alunos recebem uma ‘receita de bolo’, com um passo a passo do que deve ser feito. Nos LAvFis, nós damos o pontapé inicial, com apenas sugestões de ações a serem adotadas. Mas é o aluno quem determina a maneira que o experimento será feito”, explica Antonio Ricardo Zanatta, docente do IFSC e um dos atuais coordenadores dos LAvFis[T1] .
Os LAvFis atendem entre 40 e 50 alunos por semestre, sendo que as práticas são realizadas durante dois semestres no total. Munidos de apostilas individualizadas de cada experimento, e contando com o auxílio dos técnicos e docentes, os alunos passam nos LAvFis oito horas por semana, imersos nos experimentos.
Além dos experimentos, eles também elaboram pré-relatórios e relatórios semanais, que são apresentados oralmente a uma banca composta por três docentes (normalmente, os docentes responsáveis pelos LAvFis), totalizando dez apresentações orais por semestre[T2]. “Antes de cada experimento, as equipes apresentam um pré-relatório a fim de indicar se estão aptos, ou não, a realizar o experimento. Caso positivo, as equipes iniciam a realização da prática, com duração estimada de 1 a 2 semanas, ao final da qual apresentam o relatório final. Em seu formato atual, cada equipe de alunos perfaz um total de cinco diferentes experimentos por semestre. As apresentações duram cerca de 20, 30 minutos, e nada é feito de forma escrita. A arguição é oral e individualizada”, explica Zanatta.
Por meio de tantas práticas e de tantos “rituais” de ensino realizados nos LAvFis, os alunos adquirem ‘segurança experimental’. “Muitas vezes, somos surpreendidos pelos alunos, pois deixamos as propostas experimentais previamente prontas e os alunos desmontam tudo para remontar sua própria proposta. É maravilhoso quando iniciativas assim acontecem”, diz Marcos.
Ele reafirma que tais práticas preparam os alunos para uma pós-graduação, na qual rotinas desse tipo são frequentes. Imersos nesses experimentos e tendo conhecimento sobre como expressar bons resultados, esses alunos são preparados para a pós-graduação para qualquer lugar do Brasil. “Tentamos, através dessas práticas, aproximar mais o aluno de um ambiente de pesquisa do que de um ambiente de graduação”, conta Marcos. “Os experimentos são todos formatados para que os alunos consigam vencer essa etapa. Nossa preocupação é formar um aluno que tenha conduta e conhecimento para discutir resultados experimentais e ter, ao mesmo tempo, consciência do método experimental no qual ele está inserido, e qual é a técnica que está sendo utilizada”.
Embora os estudantes tenham autonomia total para a realização dos experimentos, de acordo com Zanatta, a intervenção dos docentes e técnicos é de suma importância. “Temos um programa extenso a ser cumprido, e o que define os LAvFis é a análise detalhada dos resultados experimentais, e também damos orientações nesse sentido. E caso o aluno tenha realmente vontade de crescer e desenvolver esse tipo de habilidade, nós estaremos aqui para acompanhá-lo de perto e estimulá-lo”, afirma.
Marcos diz que sua contribuição caminha no sentido do ensinar, conduzindo os experimentos, trazendo sugestões e, sobretudo, tranquilidade ao aluno. “Quando o aluno sente-se acolhido, ele adquire confiança, não somente em nós, mas naquilo que ele está fazendo. A partir daí, ele começa a obter resultados experimentais encorajadores”, diz.
Um grande diferencial de ensino
Com esse formato de ensinar, as práticas realizadas nos LAvFis são únicas, e reconhecidas inclusive em território internacional. “Acredito que esse formato de laboratório seja único, principalmente no que se refere à infraestrutura. O professores estrangeiros que nos visitam afirmam que em suas universidades não há nada parecido com os LAvFis. Tivemos muitos alunos que fizeram intercâmbio no exterior, e nos relataram ter feito apenas uma prática durante o semestre. Aqui, cada equipe de alunos costuma fazer ao menos cinco”, conta Zanatta.
Da esq.: Marcos Semenzato, Zanatta e Danielle Jacinto (responsável pela alimentação e atualização da página do LAvFis)
Outro diferencial de ensino nos LAvFis diz respeito ao chamado Tópicos Especiais, atividade semanal que reúne todos os envolvidos dos LAvFis (alunos, docentes e suporte técnico), e durante a qual os alunos fazem apresentações orais aos próprios colegas. “Se não temos massa crítica para essas apresentações, convidamos algum pesquisador, normalmente do IFSC, para falar sobre algum tema científico relacionado”, explica Zanatta.
Marcos afirma que, a cada apresentação, é possível observar a evolução dos alunos. E mesmo que alguns não consigam se tornar especialistas em apresentar seminários, o mínimo que será conseguido é uma boa desinibição. “Falar em público é muito difícil. As apresentações orais ajudam o aluno a vencer esse medo e, sobretudo, enxergar a importância de se comunicar bem, algo que é importante em qualquer área do conhecimento”, diz.
Máximo, que acompanhou desde o princípio a evolução dos LAvFis, e desempenhou papel fundamental para que ela fosse possível, afirma que o interesse do aluno é a condição principal para o sucesso das atividades. “Muito dinheiro público foi aplicado aqui, e temos a obrigação de conscientizar o aluno sobre isso e nos esforçar para que ele realmente se envolva e se dedique às atividades”, diz.
Mas ele afirma que o reconhecimento dos alunos é algo que, de fato, concretiza-se, e o formato da disciplina permite uma interação bastante grande entre eles e os professores. “No formato tradicional de aulas, essa aproximação não é tão grande. Nesse sentido, ficamos muito satisfeitos, pois podemos ver de perto o reconhecimento dos estudantes”.
Fazendo um apanhado geral de todas as ações realizadas nos LAvFis, que foram descritas anteriormente, é possível notar que tais práticas congregam características que vão ao encontro daquelas já utilizadas largamente em países considerados potências em educação, a exemplo da valorização do trabalho em grupo, o estímulo à autonomia do aluno, as atividades “mão na massa” e o desenvolvimento das habilidades orais e escritas. Traz certo alívio saber que, mesmo em um país no qual as práticas de ensino parecem estar distantes do ideal, ainda exista uma referência mundial em ensino.
[T1]Atualmente, coordenam também os LAvFis o docente Osvaldo Novais de Oliveira Jr., e o docente sênior Máximo Siu Li
[T2]Cinco para os relatórios e cinco para os pré-relatórios
Assessoria de Comunicação- IFSC/USP
(1872-1958), Georg Fridrich Haendel (685-1759), Frédéric Boissierère (John Henry Hopkins, Jr. (1820-1891), José Alfredo Oliveira (1951), C. Wood (1911-2001), José de Assis Valente (1911-1958), François-Auguste Gevaert (1828-1908), Otávio Henrique de Oliveira, Blecaute (1919-1983), James Lord Pierpont (1822-1893), Irving Berlin (1905-1991), François Couperin e Grand (1668-1733), Adolf Adam (1803-1853); Stefan Karpiniec (1953), Hector MacCarthy (1888-1989), Otávio Henrique de Oliveira, Blecaute (1919-1983), Mário de Sampayo Ribeiro (1822-1893), além de canções natalinas tradicionais e folclóricas.
Porém, diferente dos humanos, um computador tipicamente não usa palavras em reconhecimento de padrões, mas principalmente números (a famosa “linguagem binária”). Por essa razão, os atributos são normalmente apresentados como medidas numéricas, como peso, comprimento, área etc. Objetos com atributos semelhantes formam os chamados agrupamentos, ou “clusters”, que nada mais são do que um conjunto de elementos com características comuns. “Os algoritmos de classificação são aqueles que sabem diferenciar, com base nos atributos fornecidos, a diferença entre maçãs e laranjas, por exemplo”, exemplifica Luciano. “Esses algoritmos podem ser de dois tipos principais: supervisionados ou não supervisionados. No primeiro caso, o computador é ‘treinado’ para identificar um objeto e atribuir uma categoria a ele, tendo como base diversos atributos já fornecidos pelos usuários e também as respectivas categorias. Esta é a fase de treinamento, que é seguida pela fase de classificação, no qual objetos com classe desconhecida são, então, identificados pela máquina. No caso de algoritmos não supervisionados, o usuário fornece apenas os atributos dos objetos, sem dizer as respectivas categorias, e a máquina faz as classificações automaticamente, com base somente nas semelhanças e diferenças entre os atributos fornecidos. Na prática, os algoritmos não supervisionados podem levar à descoberta de novos grupos, como uma nova doença, por exemplo”.
Conforme já mencionado, um dos locais visitados foi o 
