UMA ATIVIDADE ENVOLVENDO SISTEMA MÉTRICO PARA COMPREENDER A CONSTRUÇÃO DO CONHECIMENTO CIENTÍFICO PELOS ALUNOS

## UMA ATIVIDADE ENVOLVENDO SISTEMA MÉTRICO PARA COMPREENDER A CONSTRUÇÃO DO CONHECIMENTO CIENTÍFICO PELOS ALUNOS

## AN ACTIVITY INVOLVING METRIC SYSTEM FOR UNDERSTANDING THE CONSTRUCTION OF SCIENTIFIC KNOWLEDGE FOR STUDENTS

## Sandro Soares Fernandes 1 , Deise Miranda Vianna 2

1 Colégio Pedro II/IF-UFRJ/sandrorjbr@if.ufrj.br 2 IF-UFRJ/deisemv@if.ufrj.br

## Resumo

Este trabalho apresenta uma proposta didática para o tema de Física do Ensino Médio, Sistemas de Unidades. Embora existam várias aplicações no cotidiano dos nossos alunos onde podemos inserir este assunto, é um tema pouco explorado pelos professores em suas aulas e muito pouco abordado nos livros didáticos que são mais utilizados. Apresentamos uma metodologia para desenvolvimento de uma atividade investigativa, com roteiro de apoio para os alunos e material didático que visa auxiliar o professor. Esta proposta foi aplicada inicialmente em uma escola da rede federal de ensino do Rio de Janeiro. Durante a aplicação da atividade nas turmas, dados foram coletados na forma de áudio e vídeo, e utilizamos o padrão de Toulmin para fazer a análise dos discursos dos alunos. Os resultados mostraram que esta proposta facilita a argumentação e o aprendizado dos alunos, fazendo com que percebam a importância de um sistema de unidades padronizado, coerente e que faz parte do seu cotidiano, valorizando assim ainda mais a nossa proposta.

Palavras - chave: Ensino de Física, Atividades Investigativas, Argumentação, Sistema de Unidades.

## Abstract

This paper presents a didactic proposal for the theme of High School Physics Systems of Units. While there are several applications in the daily lives of our students where we can enter this subject is a little explored by teachers in their classrooms and very rarely addressed in textbooks that are widely used theme. We present a methodology for developing an investigative activity, with script support for students and courseware that aims to assist the teacher. This proposal was initially applied to a school of federal schools of Rio de Janeiro. During the implementation of the activity in classrooms, data were collected in the form of audio and video, and use the standard Toulmin to make the analysis of the students' discourse. The results showed that this proposal facilitates reasoning and student learning, enabling them to realize the importance of a system of standardized, consistent and that is part of their daily units, thus further enhancing our proposal.

Keywords : Physics Teaching, Investigative Activities, Argumentation System of Units.

## Introdução

Na atividade apresentada neste trabalho, aplicamos, analisamos e avaliamos as etapas de uma atividade investigativa, desde o início do processo com o lançamento do problema, envolvendo Sistema de Unidades, até a análise dos dados. Com o professor atuando como um orientador durante a atividade, os alunos puderam compreender a importância da criação e manutenção de um padrão de medidas universal e a relevância da sua utilização na sociedade antiga e moderna.

Nossa questão para os alunos: De que maneira o ato de medir influenciou e continua influenciando as nossas vidas? (FERNANDES, 2012) As atividades se destinaram a turmas da primeira série do ensino médio em uma escola da rede federal de ensino do Rio de Janeiro. Dados foram coletados, através de vídeos, áudios e imagem, para análise dos discursos dos estudantes, visando uma compreensão maior do sistema de argumentação e dos tipos de linguagens utilizadas pelo professor e pelos alunos durante a atividade, as discussões entre eles e as argumentações para elaborar o conhecimento científico do tema proposto.

## Referencial Teórico

## Atividades Investigativas

A inclusão do ensino por investigação nas aulas de ciências requer que os professores tenham uma postura diferente em sala, alterando a dinâmica das aulas, tendo que tomar várias decisões, necessitando de mais tempo de planejamento e correndo riscos com as dificuldades que vão encontrar. Os problemas abordados numa atividade como essa também devem ser diferentes, pois os problemas ou questões fechadas com respostas únicas são substituídos por questões abertas, que buscam promover o pensamento crítico, relacionando evidências e explicações. O professor deve buscar atividades que valorizem a compreensão das ciências atendendo suas diversas dimensões, deixando de lado a valorização exclusiva de fatos, leis e princípios científicos.

Geralmente, as demonstrações em ciências são feitas com o objetivo de ilustrar uma teoria, ou seja, o fenômeno é demonstrado a fim de comprovar uma teoria já estudada ou em estudo. O papel do professor é o de construir com os alunos uma passagem do saber cotidiano para o saber científico, por meio da investigação e do próprio questionamento acerca do fenômeno (CARVALHO, 2008). Durante essas demonstrações as atividades devem deixar de ser apenas uma ilustração da teoria e tornar-se um instrumento rico no processo de ensino.

Fazer com que resolvam problemas em pequenos grupos facilita o entendimento, tanto por parte dos alunos e dos professores, como do caráter social da ciência, já que durante a realização da tarefa há uma série de relações entre os estudantes que podem também ser vistas no dia-a-dia da vida de um grande cientista ou de uma equipe de pesquisa. Por exemplo, aceitar outros pontos de vista, aprender a negociar, renunciar do seu ponto de vista, buscar um objetivo coletivo e um desenvolvimento conceitual mais rico, já que a troca de informações e conhecimentos será mais intensa. A fase de comunicar os resultados da tarefa é essencial, pois com isso os alunos podem compreender a responsabilidade dos cientistas em publicar resultados e perceberem a importância da troca de opiniões entre os membros da comunidade científica, neste caso representado pela turma.

## Discurso e Argumentação

A análise dos discursos pretende se aprofundar em alguns dos problemas e dificuldades que estão relacionadas ao acesso ao conhecimento.

Segundo Jiménez Aleixandre (2003) ,

Argumentação é a capacidade de relacionar informações e conclusões para avaliar dados teóricos à luz de dados empíricos ou de outras fontes (pag 2).

A argumentação contribui para a prática de aprender a aprender. Através do desenvolvimento do seu pensamento crítico devemos fazer com que os nossos alunos sejam capazes de continuar aprendendo ao longo da vida, de maneira cada vez mais eficaz e autônoma. O pensamento crítico está relacionado à capacidade de desenvolver opiniões independentes, gerando reflexão, por parte dos alunos, sobre a realidade, sua participação nela, podendo assim modificá-la.

Nesse sentido aprender argumentar contribui para a formação de uma cidadania responsável, onde o aluno participa das decisões sociais, exercendo esse pensamento crítico. Na figura 1, podemos verificar alguns dos componentes do pensamento crítico.

Figura 1 . Os Componentes do Pensamento Crítico

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Fonte :Traduzido e adaptado, por Carlos Eduardo de Freitas Ferreira, do livro: ' 10 ideas clave , Competencias em arumentación y uso de prueba', JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M.P,2010, p.37

O ensino de ciências tem privilegiado, na maioria das vezes, os processos de memorização mecânica, os professores continuam acreditando na eficácia dessas práticas. Devemos modificar essa metodologia, procurando privilegiar a valorização do raciocínio de nossos alunos, sendo capazes de relacionar um enunciado, uma explicação, com as provas e dados que os apoiam, ou seja, de avaliar o conhecimento com base em evidências disponíveis.

## As Medidas e o Homem

As origens dos pesos e medidas perderam-se no tempo e no espaço. Desde a pré-história, a partir do momento em que o homem deixou de ser nômade, era preciso entender e interferir nos domínios da natureza e se fez presente a necessidade de criar um calendário, estabelecer padrões de medidas que o auxiliassem no plantio, colheita e trocas de mercadorias (LONDRON, 2007).

O homem primitivo não necessitava de um sistema de medidas muito sofisticado, precisando apenas ter noções de algumas distâncias, saber se um objeto era 'maior que' ou 'mais leve que' os outros objetos. As primeiras unidades de comprimento foram estabelecidas tomando como base as dimensões de partes do corpo humano. Essas unidades eram chamadas de antropomórficas , e podemos citar como exemplos, a polegada, o pé, o palmo, os dedos, e o côvado, entre outras mais.

Antes da criação do Sistema Métrico, houve várias tentativas de unificação dos sistemas de medidas As relações comerciais tiveram papel importante na unificação dos sistemas de medidas, já que as mercadorias importadas eram quantificadas segundo os padrões de quem exportava. Logo, quando determinado país se firmava como exportador, seu sistema de medidas passava a ser incorporado ao do país comprador. O colonialismo é claro também atuou como fator de exportação dos sistemas de medidas utilizados pelas colônias. Então podemos destacar os processos de colonizações, o mercantilismo e também a revolução industrial no século XVII, como fatores fomentadores da criação de um Sistema Métrico de Unidades.

## Desenvolvimento da Atividade

## Objetivos

- · Gerar envolvimento do aluno através da argumentação.
- · Buscar uma relação entre a linguagem do cotidiano usada pelo aluno. e a científica
- · Visar à construção de explicações coletivas.
- · Fazer com que os estudantes tomem consciência de suas ideias sobre o assunto discutido buscando razões para dar sustentações a elas, criando assim um espírito crítico por parte desses estudantes.
- · Identificar elementos básicos que compõem um argumento e suas relações (PADRÃO DE ARGUMENTO DE TOULMIN, TOUMIN 2006).

## Descrição da Atividade

A atividade, chamada DA ARCA DE NOÉ À ENTERPRISE (FERNANDES E VIANNA 2011), foi aplicada para alunos da primeira série do ensino médio de uma escola da rede federal de ensino do Rio de Janeiro. O problema principal desta atividade era relacionar o tamanho da arca de Noé com a nave Enterprise do filme Star Trek. No roteiro de atividades os alunos recebiam o plano de construção da arca e a planta da nave, que estavam com unidades de medidas diferentes e eles precisavam descobrir se era possível transportar os animais da arca na nave. Foram necessárias duas aulas (60 minutos cada uma), com os alunos divididos em grupos para a aplicação e coleta dos dados. Cada grupo foi identificado por um número e os alunos do grupo também receberam um número que os identificavam durante a transcrição dos dados. Usamos gravadores mp3 e uma câmera filmadora, que durante toda a atividade filmou cada grupo por um determinado intervalo de tempo. No início da aula foram usados, além da situação problema, vídeos, imagens e texto, buscando assim envolvimento dos alunos proporcionando motivação e melhores resultados. Os alunos receberam um roteiro e precisavam efetuar medidas

de objetos pequenos, objetos maiores e comprimentos da sala utilizando partes do seu corpo como unidade de medidas. Era importante nessa atividade que os alunos percebessem que o ato de efetuar uma medição consiste em fazer uma comparação entre o tamanho do instrumento e o que se pretende medir.

## Material Utilizado

Os materiais utilizados durante as atividades assim como os objetivos de sua utilização se encontram na tabela 1, abaixo.

Tabela 1: Materiais e objetivos

## Resultados da Aplicação

## Argumentação e o Padrão de Toulmin

Entre nossos objetivos queríamos identificar elementos básicos que compõem um argumento e suas relações. A questão da argumentação tem sido discutida por vários grupos e professores, e esse tema tem ganhado cada vez mais defensores. Buscando uma metodologia para a análise dos dados coletados, utilizamos o Padrão de Argumento de Toulmin, que segundo Nascimento e Vieira (2008).

Num claro apelo à uma nova teoria da argumentação através de uma certa ruptura com as certezas da lógica formal, o filósofo Stephen Toulmin (2001) procura evidenciar que o nosso cotidiano é permeado pela argumentação: advogados argumentam, cientistas argumentam, famílias argumentam. Opiniões, tomadas de posições, enunciados de fatos e, ao mesmo tempo, um conjunto de crenças, de valores, das representações do mundo permeiam nossas situações argumentativas coerentes. (pag.4)

Em seu livro 'O Uso dos argumentos', Toulmin(2001) procurou criar uma estrutura de argumentação, para que fosse possível perceber de que modo existe ou não a validade dentro de um determinado argumento. Na figura 2 está representada a estrutura completa do padrão proposta por Toulmin para relacionar um fato ou dado (D) a uma conclusão (C) e é esse padrão que iremos buscar também na análise dos dados coletados.

Figura 2: Padrão de argumento de Toulmin (2006)Fonte: Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências Vol. 8 N 0 2, 2008(Adaptado)

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Cada etapa do esquema baseado em Toulmin (2006).

D(dados) - São os fundamentos com os quais se constrói o suporte para futuras conclusões.

C(conclusão) - É afirmada sobre a base de um dado.

W(Garantia de Inferência) - Nos permite entender de que modo o argumento passou dos dados para a conclusão.

A (Conhecimento Básico) - Dá apoio às garantias.

Q(Qualificador) - Atenua ou reforça o poder da conclusão considerada.

R(Refutação) - São as condições que invalidam a garantia. Contesta as suposições por ela criadas.

A procura por esses indicadores nos discursos dos estudantes pode favorecer a melhoria da qualidade das aulas de ciências, já que fornece evidências sobre o processo de aprendizagem entre os alunos, facilitando assim a elaboração de novas atividades, de maneira a enriquecer o processo de ensino.

## Análise de Episódios

Separamos um episódio da atividade DA ARCA DE NOÉ À ENTERPRISE . Inicialmente os alunos usariam partes dos seus corpos como instrumentos de medidas, medindo a largura da sala de aula e o comprimento de um lápis, e logo depois tinham a tarefa de descobrir se as dimensões da Arca de Noé (em côvados) eram compatíveis com as da nave Enterprise (em metros), do filme Jornada nas Estrelas .

Nesse episódio mostrado abaixo (Tabela 2), vamos observar uma discussão envolvendo a medição do tamanho de um lápis. Para isso os alunos usaram como instrumentos de medidas duas partes do corpo.

Tabela 2: Primeiro episódio selecionado.

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Percebemos uma discussão rica sobre a escolha do melhor instrumento para se efetuar uma medida com menor erro. Alunos defendem que o instrumento de medida não deve ser do mesmo tamanho do que o que se vai medir, ou seja, que para objetos pequenos é melhor usar unidades menores e para grandes, unidades maiores, pois assim diminuímos o erro das medidas. A figura 3 mostra a estrutura de argumentação criada para os turnos anteriores.

Figura 3: Estrutura do argumento do primeiro episódio

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Percebemos o envolvimento dos integrantes do grupo envolvido. Eles identificam os elementos envolvidos no processo medição.

Os alunos constroem esses conceitos, pois vivenciaram em sala, com a realização da tarefa, todas as etapas de uma medição, percebendo que medir é comparar o tamanho de um objeto com um padrão de medida adotado.

## Considerações Finais

A diferença mais marcante entre os problemas propostos nas aulas tradicionais e o proposto em nosso trabalho é a satisfação do aluno, que tem o prazer e a oportunidade de criar, de discutir, de compartilhar, de manusear instrumentos e objetos, e de entender como a ciência evoluiu nos últimos séculos, identificando inclusive também as dificuldades desse processo.

Privilegiamos todas as etapas de um processo investigativo, desde o início do processo com o lançamento do problema, até a análise dos dados. Com o professor atuando como um guia durante a atividade, os alunos puderam compreender a importância da criação e manutenção de um padrão de medidas imutável e universal além da relevância da sua utilização na sociedade antiga e moderna. A análise dos episódios mostrou que houve argumentação entre os integrantes dos grupos, despertando o interesse pela aula que relacionou um assunto da Física com situações que fazem parte do seu cotidiano.

- O ato de medir e comparar fez sentido para o aluno, que passou por um processo onde através da discussão com os outros colegas do grupo, da tomada de dados, da organização de tabelas e utilização de um pensamento científico, passou a fazer uso da linguagem da ciência e o professor então, pode finalmente buscar o produto de todo esse processo, que é o fazer ciência com seu aluno na sala de aula.

## Referências

-CARVALHO, A.M.P. (2004) Ensino de Ciências, São Paulo: Pioneira Thomson Learning

-CARVALHO, A.M.P. Enculturação Científica: uma meta no ensino de ciências. Texto apresentado no XIV ENDIPE , Porto Alegre, abril (2008) 12 págs.

-10 ideas clave, Competencias em arumentación y uso de prueba, JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M.P,2010, Editora Graó, 1 Edição. a

-LONDRON, E,S,Z. O sistema Métrico Decimal como um Saber escolar em Portugal e no Brasil Oitocentista. Acesso: http://www.pucsp.br/pos/edmat/do/tese/

- -NASCIMENTO. S,S; VIEIRA. R,D. Contribuições e limites do Padrão de argumento de Toulmin aplicado em situações argumentativas de sala de aula de ciências (2008). Acesso: http://www.fae.ufmg.br/abrapec/revistas/V8N2/v8n2a1.pdf
- -TOULMIN, S.E. (2006) Os usos do argumento. Martins Fontes, São Paulo. Cap. 6. p. 137-207
- - FERNANDES, S.S; VIANNA, D.M. Da arca de Noé à Enterprise: uma atividade investigativa envolvendo sistema métrico (2011).acesso: http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol12/Num2/a05.pdf
- - FERNANDES, S.S. (2012b) O dia a dia das unidades de medidas. In: Vianna, D.M. &amp; Bernardo, J.R. (org) Temas para o Ensino de Física com abordagem CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade), Rio de Janeiro: Bookmakers Ed. Ltda. (p.17 - p.34) www.proenfis.pro.br