Dificuldades na Aprendizagem de Energia numa Ação Integrada Escola- Museu

## DIFICULDADES NA APRENDIZAGEM SOBRE ENERGIA NUMA AÇÃO INTEGRADA ESCOLA-MUSEU.

## DIFFICULTIES IN LEARNING ABOUT ENERGY IN A SCHOOLMUSEUM INTEGRATED ACTION.

## Antonio Jose Ornellas Farias

Universidade Federal de Alagoas/ Instituto de Física/ Usina Ciência, ornellasfarias@hotmail.com.

## Resumo

Os museus e Centro de Ciências vêm desenvolvendo ações no sentido de montar uma infra estrutura de qualidade para promover divulgação cientifica junto a população estudantil. Estes espaços têm procurando atualizar o foco do ensinoaprendizagem escolar. O propósito deste artigo foi o de mostrar as dificuldades que nos deparamos ao fazer com que a atuação do centro de ciências seja mais útil, efetiva e colaborativa no processo de aprendizagem de conceitos científicos a partir de uma integração com a programação da escola. Foram efetuados dois estudos junto ao ensino básico escolar com objetivo de investigar se a exposição regular do centro de ciências consegue ter um papel mais efetivo na aprendizagem sobre o tema energia (envolvendo as formas de geração eletricidade e a transmissão de calor em aquecedores solares), numa perspectiva que entrelaça a formação: Ciência, Tecnologia, Sociedade. O conteúdo foi abordado a partir de estratégias didáticas apropriadas para os dois níveis diferenciados de ensino básico. O referencial teórico utilizado na interpretação dos resultados e na estruturação do conteúdo da programação foi a aprendizagem significativa com suas atualizações. O acompanhamento foi qualitativo envolvendo uma narrativa descritiva em triangulação com avaliações escritas. Os resultados mostraram que o sistema escolar (administração, professor, aluno) não se mostrou potencialmente significativo para incorporar as inovações trazidas, com poucos alunos demonstrando um rendimento satisfatório com a proposta. O que demonstra a capacidade de alguns alunos acompanharem a programação trazida pelo centro de ciências, mesmo considerando as dificuldades que encontramos de adaptação da proposta ao sistema escolar.

Palavras-chave : Energia; ação integrada; escola-museu

## Abstract

Museums and Science Center are developing actions to put together a quality infra structure to promote scientific dissemination to the student population. These spaces are looking to update the focus of school teaching and learning. The purpose of this article was to show the difficulties we face to make our educational activities more useful, effective and collaborative to the learning process in science by an integration with the school program. Two studies were conducted with an elementary and a high school. to investigate whether regular exhibitions of the science center can result in a more effective role in meaningful learning (ML) on the subject of energy, when the visit was integrated to the program of Physics and Science courses, involving the STS approach (science, technology, society). The content has been approached from appropriate teaching strategies for the two different levels of basic education. The theoretical framework used in interpreting the results and structuring the content of the program was the classic and critical meaningful learning. The monitoring was

qualitative with a descriptive narrative under triangulation with written evaluations. The results showed that the school system (administration, teachers, students) was not potentially significant to properly incorporate the proposal brought by the science center. This demonstrates the ability of some students follow the program brought by the science center, even considering the difficulties we encountered to adapt the proposal to the school system.

## Keywords : Energy ; integrated action; School- museum

## 1. Introdução

Os museus e Centro de Ciências vêm desenvolvendo ações no sentido de montar uma infra estrutura de qualidade para promover divulgação cientifica junto a população estudantil. Estes espaços têm procurando atualizar o foco do ensinoaprendizagem escolar. Nesse contexto, o problema desta investigação está centrado em averiguar os limites e possibilidades da integração de uma programação de ensino-aprendizagem entre escola e o centro de ciências sobre energia. O objetivo geral dessa investigação foi averiguar se o conteúdo de um conjunto de experimentos da exposição regular do centro de ciências colocados em uma ação integrada com a programação da disciplina escolar consegue criar condições de ocorrência de uma aprendizagem significativa, em especial, utilizando o tema energia dentro do enfoque Ciência, Tecnologia e Sociedade (Ornellas, 2012).

Efetuamos dois estudos, o primeiro envolvia 34 alunos de uma escola pública do último ano do ensino médio na disciplina física e o segundo envolvia 24 alunos da escola particular, da nona série do ensino fundamental, na disciplina ciências. Os estudos foram realizados em períodos distintos utilizando dois anos letivos subsequentes. O acompanhamento dos estudos foi de natureza qualitativa e ocorreu através de uma narrativa descritiva que envolvia uma triangulação com avaliações escritas (provas documentais) (Moreira, 1988). O referencial teórico que fundamenta a investigação é a teoria da aprendizagem significativa clássica e a crítica (Ausubel et al, 1980; Moreira, 2010).

No momento da exposição experimental e na classe escolar, à luz da aprendizagem significativa procurou-se estruturar uma ação integrada que pudesse apresentar tanto uma natureza conceitual (contida em princípios, leis, definições que estabelecem relações e hierarquia conceitual), como uma natureza metodológica (contida nas estratégias de ensino de abordagem ao conteúdo). Neste enlace entre o conteúdo conceitual e a metodologia, para que haja concordância com o ensino receptivo da teoria ausubeliana, segundo Pozo et al (1989), o aluno deve assimilar a estrutura lógica de uma disciplina dentro de sua estrutura psicológica que leve em conta uma adequada apresentação da rede hierárquica dos conceitos contidos no conhecimento a ser ensinado. Na estruturação do ensino é conveniente adotar estratégias de ensino integradas em que se possa tirar o melhor aproveitamento possível da função que conceitos e procedimentos exercem na elucidação de fatos (Pozo et al, 1989).

## 2. O Procedimento Investigativo.

Após uma fase inicial de revisão/preparação do aluno na escola, a ação integrada volta-se para a primeira visita de apresentação da exposição, para depois se ter a continuidade na programação na escola e posterior retorno a exposição. Assim sendo, as condições e circunstâncias do processo ensino-aprendizagem

devem ser influenciados pelo que ocorrer durante a exposição dos experimentos sob mediação do especialista do centro de ciências e na sala de aula sob mediação do professor. Ficando assim essa parceria na dependência de como vai ser provocada a associação do momento da visita com o trabalho na disciplina na escola.Nos dois estudos os alunos foram informados pelo professor que estariam diante de uma nova programação disciplinar que envolvia o conteúdo da visita. Repetir o estudo em outra realidade de ensino e outro nível de escolaridade requisitou efetuar ajustes na preparação do segundo estudo face à experiência adquirida no primeiro.

Haviam três fases previstas de ensino e acompanhamento avaliativo conforme mostrado no diagrama abaixo: a primeira fase era de ensino escolar (E) de revisão ou preparação para a primeira visita (O) de apreciação dos experimentos período em que foram efetuadas avaliações (A) escritas antes dessa visita para auxiliar no diagnostico do conhecimento prévio trazido. A segunda fase era iniciada após a primeira visita na sequência do ensino escolar (E)e concluída após a segunda visita (O) de aprofundamentos do conteúdo dos experimentos, período no qual foram efetuadas mais avaliações escritas. A terceira fase foi iniciada na volta ao ensino escolar (E) após a segunda visita na sequência do aprofundamento de estudos para uma preparação para a terceira visita (O) de complementos ao conhecimento dos experimentos. Nesta fase foram efetuadas as avaliações através de entrevistas, antes e após essa última visita dos alunos, momento no qual os alunos frente aos experimentos da exposição poderiam reforçar e complementar os conhecimentos/experiências adquiridas no curso do processo da ação integrada. A investigação foi concluída após a terceira visita com entrevistas e avaliações escritas finais.

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## 3. As Estratégias de Abordagem da Programação.

A estratégia didática desenvolvida para a ação integrada exposição-escola efetuou a seleção e classificação de conceitos e proposições segundo a aprendizagem significativa e também tomou por base a teoria dos campos conceituais para eleger conceitos comuns a uma classe de problemas que mostrasse afinidades a serem trabalhadas. Os experimentos programados da exposição para as visitas realizadas na ação integrada fazem parte de uma sala específica sobre energia da Usina Ciência. Dentro dos propósitos das estratégias da programação de desenvolver conceitos e proposições faz parte da metodologia utilizada no processo de instrução dos alunos a seguinte estrutura/organização:

A classe de situações de ensino 1, que engloba cinco experimentos das diferentes formas usuais de geração de energia elétrica para consumo: a dos geradores por indução eletromagnética (imã-bobina , geradores a manivela, gerador eólico, gerador termoelétrico); a dos geradores por reação química de oxidação e redução (o experimento da pilha de zinco e cobre em solução ácida); a dos geradores por efeito fotovoltaico (o experimento com a célula solar). Existe ainda outra situação nesta classe, relativa a forma de gerar energia elétrica fora dos padrões normais de consumo: o gerador eletrostático de Van der Graff, que foi trazido para o recorte em função da importância dos efeitos da energia elétrica estática em fenômenos atmosféricos, e em outras situações lúdicas envolvendo a eletricidade estática em alta tensão. Existe também nesta classe um experimento introdutório explorando as relações entre a energia mecânica: cinética e potencial (o experimento do loop ). As cinco estratégias dessa classe, além de abordar o

conhecimento de cada um dos experimentos, ainda efetuavam uma trama conceitual que permitia superposições para estabelecer relações entre os conteúdos dos mesmos. Os conceitos mais gerais e abrangentes trabalhados nessa classe foram: o de energia (atribuindo principalmente às diferentes naturezas: mecânica, elétrica, luminosa, química, e térmica ), trabalho , eficiência , energia do tipo cinética e energia do tipo potencial (mecânica e elétrica). Os principais conceitos específicos pertencentes a essa classe foram: potencial elétrico , diferença de potencial , carga elétrica , corrente elétrica , indução eletromagnética , efeito eletroquímico , efeito fotovoltaico , circuito elétrico , e potência . As proposições mais gerais foram: o princípio da conservação da energia , o princípio do sentido (com que aparece a energia primária e a secundária envolvida) e a eficiência do processo. As proposições específicas foram: as leis de indução de Faraday e de Lenz, o processo de eletrização pela reação de oxirredução , e o processo de eletrização pelo efeito fotovoltaico , o processo de eletrização no gerador eletrostático por atrito, contato e indução (Ornellas, 2012).

Já na classe de situações de ensino 2 (do aquecimento por irradiação solar), era tratado o aquecimento fototérmico de água que utiliza o efeito estufa ; também, o fogão solar que em suas especificidades utiliza fundamentos da óptica geométrica e ainda a estufa para secagem ou desidratação. A fundamentação teórica em conceitos era: temperatura, calor como fluxo de energia,energia térmica, reservatório de calor, calor específico, capacidade térmica, transmissão de calor (contato, convecção, irradiação); e em termos de proposições específicas foram utilizadas: a relação entre calor e temperatura ; o efeito estufa, as leis de reflexão da luz em espelhos curvos côncavos para compreensão da amplificação da intensidade da energia solar captada; e principalmente envolvendo, em todos os experimentos, as três formas de transmissão de calor (por irradiação , por condução e por c onvecção ); e igualmente como na classe anterior ainda contemplava as proposições gerais: do princípio da conservação da energia , e d o princípio do sentido/eficiência com que o calor se transmite espontaneamente de um reservatório de temperatura maior para outro de temperatura menor (ibid.).

## 4. Dificuldades Encontradas na Ação integrada.

Inicialmente vamos narrar os acontecimentos cruciais na intervenção didática do professor na escola nas três fases. Na primeira fase nos dois estudos procuramos situar o professor sobre algumas ideias do conteúdo metodológico e psicológico da aprendizagem significativa relacionado a estruturação do ensinoaprendizagem que daria suporte ao trabalho na visita e em sala de aula. Os professores, apesar de se encontrarem habituados a programação tradicional da escola, se propunham a abrir um espaço na disciplina para tratar da programação sobre o tema Energia, tendo ficado este propósito mais evidente e de mais fácil adaptação na programação de ciências da nona série do ensino fundamental. Nas sucessões das visitas e retorno a programação escolar foi mostrado em ambos os estudos que os professores não se direcionaram a trabalhar adequadamente a programação estabelecida. Isto ocorria mesmo tendo sido fornecido material de leitura para o professor referente a programação, mesmo havendo algumas reuniões de coordenação e mesmo tendo havido participação/acompanhamento do professora explanação do especialista durante as visitas (momento em que sempre eram utilizadas as estratégias metodológicas)(ibid.).

Percebemos as dificuldades que íamos encontrando com o professor em implantar novas iniciativas em sua metodologia de trabalho. No caso do primeiro estudo, ele esperava poder combinar a proposta trazida pelo centro de ciência com seu trabalho tradicional na disciplina de física da escola. Enquanto no segundo estudo, apesar do professor utilizar a programação com o foco na energia ainda se mostrava muito influenciado pela abordagem tradicional. No primeiro estudo se fazia poucas inserções sobre a programação planejada, enquanto no segundo estudo as inserções eram muito influenciadas pela abordagem tradicional. Nesta perspectiva, quando o conteúdo envolvia uma complexidade conceitual (como no fenômeno de indução magnética, no efeito estufa, entre outras situações) existiam muitas conversas paralelas dos alunos em sala de aula que não se justificavam em razão do assunto em discussão. Este procedimento de uma parcela dos alunos interferia na exposição do professor que interrompia sua aula para advertir/chamar a atenção tirando a concentração do grupo que acompanhava o assunto da aula. Este fato levantou a suspeita que uma parte dos alunos, de ambas as turmas, não se mostravam interessados ou não conseguiam acompanhar o ensino expositivo de ambos professores que se guiavam mais pela programação regular tradicional que estavam acostumados a utilizar. Esta impressão inicial ficou evidenciada um pouco depois, nas entrevistas com os alunos quando se posicionaram sobre suas atitudes com relação à disciplina escolar. Muitos dos entrevistados afirmaram se interessar pelo apresentado durante as visitas, porém, não faziam às conexões necessárias com o assunto da aula.

Na sucessão dos dois estudos nas avaliações escritas efetuadas foi mostrado que o desempenho da maioria dos alunos era insatisfatório na aquisição de conhecimentos frente as inovações trazidas a programação escolar. Um resultado que, de certa forma, não surpreendeu pelas dificuldades a que vínhamos tendo na ação do professor na escola frente a falta de interesse de prover as atualizações necessárias ao desenvolvimento da proposta de programação da ação integrada. Por sua vez, faltava a maioria dos alunos, uma base de elementos adequados (conhecimentos prévios), para atribuir significados a nova informação (ibid.).

Neste ponto vamos considerar que tínhamos o propósito de atingir melhores resultados, mas não tínhamos o controle para mudar a prática acadêmica do professor. Até pelo fato da condição de trabalho à que se encontrava submetido, de muitas classes para lecionar, dificuldades dos alunos na assimilação de conteúdos trazida de séries anteriores, e do fato da escola ainda se encontrar inserida na perspectiva de ensino tradicional. Uma vasta programação de conhecimentos científicos trabalhados de forma fragmentada, descontextualizada e mais focada em estímulos comportamentalistas mais afetos ao desenvolvimento de aprendizagem mecânica. A proposta trazida para a escola colocou novos ingredientes na tentativa de mudar aquela realidade de ensino-aprendizagem. Os professores acompanhados, se tivessem que mudar para se adaptar ao todo da nossa perspectiva, seria por iniciativa própria. Acordos iniciais foram feitos nesse sentido. Com relação ao ensino médio, tratava-se de um professor experiente, maduro, dedicado e reconhecido em suas ações como educador. Um professor que mesmo diante do contexto escolar tradicional, procurava fazer algo diferenciado em beneficio dos alunos. O fato mais surpreendente na participação desse professor foi com relação a sua participação na terceira visita frente aos experimentos. Havia sido combinada uma participação sua mais ativa e quando fez intervenções, mostrou

conhecer os fundamentos associados aos fenômenos atuando de forma clara e bem ilustrativa. O professor mostrou que conhecia o acervo da exposição e teve neste momento a capacidade de trabalhar na perspectiva da parceria. Mesmo não tendo investido adequadamente na escola seguindo a programação combinada, mostrou que teria condições de fazê-lo se tivesse havido mais tempo em horas-aula semanais e menos compromissos com a preparação para o exame vestibular tradicional (que ainda vigorava na época). Quanto ao professor do ensino fundamental, apesar de ter se graduado na licenciatura em física há pouco tempo, já tinha certa experiência no ensino de física/ciências local e teria condições de ter se voltado mais para a programação planejada se tivesse tido maior disponibilidade de tempo para tal (ibid.).

## 5. Dificuldades dos Alunos em Acompanhar a Programação na Ação Integrada.

As entrevistas que efetuamos foram consideradas um momento de instrução para o aluno, uma vez que na mediação buscávamos de forma negociada o posicionamento do aluno. Foi um momento de averiguar o comportamento do aprendiz como perceptor/representador. Observamos que à maioria dos alunos não se sentiam seguros pela falta de uma lembrança ou por sua pouca maturidade no conhecimento programado. Diante da dificuldade efetuávamos colocações sobre o fenômeno técnico-científico e diante dos argumentos colocados procurávamos orientá-lo, lembrá-lo ou despertá-lo para a interação em busca de uma pergunta adequada ou resposta favorável. Os questionamentos efetuados seguiam uma formulação flexível em consonância com a dinâmica das respostas e com a linguagem expressa no discurso do sujeito. O nível empreendido de intervenção do especialista na negociação de perguntas/respostas era dosado pelo posicionamento assumido pelo entrevistado na qualidade das perguntas/repostas proferidas. Nos dois estudos os critérios classificatórios de desempenho na entrevista foram iguais. Na negociação, quando as perguntas/respostas eram trazidas das observações puras e simples através de modelos mentais econômicos, afastando o aluno da possibilidade de fornecer uma informação relevante sobre o assunto, o entrevistador precisava fornecer estímulos a uma reformulação do erro para que fosse atendido o princípio da aprendizagem pelo erro (Moreira, 2010).

Dentro destes procedimentos, o desempenho da avaliação pelas entrevistas mostrou que no primeiro estudo tivemos 87% dos 31 alunos entrevistados mostrando não ter condições de fornecer informações relevantes. Não se encontravam preparados a um nível considerado como satisfatório no trabalho desenvolvido na ação integrada. Enquanto no segundo estudo 56% dos 14 entrevistados mostram uma capacidade em nível intermediário para o nível de mais capaz em fornecer informações relevantes, uma condição satisfatória. O resultado foi mais favorável ao segundo estudo (ensino fundamental/rede particular) em comparação com o primeiro (ensino médio/rede pública estadual). É preciso levar em conta que eram realidades diferentes na estrutura administrativa e didáticopedagógica escolar, diferentes em graus de escolaridade e diferentes em condições sociais (em interesse sócioeconômico e científico-cultural na formação educacional). Apesar dos resultados não favoráveis nas entrevistas do primeiro estudo associada a ao resultado de outros instrumentos avaliativos mostrou que, quatro alunos mostraram capacidade adaptativa e um desempenho a nível satisfatório.

Em nossa apreciação nos dois estudos a preparação na escola não agregou compromissos com a atitude significativa (a predisposição do aprendiz para desenvolver mecanismos de assimilação). Mesmo que o material de ensino da visita pudesse ser considerado como potencialmente significativo, não poderia ser relacionável a estrutura cognitiva existente na maioria dos aprendizes acompanhados (Ornellas, 2012).

Em nossa apreciação final, em ambos os estudos, pelas dificuldades mostradas nos resultados apresentados pelos diferentes mecanismos avaliativos, podemos dizer que os subsunçores da maioria dos alunos não eram adequados para compreensão dos fatos de maior complexidade tratados na programação. O sistema escolar não estava preparado e nem acostumado a trabalhar na perspectiva da aprendizagem significativa (Ornellas,2012).

## 6. Considerações Finais.

Na parceria com a escola pretendíamos chegar a resultados mais expressivos, porém o sistema escolar (administração, professore aluno) não se mostrou potencialmente significativo para levar a resultados mais favoráveis. Diante das dificuldades mostradas por professores e alunos deveria ter havido uma maior disponibilidade de tempo nas disciplinas envolvidas na ação integrada, o que a escola não conseguiu disponibilizar (semanalmente eram 03 horas/aulas no ensino médio e 02 horas/aulas no ensino fundamental).Fica assim evidenciado pelo acompanhamento qualitativo efetuado associado a avaliação de documentos escritos (mapas conceituais e questionários de conceituação e problematizarão do conteúdo da ação integrada), que: a conceituação e a solução de problemas são duas instâncias que precisam se complementar em razão do aprimoramento conceitual mais amplo contido na programação de ensino . A avaliação efetuada poderia ainda justificar uma realidade no sentido que: um bem sucedido domínio em certo referencial teórico pode responder a questões estritamente teóricas, mas não habilita necessariamente o indivíduo a tratar problemas de natureza mais prática ligados ao contexto do dia a dia. O que estamos querendo dizer é que o conteúdo requerido na solução contextualizada (científico-tecnológica) é bem mais amplo e não se esgota na instância científica de fatos e conceitos dos problemas teóricos que a educação escolar tradicional costuma utilizar (ibid.).Trabalhar na alfabetização científica com uma abordagem diferenciada e um tema integrador não é uma tarefa fácil. Diante da importância reconhecida pela escola da programação proposta, efetuamos uma releitura em nossa análise, acrescentando o que faltou um componente que se constitui um princípio fundamental da psicanálise: a satisfação para atender as necessidades de realização, para qual a comunidade escolar não demonstrou o interesse necessário. Mesmo assim obtivemos um desempenho satisfatório para uma pequena quantidade de alunos acompanhados nos dois estudos, que demonstraram capacidade e motivos para acompanhar a programação trazida pelo centro de ciências, mesmo considerando as dificuldades que encontramos de adaptação da proposta ao sistema escolar.

## Referências

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