CONCEITOS BÁSICOS DE TERMODINÂMICA: ANÁLISE DA POSTURA DO PROFESSOR AO ATUAR NA ZDP DOS ALUNOS

## CONCEITOS BÁSICOS DE TERMODINÂMICA: ANÁLISE DA POSTURA DO PROFESSOR AO ATUAR NA ZDP DOS ALUNOS

## BASIC CONCEPTS OF THERMODYNAMICS: ANALYSIS OF TEACHER ATTITUDE TO ACT IN ZDP STUDENTS

## Alice Assis , Silmar Antônio Travain , Fernando Luiz de Campos Carvalho 1 2 3

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UNESP/Departamento de Física e Química/FEG, alice@feg.unesp.br 2 UNESP/Departamento de Física e Química/FEG, satravain@feg.unesp.br 3 UNESP/ Departamento de Engenharia Ambiental/ICT, fdecamposcarvalho@gmail.com

## Resumo

Centradas na formação de um profissional reflexivo, pesquisas apontam para a necessidade de que a formação, tanto inicial, como continuada de professores, se desenvolva de modo que eles sejam capazes de refletir sobre suas ações durante, e após, a sua realização. Acredita-se que, se pautada na teoria de Vigotsky, essa reflexão pode viabilizar a formação de um professor capaz de atuar na Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP) com o intuito de facilitar o processo de internalização e promover a aprendizagem e o desenvolvimento dos alunos. Nesta pesquisa, foi analisado um recorte de uma sequência didática aplicada por um professor supervisor de um grupo PIBID de física, de uma universidade localizada na região do Vale do Paraíba (SP) a fim de verificamos se, no decorrer da interação social, ele atuou na ZDP dos alunos, promovendo a articulação entre os conceitos científicos e espontâneos, de modo a facilitar a internalização e a aprendizagem. Os resultados mostraram que houve essa articulação relativa aos conceitos de sensação térmica e equilíbrio térmico, o que pode ter facilitado o processo de internalização desses conceitos. No entanto, ele teve a oportunidade de articular os conhecimentos espontâneos dos alunos com as características relevantes associadas aos conceitos de capacidade térmica e calor específico, no momento em que a discussão sobre os diferentes materiais foi realizada, mas não o fez. Esses resultados evidenciam a importância da prática reflexiva do professor, durante e após a aplicação de uma sequência didática, no sentido de leva-lo a construir, continuamente, competências pedagógicas que possam contribuir para a internalização dos conhecimentos por parte dos alunos.

Palavras-chave : Ensino de física, formação de professores, ZDP

## Abstract

With a focus on the formation of a reflective practitioner, research points to the need for education, both initial and continuing teacher, to develop so that they are able to reflect on their actions during and after performing them. It is believed that if guided in Vygotsky's theory, this reflection can facilitate the formation of a teacher capable of acting in the Zone of Proximal Development (ZPD) in order to facilitate the internalization process and promote the learning and development of students. In this study, it was analyzed a fragment of a didactic sequence applied by a supervising teacher of a physics PIBID group from an university situated in Paraíba Valley region

(SP) to check whether, in the development of social interaction, he attended in the ZPD of students, promoting articulation between scientific and previous concepts, in order to facilitate the internalization and learning. The results showed that the connection between thermal sensation and thermal equilibration concepts occurred, which may have facilitated the process of internalization of these concepts. However, he had the opportunity to articulate the spontaneous knowledge of the students with the relevant characteristics associated with the concepts of heat capacity and specific heat, the moment that the discussion on the different materials was carried out, but did not. These results highlight the importance of reflective practice of the teacher during and after application of a didactic sequence, to take him to build continuously teaching skills that can contribute to the internalization of knowledge by students.

Keywords : Physics teaching, teacher education, ZPD

## Introdução

O processo de formação de professores tem sido foco de muitas pesquisas da área de educação (CALDERANO, 2013; LÜDKE e BOING, 2012). Segundo Calderano (2013), as críticas acerca da formação inicial e da formação continuada de professores já fazem parte do senso comum. Com relação à primeira, Lüdke e Boing (2012, p.443) argumentam que há 'uma tendência a apressar a formação inicial e deixar a preparação para o trabalho ao encargo das próprias escolas, em serviço e de forma continuada'. Calderano (2013, p.33) aponta algumas características relativas aos cursos de formação inicial que dificultam a formação de qualidade dos professores:

A fragmentação do currículo caracterizado por disciplinas dispersas, apresentando-se com um caráter mais descritivo, com pouca preocupação em articular as teorias com as práticas, a quase ausência dos fundamentos pedagógicos, o predomínio dos referenciais teóricos com poucas associações às práticas educacionais, o tratamento genérico ou superficial dos conteúdos a serem ensinados em seus aspectos didáticos.

Essas características afetam diretamente o trabalho do professor, que reproduzirá, em sua prática pedagógica, os saberes que aprendeu, entre eles o como ensinar. Isso leva à reflexão sobre a necessidade de uma 'reconstrução interna' (CALDERANO, p.33) associada ao referido processo para que se viabilize a formação de um profissional qualificado que, além das matérias específicas, priorize a 'capacidade de reflexão e de adaptação a diferentes condições' (p.443). Para Gatti (2008), em decorrência da precariedade dos cursos de formação inicial, surgiram os cursos de formação continuada, com características de 'programas compensatórios', com a finalidade de propiciar o

aprimoramento de profissionais nos avanços, renovações e inovações de suas áreas, dando sustentação à sua criatividade pessoal e à de grupos profissionais, em função dos rearranjos nas produções científicas, técnicas e culturais. (p.58)

Esse propósito é coerente com as ideias de Schön (1997, apud SANTOS, 2004), centrada na formação de um profissional reflexivo, apontando a necessidade do 'desenvolvimento de um profissional capaz de refletir nas suas ações durante e após realizá-las' (p.56). Nesse contexto,

Os elementos que os professores necessitam para atingir a competência pedagógica deverão, pois, ser encontrados, em parte, no processo de formação contínua em que eles se acham envolvidos e que incide, certamente, numa atitude reflexiva sobre a própria prática, o que lhes permite tomar consciência dos fundamentos de suas ações, em sala de aula, e numa atitude crítica diante dos erros e acertos cometidos. (...) Fica claro que a competência pedagógica somente se constrói no contato com a prática e na formação de um pensamento prático reflexivo do professor (SCHÖN, 1997, apud SANTOS, 2004, p.66).

Nessa perspectiva, no âmbito da formação inicial, trabalhamos com os bolsistas PIBID (Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência), do curso de Licenciatura em Física, e, no âmbito da formação continuada, com o professor supervisor da escola parceira do projeto local - PIBID, no sentido de leva-los à reflexão acerca do processo de ensino e de aprendizagem. As discussões e ações do grupo são pautadas na teoria sócio-interacionista de Vigotsky.

Para Vigotsky (1991), a aprendizagem tem origem nas relações sociais. No processo de internalização, ocorre a 'reconstrução interna de uma operação externa' (p.40). Nesse processo, todas as funções acontecem primeiramente em nível intrapessoal (intrapsicológica), para então ocorrer em nível individual (interpsicológica), de modo que

A transformação de um processo interpessoal num processo intrapessoal é o resultado de uma longa série de eventos ocorridos ao longo do desenvolvimento. O processo, sendo transformado, continua a existir e a mudar como uma forma externa de atividade por um longo período de tempo, antes de internalizar-se definitivamente. Para muitas funções, o estágio de signos externos dura para sempre, ou seja, é o estágio final do desenvolvimento. (p.41)

Desse modo, é fundamental que o professor se conscientize de que esse processo de internalização não é imediato e que, para a sua ocorrência, a interação social é determinante. Nesse sentido, ele deve atuar na Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP) dos alunos com o intuito de facilitar o processo de internalização e promover a aprendizagem e o desenvolvimento. Para Vigotsky (1991), 'o aprendizado adequadamente organizado resulta em desenvolvimento mental e põe em movimento vários processos de desenvolvimento' (p.61), de forma que, maior aprendizagem implica em maior desenvolvimento. Nesse contexto, o professor, ao atuar na ZDP, estimula processos internos de desenvolvimento do aluno, cabendo a ele propiciar

a articulação dos conceitos espontâneos da criança com os científicos veiculados na escola, de tal forma que, de um lado, os conceitos espontâneos possam inserir-se em uma visão mais abrangente do real, própria do conceito científico, e, de outro lado, os conceitos científicos tornem-se mais concretos, apoiando-se nos conceitos espontâneos gerados na própria vivência da criança. Criam-se, assim, novas condições para que os alunos compreendam de forma mais ampla a realidade. (MARTINS, 1997, p.120)

Isso implica que a aprendizagem dos conceitos científicos enriquece e modifica os conceitos espontâneos (VIGOTSKY, 1991), de modo que ' o desenvolvimento dos conceitos espontâneos da criança é ascendente, enquanto o desenvolvimento dos seus conceitos científicos é descendente ' (VIGOTSKI, 1998, p.135). Nesse processo, 'ao forçar a sua lenta trajetória para cima, um conceito cotidiano abre caminho para um conceito científico e o seu desenvolvimento descendente' (p.136). Para atuar na ZDP e facilitar a articulação entre esses

conceitos, o professor pode utilizar como instrumentos mediadores atividades experimentais, leitura de textos, vídeos, etc.

Neste trabalho, analisamos o uso de uma sequência didática, pelo professor supervisor do projeto local do PIBID, em suas aulas de física, com o intuito de verificarmos se, ao atuar na ZDP, ele articulou os conhecimentos científicos abordados com as ideias prévias (conceitos espontâneos) dos alunos.

## A Pesquisa

Como parte das atividades de um grupo PIBID de Física de uma universidade estadual da região do Vale do Paraíba são elaboradas sequências didáticas constituídas por diversas estratégias de ensino, tais como experimentos, textos, vídeos, etc. Esse grupo é composto pelo docente coordenador da universidade, alunos bolsistas e professor supervisor da escola parceira. Essas sequências são aplicadas por esse professor em suas aulas de Ensino Médio.

No primeiro bimestre de 2014, elaboramos uma sequência didática para abordar o conteúdo de termodinâmica, que foi aplicada em quatro encontros semanais, durante o segundo semestre desse mesmo ano, com 20 alunos da segunda série do Ensino Médio. Nesta pesquisa, em particular, fazemos uma análise qualitativa (BOGDAN; BIKLEN, 1994) de alguns recortes de duas aulas (100 minutos) ocorridos no segundo encontro, uma semana após o uso de uma atividade experimental em que foi trabalhado um experimento intitulado 'ar condicionado caseiro'. Nesses recortes, verificamos se, no decorrer da interação social, o professor atuou na ZDP dos alunos, promovendo a articulação entre os conceitos científicos e espontâneos, de modo a facilitar a internalização e a aprendizagem por parte dos alunos.

O processo de elaboração dessa sequência foi fundamentado na teoria de Vigotsky e permeado por reflexões acerca da importância da interação social em sala de aula, para que o professor possa atuar na ZDP dos alunos, articulando os conceitos espontâneos e científicos. Essa prática reflexiva ocorre recorrentemente, com o objetivo de que tanto os bolsistas, em formação inicial, como o professor supervisor, em formação continuada, construam competências pedagógicas a partir da pesquisa e do repensar sobre a própria prática.

## Análise dos dados

Na semana anterior às aulas relativas a esta pesquisa, foi usado o referido experimento, com o intuito de abordar o conceito de convecção, que seria útil para a introdução dos conteúdos de termodinâmica. É importante ressaltar que em todo o processo, o professor buscou contextualizar os conhecimentos trabalhados e atuar na ZDP dos alunos, procurando articula-los às suas ideias prévias.

No seguinte recorte, o professor inicia a aula relembrando tal atividade experimental, com o propósito de discutir os conceitos físicos nela envolvidos. Para desenvolver o conceito de temperatura, o professor solicita que os estudantes toquem diferentes materiais e procurem identificar qual está 'mais quente' ou 'mais frio', com a finalidade de leva-los a perceber a imprecisão da sensação térmica. Em princípio, os materiais utilizados foram o metal e a madeira que compõem a carteira dos alunos.

Professor: Vamos começar assim: queria que vocês tentassem comparar. Coloca a mão na parte de madeira e de metal da mesa. E aí? O que vocês concluem sobre isso? Tem alguma diferença?

Alunos: O metal tá mais gelado.

Professor: Tá mais gelado, por quê?

Aluno 1: Porque o metal é de ferro! ( Risos)

Aluno 2: É de metal, não de ferro!

Professor: E a madeira é do que?

Aluno 1: De madeira! (Risos)

Professor: Alguém tem mais alguma hipótese?

Aluno 2: A madeira é mais densa

Aluno 5: Porque o metal esfria mais fácil.

Professor: Por quê? O metal esfria mais fácil?

Aluno 5: Resfria.

Aluno 4: Minha opinião é que a madeira resfria mais devagar.

Professor: E aí você acha que o metal resfria mais rápido?

Aluno 4: Depende.

Aluno 4: Não.

Aluno 5: Do mesmo jeito que esfria esquenta mais rápido.

Professor: Então vamos lá, quem que vai fazer o teste? Vamos pegar o termômetro!

A hipótese apresentada pelo aluno 2, relacionada à densidade, é decorrente da aula anterior, em que foi utilizado o experimento 'ar condicionado caseiro'. Nessa aula, ao abordar o funcionamento desse experimento, o professor trabalhou a corrente de convecção, afirmando que o ar quente sobe e o frio desce devido à diferença de densidade provocada por uma diferença de temperatura. Essa explicação, embora apareça em diversos livros didáticos do Ensino Médio, é inadequada, uma vez que esse movimento ocorre devido à força de empuxo. Além disso, ele não chama a atenção para o fato de não haver correlação direta entre densidade e temperatura, deixando assim os alunos sem uma discussão sobre a afirmação apresentada pelo aluno 2. Isso mostra a importância da ação reflexiva do professor acerca de sua prática pedagógica.

Com relação a sua postura, a interação propiciada por ele e a manipulação dos objetos da sala propicia aos alunos a elaboração de argumentos e a construção de um modelo explicativo para responderem ao questionamento do professor, fundamentados em suas concepções espontâneas. Os alunos discutem as possibilidades de resultado da medida da temperatura desses materiais a partir da sensação térmica.

Na sequência, após solicitar que os alunos façam a medida, por meio do termômetro, junto à madeira e ao metal, ocorre a seguinte discussão:

Professor: Pessoal, eu estava conferindo aqui, você colocou na parte de madeira, certo? E aí, você já visualizou a temperatura? Quanto que está, mais ou menos?

Aluno 3: 20,2.

Professor: Pessoal, 20,2°C na madeira. Muda agora, pessoal. Aguarda um pouquinho.

Professor: Estabilizou? E aí, quanto que está aí?

Aluno 3: 21

Professor: 20,2 antes e agora está dando 21. Será que antes já tinha se estabilizado a temperatura? Põe de novo na madeira. O que está acontecendo com a temperatura? Parou em quanto?

Aluno 3: 20,6.

Professor: Agora põe no metal do lado de cá. Está estabilizando? Aluno 3: 21

Professor: 21. Aqui a gente poderia pensar em outras coisas em relação à precisão ou erros da medida que a gente está fazendo, mas a gente não vai discutir muito isso agora. O que eu quero que vocês percebam é o seguinte: A diferença entre os valores é muito alta? Alunos: Não.

Esse diálogo sugere que a medida é realizada por contato superficial entre o termômetro e o material. O professor demonstra maior preocupação com a diferença nos resultados obtidos para a madeira e para o metal (20,6 o C e 21 C), sem se o atentar para o erro metodológico no processo de medida. O contato superficial do termômetro com um objeto sólido não representa a melhor maneira para se obter sua temperatura. Para tanto, é necessário envolve-lo totalmente. Além disso, ele deveria ter alertado os alunos para a necessidade de que a medida de temperatura deve ser realizada a partir do momento em que o termômetro entra em equilíbrio térmico com o objeto, cessando a transferência de energia. Ao invés disso, ele destaca que a temperatura 'estabilizou'.

Na sequência, ele retoma o conceito de sensação térmica:

Professor: Em relação à sensação. Vocês estão com a impressão do que mesmo? Aluno 5: Que o metal tá mais frio. Professor: E aí, não tá estranho isso? Se eu tô sentindo ele mais frio, por que será então que a temperatura dele, em princípio tá maior aqui? Tá esquisito isso, não tá? Aluno 3: Por causa do material. Professor: A questão do material. Aluno 3: Então, se eu pegar na parte gelada é claro que eu vou sentir uma

diferença daqui porque o material é diferente.

Nessa sequência, o professor tem a oportunidade de abordar os conceitos de capacidade térmica e calor específico, destacando as características relevantes associadas a esses conceitos, a partir das respostas dos alunos.

No próximo recorte, ele cita vários objetos com o intuito de continuar trabalhando o conceito de sensação térmica:

Professor: Tá, o material é diferente. A gente comparou a questão da carteira. E se a gente pensasse nos outros elementos? A carteira, a lousa, o computador, Datashow, enfim, esses elementos, inclusive o nosso organismo. O que teria temperatura maior dentro dessa sala? O que estaria mais quente?

Aluno 5: o corpo humano

A escolha de objetos inadequados para medir a temperatura (corpo humano, datashow ) dificultou a abordagem do conceito de equilíbrio térmico, uma vez que esses objetos não entram em equilíbrio térmico com o ambiente, o que pode ter confundido os alunos ao invés de facilitar a aprendizagem desse conceito. Ao utilizar o corpo humano como referência para a temperatura mais alta, o professor usa, inapropriadamente, a sensação térmica como forma de se realizar medida de temperatura. Além disso, ele reforça um conceito inadequado associado ao senso comum, destacando o corpo mais quente como o de maior temperatura. Nos recortes anteriores, ele já havia incorrido nesse erro. Observamos que, por motivos diversos, uma aula pode não ser bem conduzida se não ocorrer a devida preparação. Da escolha do mediador, da escolha da analogia e em diversas situações 'outras', o presente trabalho mostra que a articulação das ideias perpassa pelo primor da preparação da aula.

Na sequência, o professor continua a utilizar objetos da sala com o objetivo de discutir os conceitos de temperatura, sensação térmica e equilíbrio térmico. Ao finalizar a aula, ele sistematiza a discussão da seguinte forma:

Professor: Nós medimos a temperatura da madeira e do metal. Pelo que nós discutimos agora, o que vocês acham que deveria acontecer? A madeira e o metal estão onde? Alunos: Na sala! Professor: Na sala. Então o que deveria acontecer? Alunos 3, 4, 5: Equilíbrio térmico! Professor: Equilíbrio térmico, ou seja, a temperatura do termômetro em um objeto e no outro deveria ser quanto? Alunos: Iguais. Professor: Então, na realidade o que acontece? Deveriam dar a mesma temperatura, mas a nossa sensação térmica, dá para confiar nela? Alunos: Não! Professor: Não, por quê? Ela dá uma resposta precisa pra gente? Alunos: Não. Aluno 4: Não porque ali ela foi medir e deu errado. Aluno 5: Nosso corpo sempre vai sentir a temperatura oposta. Professor: Você vai falar: pela sua sensação térmica você diria o que? Aluno 1, 3: Que o metal tá mais gelado. Professor: Que tá mais frio. Então, você pode confiar nela? Então é por isso que a gente precisa de um instrumento mais preciso para medir temperatura de um corpo. Professor: Está claro para vocês a ideia de equilíbrio térmico? Alunos: sim

Aluno 1: Com certeza.

A abordagem de sensação térmica ao longo da aula possibilitou ao professor discutir a falibilidade do corpo humano como referência para medidas de temperatura e introduzir o termômetro como instrumento adequado para isso.

Apesar da dificuldade do professor ao articular as ideias prévias dos alunos com os conceitos de sensação térmica e equilíbrio térmico, a interação e o diálogo propiciados por ele pode ter contribuído para a internalização desses conceitos, uma vez que, partindo dos seus conhecimentos espontâneos, os alunos buscaram explicações conceituais mais próximas das científicas, ao compararem as temperaturas dos objetos, esperando que esses atingissem a temperatura de equilíbrio, o que corresponde um entendimento conceitual desse processo. É importante ressaltar que nem todos os alunos demonstraram isso, uma vez que parte deles não se posicionou no decorrer da aula. Porém, nesse processo, é possível observar que a abordagem dos conceitos de capacidade térmica e calor específico seria necessária para que os alunos pudessem compreender que a sensação térmica não é um método adequado para se medir a temperatura de um corpo. Além disso, a abordagem do conceito de equilíbrio térmico por meio de objetos inadequados (corpo humano, datashow ) pode ter dificultado a sua compreensão por parte dos alunos.

Um dos objetivos desse segundo encontro era o de discutir os aspectos microscópicos associados à agitação das moléculas de um corpo para trabalhar o conceito de temperatura. No entanto, a aula finalizou e o professor não conseguiu atingir tal objetivo. Essa discussão se deu na semana seguinte, no terceiro encontro.

## Considerações Finais

Os resultados da análise dos recortes em questão mostraram que o professor articulou, com as ideias prévias dos alunos, os conceitos de sensação térmica e equilíbrio térmico, o que pode ter facilitado o processo de internalização desses conhecimentos. No entanto, ele teve a oportunidade de articular os conhecimentos espontâneos dos alunos com as características relevantes associadas aos conceitos de capacidade térmica e calor específico, no momento em que a discussão sobre os diferentes materiais foi realizada, mas não o fez.

Esses resultados evidenciam a importância da prática reflexiva do professor, durante e após a aplicação de uma sequência didática, no sentido de leva-lo a construir, continuamente, competências pedagógicas que possam contribuir para a internalização dos conhecimentos por parte dos alunos. A reflexão sobre o uso dessa sequência por parte do grupo PIBID em questão viabilizou essa construção, tanto por parte dos alunos bolsistas, como por parte do professor supervisor que aprimorou a sua prática pedagógica no ano de 2015, ao aplicar as mesmas atividades.

Nessa perspectiva, é necessário que, no decorrer da formação inicial e continuada de professores, sejam abordados os aspectos teórico metodológicos vinculados à pesquisa e ao repensar sobre a própria prática, para que, a partir da interação social possam atuar na ZDP, articulando os conhecimentos espontâneos e científicos, a fim estimular os processos internos de desenvolvimento dos alunos.

## Referências Bibliográficas

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