O ENSINO POR INVESTIGAÇÃO E A APRENDIZAGEM COLABORATIVA: O MAPEAMENTO DAS LINHAS DE CAMPO COMO ELEMENTO DE PROBLEMATIZAÇÃO

## O ENSINO POR INVESTIGA,ÌO E A APRENDIZAGEM COLABORATIVA: O MAPEAMENTO DAS LINHAS DE CAMPO COMO ELEMENTO DE PROBLEMATIZA,ÌO

## INQUIRY Ð BASED TEACHING AND COLLABORATIVE LEARNING: THE MAPPING OF THE FIELD LINES AS A PROBLEMATIZATION ELEMENT

## Robson Vieira 1 , Brenner Railbolt 2 , Roberto Cruz-Hastenreiter , Flavio 3 Rodrigues 4

1

UNIRIO/SESI-RJ, vieira-robson@hotmail.com 2 UNIRIO, brailbolt@gmail.com 3 IFRJ/UNIRIO, roberto.cruz@ifrj.edu.br 4 FRJ/UNIRIO, flavio.rodigues@ifrj.edu.br

## Resumo

A relaGLYPH<141>‹o entre Atividades Experimentais (AE) e a aprendizagem de conceitos f'sicos tem ganhado cada vez mais espaGLYPH<141>o nas pesquisas em Ensino de F'sica. O presente trabalho se insere no referido contexto e busca contribuir com reflex›es a esse respeito. Fundamentalmente, apresentamos uma proposta metodol-gica para a construGLYPH<141>‹o de atividades que coloquem os alunos em posiGLYPH<141>‹o ativa na resoluGLYPH<141>‹o de situaGLYPH<141>›es problema, baseada no Ensino por InvestigaGLYPH<141>‹o (EI). Como ensaio emp'rico, propomos a realizaGLYPH<141>‹o de um experimento de baixo custo que apresenta conceitos de eletricidade como o campo elŽtrico e o potencial elŽtrico. A referida atividade foi aplicada em trGLYPH<144>s turmas, correspondente a um total de 70 alunos, de Ensino TŽcnico Integrado ao Ensino MŽdio de uma instituiGLYPH<141>‹o privada de ensino. Os alunos trabalharam em grupos e as atividades foram pensadas de forma que as quest›es levantadas permitissem a eles: elaborar o plano de trabalho; levantar hip-teses e discuti-las no %mbito do grupo, e em seguida com toda a turma; e sistematizar seus modelos explicativos. Foram registrados em ‡udio os di‡logos internos aos grupos, assim como a discuss‹o entre os grupos. Os di‡logos transcritos foram categorizados, e em seguida analisados a partir da an‡lise de conteœdo. Como resultado apresentamos a elaboraGLYPH<141>‹o de 12 categorias distribu'das em trGLYPH<144>s dimens›es (conceitual, epistemol-gica e social), assim como buscamos analisar de que forma as referidas categorias podem evidenciar pr‡ticas epistGLYPH<144>micas.

Palavras-chave : Ensino de F'sica, Atividades Experimentais, Aprendizagem Colaborativa, Ensino por InvestigaGLYPH<141>‹o.

## Abstract

The relationship between Experimental Activities (EA) and the physics concepts learning has been more and more present in Physics Teaching researches. The present work is inserted in this context and aims to contribute with some reflections.

In addition to the conceptual dimension, we expected that the experimental activities incorporate the epistemological and social dimensions. Fundamentally, we present a methodological proposal for the construction of activities that put the students in active position in the resolution of problem-based situations, based in the inquiry based-teaching. As an empirical study, we propose to perform a low-cost experiment that presents concepts of electricity such as the electric field and the electric potential. This activity was carried out in three classes, corresponding to a total of 70 students, from a private Vocation-Technical School. The students worked together and the activities were designed in such a way that the issues raised allowed them: to elaborate the work plan; hypothesis formulation and discuss them within the group and then with the whole class; and systematize their explanatory models. The dialogues into the groups were recorded in audio, as well as the discussion between the groups. The transcribed dialogues were categorized, and then analyzed from the content analysis. Finally we present the formulation of 12 categories allocated into three dimensional (conceptual, epistemological and social), and how this categories evidence epistemic practices.

Keywords : Physics Teaching, Experimental Activity, Collaborative Learning, Inquiry-based Teaching.

## INTRODU,ÌO

A utilizaGLYPH<141>‹o de atividades experimentais no curr'culo das disciplinas cient'ficas tem sido o centro de grandes discuss›es entre professores e pesquisadores da ‡rea do Ensino de CiGLYPH<144>ncias (SARAIVA-NEVES et al., 2006; MATOS e MORAIS 2004; HODSON 2000).

Entendemos, contudo, que diferentes modalidades de experimentaGLYPH<141>‹o privilegiam diferentes objetivos educacionais. Em nossa perspectiva, os alunos devem entender que a atividade cient'fica Ž uma atividade complexa e constru'da socialmente. Destacamos que essa compreens‹o pode ser atingida a partir do desenvolvimento de investigaGLYPH<141>›es de interesse pessoal, mas tambŽm centrado na aprendizagem de ciGLYPH<144>ncias, e sobre ciGLYPH<144>ncias (SARAIVA-NEVES et al., 2006).

Tendo em vista algumas dessas reflex›es, o presente trabalho busca investigar como atividades experimentais elaboradas a partir da abordagem metodol-gica do Ensino por InvestigaGLYPH<141>‹o (EI) podem fazer emergir outras dimens›es, alŽm da dimens‹o conceitual. Buscamos, a partir de nossos referenciais te-ricos, e em di‡logo com os dados provenientes das interaGLYPH<141>›es discursivas entre os sujeitos da pesquisa, construir categorias que incluam as dimens›es epistemol-gica e social. AlŽm disso, baseados nas categorias constru'das e apresentadas neste trabalho, pretendemos identificar elementos que possam indicar a presenGLYPH<141>a das referidas dimens›es. A fim de reforGLYPH<141>ar a relev%ncia da dimens‹o epistemol-gica e da dimens‹o social, lanGLYPH<141>amos m‹o de elementos das pr‡ticas epistGLYPH<144>micas, sendo estas definidas como pr‡ticas envolvidas na produGLYPH<141>‹o, na comunicaGLYPH<141>‹o e na avaliaGLYPH<141>‹o do conhecimento. (KELLY, 2005; JIMENEZALEIXANDRE et al., 2008)

A pesquisa foi realizada em 2017, em turmas do 3 ano do ensino mŽdio de o uma instituiGLYPH<141>‹o privada de ensino. Os alunos participaram de uma atividade

experimental, na qual elaboraram seu plano de trabalho, e constru'ram com os colegas do grupo as soluGLYPH<141>›es para o problema inicial, sugerido pelo professor.

Tem-se como elementos de sustentaGLYPH<141>‹o te-rica do presente trabalho aspectos do EI.

## FUNDAMENTA,ÌO TEîRICO-METODOLîGICA

## Ensino por InvestigaGLYPH<141>‹o (EI) e as Atividades Experimentais (AE)

O EI tem sido classificado enquanto uma abordagem de ensino e, nas œltimas dŽcadas, tem ganhado espaGLYPH<141>o em pesquisas na ‡rea do Ensino de CiGLYPH<144>ncias (SASSERON, 2015; FREIRE, 2009). Esta abordagem incorpora o fomento, o questionamento, o planejamento das etapas investigativas, e a construGLYPH<141>‹o de argumentos. Ao incorporarem processos da investigaGLYPH<141>‹o cient'fica, o EI pode ajudar aos alunos na compreens‹o do fazer ciGLYPH<144>ncia e sobre ciGLYPH<144>ncia.

Para que os alunos aprendam os mŽtodos da ciGLYPH<144>ncia, Ž necess‡rio que estes estejam presentes nas atividades de ensino. Fundamentalmente, alŽm da dimens‹o conceitual, as atividades devem incorporar as dimens›es epistemol-gica e social. Sendo assim, os alunos estar‹o em contato com atividades de ensino que remetem ˆs atividades cient'ficas, em uma perspectiva da pr‡tica social de referGLYPH<144>ncia de Martinand (2003).

Entendemos que uma das maneiras de atingir este objetivo seja por meio de AE de cunho investigativo, a partir das quais os alunos possam discutir e argumentar com seus pares, na busca por uma conclus‹o compartilhada por todos a respeito de determinado conceito.

Assim, os alunos, quando envolvidos em atividades de investigaGLYPH<141>‹o, identificam os problemas e buscam resolvGLYPH<144>-los, lanGLYPH<141>ando m‹o de estratŽgias pessoais e/ou coletivas coerentes com os procedimentos da ciGLYPH<144>ncia.

## METODOLOGIA

Foi realizada uma investigaGLYPH<141>‹o de car‡ter qualitativo (MOREIRA e CALEFFE, 2006), a fim de atingir os objetivos do presente trabalho. Foi feita uma observaGLYPH<141>‹o participante ao longo da realizaGLYPH<141>‹o da atividade experimental, tendo como bases para a construGLYPH<141>‹o dos dados, o di‡rio de bordo do professor e o registro dos di‡logos em ‡udio.

Relatamos neste trabalho parte do estudo de caso referente a uma proposta metodol-gica que constitui uma pesquisa de mestrado. Portanto, nos limitamos ˆ apresentaGLYPH<141>‹o das categorias iniciais emergentes das reflex›es te-ricas, em di‡logo com os dados constru'dos a partir das transcriGLYPH<141>›es. As unidades de significado surgiram nos enunciados, nos quais os objetos de atitudes (alunos e grupos de alunos) se relacionavam com os termos avaliativos a partir de conectores. (MOREIRA et. al., 2005)

Destacamos que a atividade pode ser entendida metodologicamente como ocorrida em trGLYPH<144>s momentos principais, a saber: momentos em que o professor se dirige ˆ turma em uma perspectiva explicativa da conduGLYPH<141>‹o da atividade; momentos em que os alunos interagem entre si, sem a participaGLYPH<141>‹o do professor; e momentos em que o professor interage com um grupo especificamente. Ressaltamos que a nossa an‡lise se limita a estes dois œltimos.

## A SituaGLYPH<141>‹o-problema Central

Elaboramos perguntas geradoras, no formato de situaGLYPH<141>‹o-problema, com o intuito de suscitar mobilizaGLYPH<141>‹o e engajamento na atividade proposta. A situaGLYPH<141>‹oproblema central foi: Òƒ poss'vel ter uma percepGLYPH<141>‹o sens'vel do campo elŽtrico em uma dada regi‹o do espaGLYPH<141>o?Ó, em outras palavras: ÒSeria poss'vel representar o campo elŽtrico mapeando-o em uma dada regi‹o do espaGLYPH<141>o?Ó. Destacamos que esta situaGLYPH<141>‹o-problema foi apresentada aos grupos antes da preparaGLYPH<141>‹o da atividade experimental que seria utilizada para resolvGLYPH<144>-la. O passo seguinte foi apresentar aos alunos o arranjo experimental, com a descriGLYPH<141>‹o dos elementos usados na atividade, a saber, a cuba eletrol'tica, o mult'metro e uma folha de papel milimetrado. Ressaltamos que a ideia de materializaGLYPH<141>‹o das linhas de campo por meio de sua representaGLYPH<141>‹o gr‡fico-pict-rica foi fruto da problematizaGLYPH<141>‹o.

## CategorizaGLYPH<141>‹o

Os dados foram constru'dos a partir das interaGLYPH<141>›es discursivas. Para isso, nos baseamos nas transcriGLYPH<141>›es referentes ˆs gravaGLYPH<141>›es em ‡udio, e nas anotaGLYPH<141>›es do professor em seu di‡rio de bordo. Os dados foram categorizados a fim de permitir as inferGLYPH<144>ncias do pesquisador.

Figura 01 Ð Esquema da seleGLYPH<141>‹o e an‡lise dos dados.Fonte: Elaborado pelos autores, 2018.

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A partir dos referenciais te-rico-metodol-gicos, e dos dados provenientes do ensaio emp'rico realizado com os alunos do Ensino TŽcnico Integrado ao Ensino MŽdio, foram constru'das 4 categorias para cada dimens‹o, conforme apresentadas na Figura 02. O EI serviu como base para criaGLYPH&lt;141&gt;‹o das dimens›es categ-ricas (conceitual, epistemol-gica e social). A an‡lise dos dados permitiu a criaGLYPH&lt;141&gt;‹o das categorias (I, II, III e IV) relacionadas ˆs referidas dimens›es.

Figura 02 Ð Categorias das dimens›es: conceitual; epistemol-gica; e social

Fonte: Elaborado pelos autores, 2018.

## ANçLISE DOS DADOS

Selecionamos um fragmento da transcriGLYPH&lt;141&gt;‹o no intuito de exemplificar como identificamos as categorias das trGLYPH&lt;144&gt;s dimens›es, tratadas no presente trabalho.

Figura 03 Ð Fragmento do di‡logo entre o professor e alunos participantes.

ALUNO A: Professor, deixa eu te fazer uma pergunta. Os campos aqui, eles mudaram. Por exemplo esse aqui n‹o ficou mais sendo 6,61 negativo. Normal nŽ?

PROFESSOR: Sim. Ent‹o o que aconteceu com o campo elŽtrico?

ALUNO A: Ficou tudo negativo, vocGLYPH&lt;144&gt; pode ver aqui -, tudo negativo...

ALUNO B: Ser‡ que ficou espelhado? ƒ isso?

PROFESSOR: Literalmente... se ele estava pra direita, ele foi pra onde agora?

ALUNO B*:

Que o campo se inverteu.

A fala do aluno A demonstra que, alŽm de realizar o mapeamento do campo elŽtrico a partir das superf'cies equipotenciais (relaGLYPH&lt;141&gt;‹o geomŽtrica, apresentada na abordagem te-rica), o grupo do qual fazia parte avanGLYPH&lt;141&gt;ou no sentido de incluir em suas discuss›es os valores numŽricos obtidos a partir do uso do mult'metro (Dimens‹o conceitual Ð categoria III). Tomando como base o mesmo fragmento (Figura 03), destacamos elementos do texto transcrito que nos permitiram identificar as categorias das outras duas dimens›es analisadas (epistemol-gica e social). Na dimens‹o epistemol-gica inferimos que o referido grupo, representado pelo aluno A, recorreu a conceitos te-ricos na relaGLYPH&lt;141&gt;‹o entre o campo elŽtrico e a diferenGLYPH&lt;141&gt;a de potencial, mas tambŽm incluiu as observaGLYPH&lt;141&gt;›es referentes a montagem experimental para soluGLYPH&lt;141&gt;‹o do problema apresentado. (Dimens‹o epistemol-gica Ð categoria II). A categorizaGLYPH&lt;141&gt;‹o relativa ˆ dimens‹o social se deu ao percebermos que a soluGLYPH&lt;141&gt;‹o encontrada foi constru'da na interaGLYPH&lt;141&gt;‹o discursiva entre o aluno A e o aluno B. Destacamos que os alunos A e B n‹o pertenciam ao mesmo grupo (Dimens‹o social Ð categoria III).

As duas œltimas dimens›es categ-ricas envolvem quest›es relacionadas ˆs praticas epistGLYPH&lt;144&gt;micas. Nos momentos relacionados ˆs interaGLYPH&lt;141&gt;›es discursivas entre os alunos nos grupos, sobretudo na ausGLYPH&lt;144&gt;ncia do professor, identificamos aGLYPH&lt;141&gt;›es relativas ˆ ProduGLYPH&lt;141&gt;‹o, ˆ ComunicaGLYPH&lt;141&gt;‹o e ˆ AvaliaGLYPH&lt;141&gt;‹o do conhecimento.

Na inst%ncia relativa ˆ ProduGLYPH&lt;141&gt;‹o do conhecimento houve preponder%ncia da articulaGLYPH&lt;141&gt;‹o do conhecimento proveniente da AE (observacional) com aquele apresentado previamente pelo professor em uma abordagem te-rica (conceitual). A partir das medidas realizadas com o volt'metro os alunos identificaram os pontos de mesmo potencial e constru'ram as linhas de forGLYPH&lt;141&gt;a associadas ao Campo ElŽtrico. A elaboraGLYPH&lt;141&gt;‹o de hip-teses estava geralmente associada aos conceitos previamente trabalhados. Percebemos na referida inst%ncia uma aGLYPH&lt;141&gt;‹o pontual que remetia ao desenvolvimento de investigaGLYPH&lt;141&gt;›es e ao planejamento de novas aGLYPH&lt;141&gt;›es. Um dos alunos pensou na possibilidade de simular uma carga puntiforme, nada t‹o elaborado que pudŽssemos inferir um movimento de generalizaGLYPH&lt;141&gt;‹o.

Na inst%ncia de ComunicaGLYPH&lt;141&gt;‹o percebemos prioritariamente pr‡ticas epistGLYPH&lt;144&gt;micas relacionadas ˆ negociaGLYPH&lt;141&gt;‹o de explicaGLYPH&lt;141&gt;›es e da transformaGLYPH&lt;141&gt;‹o dos dados. Na referida atividade experimental as aGLYPH&lt;141&gt;›es relacionadas ˆ ComunicaGLYPH&lt;141&gt;‹o estiveram presentes nas negociaGLYPH&lt;141&gt;›es entre os alunos do grupo quando as expectativas previstas pela teoria eram de certa forma frustradas na ÒconfrontaGLYPH&lt;141&gt;‹o emp'ricaÓ. Os alunos tiveram dificuldades quando encontraram valores de potencial diferentes para pontos de uma mesma linha vertical, uma vez que a teoria apontava que estes deveriam apresentar mesmos valores. Ò Se mudar muito Ž porque esta acontecendo alguma coisa na maneira de medir. Aqui -... aqui deu 1,56. E no meio deu 2 Ò(Aluno C).

Finalmente, verificamos aGLYPH&lt;141&gt;›es de pr‡ticas epistGLYPH&lt;144&gt;micas relacionadas ˆ inst%ncia social de AvaliaGLYPH&lt;141&gt;‹o na justificativa de suas conclus›es, assim como no uso dos dados para avaliaGLYPH&lt;141&gt;‹o das conclus›es. A atividade experimental proposta, tinha como objetivo pr‡tico o mapeamento das linhas de campo a partir da identificaGLYPH&lt;141&gt;‹o das superf'cies equipotenciais. Foi ent‹o que, baseados nas representaGLYPH&lt;141&gt;›es das referidas linhas, os alunos justificaram suas conclus›es. A partir das medidas dos potenciais, os alunos conclu'ram que o campo elŽtrico era nulo nas direGLYPH&lt;141&gt;›es onde o potencial era constante, justificando suas conclus›es baseados nos

dados Ò[...] se o potencial A Ž igual ao potencial B, o que acontece com ele? Nulo. ƒ zero Ó (Aluno D).

## CONSIDERA,OES FINAIS

Este trabalho buscou apresentar a import%ncia das atividades investigativas no surgimento das dimens›es epistemol-gica e social. Buscamos tambŽm verificar como estas dimens›es podem ser evidenciadas a partir das pr‡ticas epistGLYPH&lt;144&gt;micas nas inst%ncias de ProduGLYPH&lt;141&gt;‹o, ComunicaGLYPH&lt;141&gt;‹o e AvaliaGLYPH&lt;141&gt;‹o do conhecimento. As categorias que emergiram das discuss›es te-ricas em di‡logo com a an‡lise dos dados se mostraram adequadas em uma perspectiva da an‡lise da presente atividade investigativa.

Ressaltamos, contudo, a dificuldade de incorporar temas da F'sica com alto grau de abstraGLYPH&lt;141&gt;‹o (como o caso do Campo e do Potencial ElŽtrico) em atividades investigativas que sejam efetivamente resultado de problematizaGLYPH&lt;141&gt;‹o, No entanto, os resultados iniciais de nossa pesquisa mostram que este tipo de atividade, alŽm de incorporar pr‡ticas epistGLYPH&lt;144&gt;micas ˆs aulas de F'sica, apresenta grande potencial de engajamento e de motivaGLYPH&lt;141&gt;‹o dos alunos.

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