UM DIAGNÓSTICO DAS PUBLICAÇÕES SOBRE A INTEGRAÇÃO DAS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS E COMPUTACIONAIS NO ENSINO DE FÍSICA

## UM DIAGNÓSTICO DAS PUBLICAÇÕES SOBRE A INTEGRAÇÃO DAS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS E COMPUTACIONAIS NO ENSINO DE FÍSICA

## A DIAGNOSIS OF PUBLICATIONS ON THE INTEGRATION OF EXPERIMENTAL AND COMPUTATIONAL ACTIVITIES IN PHYSICAL EDUCATION

## Italo Gabriel Neide 1 , Rosivaldo Carvalho Gama Júnior 2

1 Universidade Vale do Taquari/Programa de Pós-graduação em Ensino de Ciências Exatas/italo.neide@univates.br

2 Universidade do Estado do Amapá/Colegiado de Ciências Naturais/rosivaldo.fisico@gmail.com

## Resumo

Este é um trabalho do tipo documental que tem como tema a integração das atividades experimentais e computacionais no ensino de Física. Deste modo, foi realizada uma pesquisa sobre publicações entre os anos de 2007 a 2017 referentes ao tema supracitado, assim buscou-se por teses, dissertações e artigos em Revistas, Encontros nacionais voltados para o ensino de Física, e por fim, no portal de periódicos da CAPES e em sites de instituições de ensino brasileiras. Nesse sentido, apresentaremos neste trabalho os resultados referentes à análise da integração das atividades experimentais e computacionais, bem como, um diagnóstico das publicações relacionadas com a temática. Este diagnóstico nos permitiu verificar que a quantidade de publicações referente à integração das atividades experimentais e computacionais são de apenas doze. Dessa forma, a partir da análise das publicações encontradas foi possível concluir que as atividades experimentais e as computacionais quando associadas se complementam no sentido de auxiliarem nos processos de ensino e de aprendizagem, bem como, convergem na perspectiva de facilitar o entendimento de conceitos físicos.

Palavras-chave : Atividade Experimental, Atividade Computacional, Ensino de Física.

## Abstract

This is a work of the documentary type that has as its theme the integration of experimental and computational activities in the teaching of Physics. In this way, a research was carried out on publications between the years 2007 to 2017 referring to the aforementioned topic, so it was searched for theses, dissertations and articles in Magazines, National Meetings focused on the teaching of Physics, and finally, in the portal of periodicals of CAPES and on websites of Brazilian educational institutions. In this sense, we present in this work the results concerning the analysis of the integration of experimental and computational activities, as well as a diagnosis of the publications related to the thematic. This diagnosis allowed us to verify that the number of publications concerning the integration of experimental and computational activities are only twelve. Thus, from the analysis of the publications found it was possible to conclude that the experimental and computational activities when

associated complement each other in order to assist in the teaching and learning processes, as well as, converge in the perspective of facilitating the understanding of physical concepts.

Keywords : experimental activity, computational activity, physics teaching.

## Introdução

As pesquisas em ensino de Física no Brasil têm apontado que geralmente as metodologias tradicionais não possibilitam ao aluno um aprendizado eficaz, deixa-o em uma situação de passividade e o professor como detentor do conhecimento (BRITO; REGO, 2014).

Nesse sentido, as atividades experimentais, aquelas desenvolvidas com objetos reais em laboratório ou em sala de aula, surgem como uma das tendências metodológicas com significativa relevância para o ensino e a aprendizagem em Física. Frente a essa questão, Souza (2017) afirma que a atividade experimental é reconhecida como uma estratégia de ensino das ciências mais eficientes e importantes.

Além das atividades experimentais, o uso dos recursos computacionais também aparece como outra estratégia de ensino que podem despertar o interesse do aluno. Nessa perspectiva, Macedo (2012) corrobora, que a inserção de novas tecnologias, como simulações e o uso da internet , contribuem para a exploração realizada pelo aluno das inúmeras conexões entre os conhecimentos científicos básicos, os fenômenos naturais e as aplicações tecnológicas.

Ainda, de acordo com Heidemann (2011, p. 22) as atividades computacionais são aquelas que 'podem propiciar a manipulação das variáveis envolvidas de forma rápida e dinâmica', por meio de diagramas, gráficos, animações, sons, vídeos e simulações.

Deste modo, embora saibamos que as atividades experimentais e as computacionais muitas vezes são trabalhadas de forma isoladas para o professor se distanciar por alguns momentos do ensino tradicional. Nesse sentido, salientamos que essas estratégias podem ser trabalhadas de forma integrada, como Dorneles, Araújo e Veit (2007, p. 9) nos afirmam:

- (...) acreditamos que as simulações computacionais e as atividades experimentais são recursos instrucionais que se complementam, pois quando utilizados integradamente aumenta-se o espectro de possibilidades de auxiliar os alunos a superarem suas dificuldades de aprendizagem no estudo de circuitos elétricos.

Diante destas considerações, os objetivos deste trabalho consistem em: realizar um diagnóstico das publicações sobre a integração das atividades experimentais e computacionais; identificar e analisar características apontadas pelas publicações em relação às atividades experimentais e computacionais do Ensino de Física.

## Procedimentos metodológicos

A partir do objetivo proposto neste trabalho elaborou-se uma investigação do tipo documental e de natureza bibliográfica. Esta pesquisa se identifica com

trabalhos que se denominam como sendo do tipo Estado da Arte. A respeito deste tipo de pesquisa, Romanowski e Ens (2006, p 39) afirmam que:

- (...) os estudos de 'estado da arte' que objetivam a sistematização da produção numa determinada área do conhecimento já se tornaram imprescindíveis para apreender a amplitude do que vem sendo produzido. Os estudos realizados a partir de uma sistematização de dados, denominada 'estado da arte', recebem esta denominação quando abrangem toda uma área do conhecimento, nos diferentes aspectos que geraram produções.

A coleta de dados foi realizada nas seguintes fontes: Revista Brasileira de Ensino de Física, entre 2007 e 2017; Caderno Brasileiro de Ensino de Física, entre 2007 e 2017; Simpósio Nacional de Ensino de Física, entre 2009 e 2017; Encontro Nacional de Pesquisas em Educação em Ciências, entre 2009 e 2017; Encontro de Pesquisas em Ensino de Física, entre 2006 e 2016; os portais da Capes e os sites de algumas instituições de ensino brasileiras nos últimos 10 anos. A escolha de tais períodos se justifica pela expressiva quantidade de trabalhos na área de Ensino de Física e por abranger um intervalo de tempo considerável.

Utilizando-se para filtrar a busca, com as palavras-chave 'Atividades Experimentais - Atividades Computacionais - Ensino de Física', foram encontradas 35 publicações. Entretanto, somente doze desses 35 trabalhos encontrados abordaram de fato sobre integração entre atividades experimentais e atividades computacionais no Ensino de Física. Os demais 23 trabalhos se referem somente as atividades com experimentos ou atividades computacionais.

Para analisar os dados optamos pela a análise de conteúdo, por ser a mais adequada para o referido trabalho. Oliveira et al (2003, p 5) afirmam que 'Pode-se dizer que a análise de conteúdo é um conjunto de técnicas de exploração de documentos, que procura identificar os principais conceitos ou os principais temas abordados em um determinado texto'.

Durante a leitura foram destacados trechos dos textos que faziam alusão à integração entre atividade experimental e atividade computacional.

## Das publicações sobre a integração das atividades experimentais e computacionais no ensino de física

Nesta fase do artigo faremos uma síntese dos doze trabalhos, deste modo, incluindo teses, dissertações e artigos da temática em questão. Dessa forma, considera-se que as 10 publicações representam uma amostra considerável para que sejam notados indícios de contribuições das atividades experimentais integradas com as atividades computacionais nos processos de ensino e de aprendizagem em Física.

Como precursora, a tese de Paz (2007) de título Atividades experimentais e informatizadas: contribuições para o ensino de eletromagnetismo buscou-se por um modelo de ensino-aprendizagem que contemplasse as atividades experimentais aliadas aos recursos informatizados com alunos do ensino médio.

Nesse contexto, Paz desenvolveu as atividades experimentais que abordou temas referentes ao eletromagmetismo. Em seguida, os alunos construíram a simulação computacional a partir de um modelo pré-concebido.

Após a elaboração e aplicação das atividades experimentais acompanhadas das atividades simuladas, Paz (2007, p. 08) pôde validar sua tese a partir dos seguintes resultados:

Assim, utilizando-se este modelo, verificamos que o trânsito entre os planos tridimensionais e bidimensionais nas atividades seqüenciais, assim como o tratamento das relações matemáticas entre as grandezas a partir das atividades virtuais, foram responsáveis pela superação dos obstáculos de aprendizagem dos conceitos de Eletromagnetismo, validando nossa tese.

Posteriormente, outro trabalho que merece destaque é a tese Integração entre atividades computacionais e experimentais como recurso instrucional no ensino de eletromagnetismo em física geral de Dorneles (2010). O autor investigou modos de integração das atividades computacionais e experimentais com intuito de torná-las complementares, auxiliando os discentes de uma turma de licenciatura em Física a entenderem conceitos físicos a partir de uma aprendizagem significativa.

Para as atividades de integração, desenvolvidas de modo investigativo, no primeiro momento os alunos trabalharam com atividades de simulação computacional como complemento de uma aula teórica. No segundo momento, os alunos montaram o experimento de bancada e exploraram o simulador sobre o experimento, para responderem questões conceituais em guias.

Os resultados do trabalho de Dorneles (2010) apresentam que a integração das atividades computacionais e experimentais podem proporcionar aos discentes uma visão conceitual mais apropriada sobre a finalidade dos modelos teóricos em Física e desses dois recursos nos processos de aprendizagem. Portanto, esta integração promove a interatividade e seu engajamento no próprio aprendizado de modo significativo.

Dentre os trabalhos pesquisados, também aparece à dissertação Crenças e atitudes sobre o uso de atividades experimentais e computacionais no Ensino de Física por parte de professores do Ensino Médio de Heidemann (2011). O objetivo geral deste trabalho era investigar as razões que levam os professores da educação básica a rejeitarem as atividades experimentais e as atividades computacionais e em muitas situações utilizar essas estratégias de forma ineficaz.

Embora Heidemann não tenha desenvolvido atividades experimentais e computacionais com seu público alvo, este fez uso de questionários que foram aplicados com o objetivo de identificar as crenças e as atitudes quanto ao uso combinado dessas duas estratégias de ensino.

Os resultados e as conclusões de Heidemann (2011) em relação à integração das atividades experimentais com atividades computacionais apontaram que os docentes defendem que apenas um recurso é razoável para se ensinar Física, do que o uso associado deles, explorando as vantagens de ambas as estratégias didáticas.

Outro trabalho interessante é a dissertação de Moro (2015) intitulada Atividades experimentais e simulações computacionais: integração para a construção de conceitos de transferência de energia térmica no ensino médio . A autora procurou investigar as implicações do uso de simulações vinculadas às atividades experimentais na aprendizagem significativa dos estudantes no tópico transferência de energia térmica, no 2º ano do Ensino Médio, em Erechim/RS.

Quanto à proposta de atividades, Moro desenvolveu primeiramente as atividades experimentais sobre condução, convecção e radiação no laboratório de Física e Química da escola. Posteriormente, buscando-se a integração, foram realizadas duas simulações computacionais Energy-2D e uma do PhET Interactive Simulation.

Os resultados da pesquisa mostraram evidências positivas de que com uso das atividades experimentais aliadas a computacionais os alunos apresentaram mais interesse, assim como se sentiram bem mais motivados. Então, Moro (2015, p. 129) conclui que:

- (...) foi possível, por meio das atividades realizadas, perceber indícios que os estudantes estavam mais motivados e predispostos para trabalhar com as atividades experimentais e as simulações, realizando as atividades com entusiasmo e demonstrando interesse.

A dissertação O ensino de eletromagnetismo por meio da integração entre atividades experimentais e computacionais: contribuições para o entendimento da indução eletromagnética de Rodrigues (2016) também é fundamental para este estudo. O trabalho teve como objetivo geral investigar como atividades experimentais e computacionais integradas influenciam as atitudes e motivações de estudantes de cursos técnicos frente às aulas de indução eletromagnética.

No que se refere às atividades, Rodrigues executou as computacionais usando duas simulações do portal PhET Interactive Simulations e uma do Laboratório Virtual Física Vivencial, seguidas das três experimentais de bancadas. Tais atividades se desencadearam no laboratório de Física do Instituto Federal de Tocantins.

Rodrigues (2016) constatou em suas atividades que os alunos demonstram mais interesse pelas aulas, além de se mostraram mais curiosos. Além disso, com as aulas envolvendo atividades experimentais e simulações computacionais, os alunos passaram a ser mais participativos, começaram a interagir, debater e levantar questionamentos.

No que tange ao artigo intitulado A integração entre atividades computacionais e experimentais: um estudo exploratório no ensino de circuitos cc e ca em física geral de autores Dorneles, Araujo e Veit (2007), não convém sintetizálo, pois esta publicação é contemplada na tese de Dorneles, como já descrito anteriormente.

Cabe ressaltar que Moro, Neide e Vettori (2015), publicaram o artigo Atividades experimentais e simulações computacionais alicerces dos processos de ensino e de aprendizagem da Física no Ensino Médio . Além desse trabalho, Moro, Neide e Rehfeldt (2016) publicaram o artigo Atividades experimentais e simulações computacionais: integração para a construção de conceitos de transferência de energia térmica no ensino médio . Sendo que o de 2015 refere-se à proposta de pesquisa de mestrado de Moro, enquanto que o de 2016 trata-se de uma publicação após sua defesa de dissertação, por isso optamos pela síntese apenas da dissertação, já que ambos os três trabalhos versam sobre a mesma temática.

Baggio et al (2015) escreveram o artigo Investigando o pêndulo simples através de uma atividade experimental integrada à simulação computacional . A proposta didática desenvolvida com alunos do Ensino Médio teve como objetivo

verificar e analisar os conhecimentos iniciais dos estudantes sobre o Movimento Oscilatório, através do modelo do Pêndulo Simples.

A implementação das atividades ocorreu com a montagem do aparato experimental pêndulo simples para resolução de questões investigativas. Em seguida, a mesma situação experimental foi demonstrada na simulação denominada Laboratório de Pêndulos do site PhET Interactive Simulations.

Baggio et al (2015) concluíram que a atividade experimental integrada à simulação computacional auxiliou os alunos a compreenderem, de forma mais fácil, o estudo do movimento oscilatório. Ainda, diante dos dados coletados, perceberam a evolução dos alunos em relação ao assunto abordado.

Por fim, o artigo Atividade prática associada à simulação computacional para o ensino de conceitos de hidrodinâmica desenvolvido pelos autores Xavier, Vertchenko e Amantes (2015), apresenta o objetivo de identificar em que medida uma atividade que envolve o aspecto concreto e virtual pode auxiliar na aprendizagem de conceitos abstratos da física com estudantes de graduação.

Os autores deste artigo trabalharam com experimento 'foguete de água' (já montado) em local aberto para coleta de dados e em seguida inserir esses dados em uma simulação computacional, criada pelo professor Ph.D Dean R. Wheeler.

A partir dos dados obtidos, Xavier, Vertchenko e Amantes (2015) verificaram indicativos positivos da integração das atividades experimentais com simulação computacionais para entendimento de conceitos físicos. Adicionalmente, verificou-se que a simulação computacional complementava a atividade experimental e viceversa, bem como houve indícios contundentes de aprendizagem mais significativa.

Embora não citados anteriormente, duas publicações merecem destaques: o artigo Laboratórios convencionais e virtuais no ensino de Física dos autores Hohenfeld e Penido (2009), que investigaram os processos de ensino e aprendizagem que podem ser mediados pelas TIC, articulados com atividades experimentais e inserção da História e Filosofia da Ciência; a dissertação de mestrado Laboratório Virtual X Laboratório Material de Porto (2015) que investigou a natureza do entendimento construído nesses dois ambientes de aprendizagem.

Assim, nos trabalhos anteriores foi possível notar a relevância de se executar de forma integrada as atividades experimentais e atividades computacionais, pois promovem a interatividade e engajamento nos processos de ensino e de aprendizagem, dessa forma apresentando discentes mais participativos, que interagem, debatem e ainda criam questionamentos.

## Considerações finais

De acordo com as fontes pesquisadas, observamos que esse pequeno quantitativo de doze trabalhos publicados possibilita que muitos professores possam fazer uso dessa integração em diferentes ambientes de ensino e para diferentes públicos. Assim, à medida que professores-pesquisadores desenvolvem práticas de ensino com a temática contemplada neste trabalho, novas publicações poderão estar disponíveis a comunidade científica e a sociedade em geral servindo de amostragem para os pontos positivos e negativos dessas estratégias associadas.

Adicionalmente, as publicações em questão nos permitem realizar algumas considerações positivas e as limitações para o ensino de Física: no que se refere aos processos de ensino e aprendizagem, caso o aluno tenha dificuldades de

executar o experimento, através das atividades computacionais é possível à execução e a visualização mais rapidamente de um fenômeno físico; a atividade computacional pode limitar o aluno quando esta ferramenta não possibilita a manipulação do próprio equipamento; a atividade prática e a computacional se complementam por facilitar o entendimento de conceitos físicos; as tecnologias e das atividades experimentais proporcionam momentos que vão além da assimilação de conteúdo, uma nova relação entre professor, conteúdo e aluno, onde o aluno é ser ativo do processo de ensino e de aprendizagem; a aprendizagem por meio da integração das atividades experimentais e computacionais representam maiores possibilidades para que o professor e o aluno possam sair das aulas baseadas no mecanismo de memorização.

Dessa forma, podemos perceber que as literaturas encontradas nos apresentam desafios quanto os processos de ensino e de aprendizagem em Física, uma vez que o uso integrado das atividades experimentais e computacionais podem promover momentos singulares para professores e alunos. Portanto, a literatura nos coloca diante de mais um novo desafio, para professores e alunos, que é a integração das atividades experimentais e as computacionais como estratégias nos processos de ensino e de aprendizagem em Física.

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