O ENSINO POR INVESTIGAÇÃO COMO PERSPECTIVA PARA A CONSTRUÇÃO DE CONHECIMENTOS FÍSICOS NOS ANOS INICIAIS DO ENSINO FUNDAMENTAL

## O ENSINO POR INVESTIGAÇÃO COMO PERSPECTIVA PARA A CONSTRUÇÃO DE CONHECIMENTOS FÍSICOS NOS ANOS INICIAIS DO ENSINO FUNDAMENTAL

## THE TEACHING BY RESEARCH AS A PERSPECTIVE FOR THE CONSTRUCTION OF PHYSICAL KNOWLEDGE IN THE EARLY YEARS OF ELEMENTARY EDUCATION

## Thomas Duarte Oliveira Vidal , Geide Rosa Coelho , Leandro da Silva 1 2 Barcellos 3

geidecoelho@gmail.com

3 Universidade Federal do Espírito Santo/ PPGEnFis, leandrobarcellos5@gmail.com

## Resumo

Nesse trabalho nos propusemos a analisar por meio das interações discursivas entre as crianças e o professor, o processo de construção de conhecimento sobre sombras e eclipses em uma atividade de caráter investigativo. Este trabalho se baseou em uma pesquisa de cunho qualitativo e colaborativo em uma escola pública municipal de ensino Fundamental de Vitória. A elaboração e desenvolvimento da pesquisa se deu a partir de uma colaboração com o PIBIDPedagogia da UFES. A atividade, que tratava de da formação dos eclipses, foi desenvolvida em uma sala de aula do quarto ano, com 18 crianças. Em sala de aula, eu, professora e a 'pibidiana' buscamos problematizar, questionar e identificar se as crianças compreenderam a proposição inicial e se todos conseguiam manipular os objetos. A aula foi gravada com a câmera posta de maneira fixa ao fundo da sala, para que o máximo de crianças pudessem ser capturadas em suas ações em grupo. Ao analisarmos as interações discursivas foi possível compreender que ao assumir o ensino por investigação como perspectiva de ensino nos anos iniciais pudemos inserir as crianças em um processo de aprendizado que se dá de maneira mais dialógica e colaborativa em que não apenas o resultado final da experiência é levado em consideração e sim todo o processo. Além disso, conseguimos evidenciar um processo de construção de conhecimentos com as crianças a partir da realização da atividade, que remete a compreensões sobre formação de eclipses, as formas como surgem as sombras e a ocupação no espaço bem como a maneira que se dá a relação de movimentos entre Sol, Terra e Lua.

Palavras-chave : Ensino Física nos anos iniciais. Ensino por investigação. Pesquisa colaborativa.

## Abstract

This work we propose to analyze through the discursive interactions between the children and the teacher, the process of constructing knowledge about shadows and eclipses in inquiry activity. This work was based on qualitative and collaborative research in a municipal public elementary school in Vitória. The elaboration and development of the research was based on a collaboration with PIBID-Pedagogy of UFES. The activity, which concerned the formation of eclipses, was developed in a fourth-year classroom with 18 children. In the classroom, I, the teacher and the "pibidiana" try to problematize, question and identify if the children understood the initial proposition and if everyone was able to manipulate the objects. The class was recorded with the camera set fixedly at the back of the room, so that as many children as possible could be captured in their group actions. In analyzing the discursive interactions, it was possible to understand that by assuming inquiry as a teaching perspective in the early years we were able to insert children into a learning process that takes place in a more dialogic and collaborative way in which not only the final result of the experience is the whole process. In addition, we have been able to demonstrate a process of knowledge construction with the children from the accomplishment of the activity, which refers to understandings about the formation of eclipses, the forms of shadows and the occupation in space as well as the way the relationship occurs of movements between Sun, Earth and Moon.

Keywords : Physics education in elementary school. Inquiry. collaborative research

## Introdução

De fato, quando se é ensinado ciências nos anos iniciais do ensino fundamental encontramos um enfoque 'biologizado', porém nessa fase da vida escolar da criança, na qual a curiosidade está mais aguçada e o interesse em descobrir o novo é grande, o contato com certos conceitos físicos pode fazer com que a aprendizagem científica seja potencializada. Segundo Maués; Lima (2006), muitas atividades desenvolvidas nesse período se mostram voltadas à memorização não instigando as crianças a pensarem de forma crítica.

O ensino de ciências oportuniza aos alunos a construção de outra forma de compreender o mundo, ajudam a pensar de maneira lógica e auxiliam o desenvolvimento da linguagem verbal. Entretanto, um processo que favorece uma perspectiva dialógica necessita de uma alteração no espaço escolar. Ainda acrescentamos que aprender Física nessa etapa da educação básica pode contribuir para o desenvolvimento do pensamento crítico e científico por meio da inserção da criança na cultura científica escolar, mais especificamente pela linguagem da Física. Para atender a essa perspectiva de inserção das crianças na cultura científica, temos assumido os pressupostos do ensino por investigação como abordagem para que possamos promover aprendizagem de ciências na educação básica a partir da vivência do trabalho científico dos estudantes (AINKENHEAD, 2009; DRIVER et al. 1999). Isso significa que a aprendizagem em ciências está relacionada à iniciação dos alunos nas práticas da comunidade científica e na sua forma de pensar sobre o mundo natural.

As ações desenvolvidas no ensino por investigação estão atreladas a situações problema, o que abre espaço para o debate, argumentação, negociações para o desenvolvimento de estratégias para solução de problemas propostos (BORGES, 2002; SÁ et al., 2007). Por isso, nesse trabalho nos propusemos a analisar por meio das interações discursivas entre as crianças e o professor, o processo de construção de conhecimento sobre sombras e eclipses em uma atividade de caráter investigativo. Essa dimensão analítica tem o foco nas interações discursivas desenvolvidas em sala de aula, pois segundo Mortimer e Scott (2002, p.284) 'as interações discursivas são consideradas como constituintes do processo de construção de significados', entendendo o processo de significação como equivalente ao processo de construção de conhecimentos na sala de aula de ciências.

## Metodologia

Este trabalho se baseou em uma pesquisa de cunho qualitativo e colaborativo (FRANCO, 2012), em uma escola pública municipal de ensino Fundamental de Vitória. A elaboração e desenvolvimento da pesquisa se deu a partir de uma colaboração com o PIBID-Pedagogia da UFES. Inicialmente houve uma reunião com as professoras supervisoras que atuam nos anos iniciais do ensino fundamental e 'pibidianos' para apresentação da nossa proposta de estudo. Após o aceite, discutimos os pressupostos do ensino por investigação, para o desenvolvimento de atividades e do ambiente de ensino e aprendizagem, sempre buscando manter como norteador o planejamento das professoras supervisoras nas escolas. Ainda foi realizada uma atividade investigativa com as próprias professoras e pibidianos para que eles pudessem ser inseridos nesse contexto de ensino.

A troca de experiência com as professoras e bolsistas do PIBID foi de extrema importância para a preparação das propostas de atividades que seriam desenvolvidas com as crianças. Houve o interesse de três escolas públicas de ensino fundamental que participam do PIBID e,dessa maneira, as atividades foram desenvolvidas em todas. Entretanto, escolhemos uma dessas instituições para a produção de dados dessa pesquisa. A escolha da escola campo levou em consideração os desafios apresentados pela Escola C (criamos esse identificador para não caracterizar a escola) em termos estruturais, pois era a única das escolas parceiras do PIBID-Pedagogia que não tinha laboratório.

A atividade, que tratava de da formação dos eclipses, foi desenvolvida em sala de aula do quarto ano do ensino fundamental, com 18 crianças. Em sala de aula, eu, professora e a 'pibidiana' buscávamos problematizar, questionar e identificar se as crianças compreenderam a proposição inicial e se todos conseguiam manipular os objetos. A aula foi gravada com a câmera posta de maneira fixa ao fundo da sala, para o que o máximo de crianças pudesse ser capturado em suas ações em grupo. As crianças foram divididas em três grupos de seis componentes. O tempo de gravação foi de 29 minutos e 50 segundos, registrando quase a totalidade da aula, perdendo parte da sua finalização.

## Análises e Discussões

A atividade desenvolvida com as crianças foi gravada e posteriormente transcrita. A partir de agora serão apresentadas as interações discursivas estabelecidas ao longo do desenvolvimento da atividade. Inspiramos-nos em Carvalho (2013) e suas etapas para o desenvolvimento de problemas experimentais investigativos para organização dessa seção e para construção de evidências dessa pesquisa. A partir dessas interações buscamos analisar o processo de construção de conhecimento científico de estudantes dos anos iniciais por meio do desenvolvimento da atividade investigativa.

## Etapa 1 - A problematização inicial

A aula iniciou com a professora me apresentando às crianças e avisando para que eles se dividissem em três grupos para o início da atividade. Em sala estávamos eu, a professora e uma pibidiana. Iniciei a aula perguntando às crianças se elas conheciam a palavra eclipse , a fim de identificar se eu poderia utilizá-la na pergunta disparadora. Ao receber uma reação dividida em que alguns conheciam e outros não, decidi utilizar então a palavra sombra. A sala estava dividida em três grupos com seis crianças em cada, totalizando 18 crianças, para facilitar o processo de transcrição nomeei os grupos de 1 a 3.

Eu: Boa tarde, eu gostaria que vocês fizessem uma sombra em algum país que vocês escolherem.

Após a apresentação do problema, os grupos começaram a agir sobre os objetos sob a supervisão dos professores em sala. Para ação das crianças, foram disponibilizados em cada grupo um globo terrestre, uma lanterna (ou luminária) e uma bola de isopor fixa em um suporte (palito) de madeira.

Maria: (que estava posicionada atrás da fonte de luz) Isso, mais pra cá mesmo, mais pra cá mesmo!

Maria usa as mãos para direcionar

Maria: Tio, a gente fez no Brasil!

Eu: Agora quero ver fazer a sombra no Brasil todo!

Eu: E aí, escolheram um país? Todo mundo vai poder mexer. Cada um escolhe um país, não precisa ser o mesmo.

Uma característica importante que marca as atividades investigativas nos anos iniciais é o caráter colaborativo entre os alunos. A aluna tenta ajudar seus colegas mesmo que seja o outro a manipular a bolinha de isopor. O fato da atividade ser em grupo e de haver essa constante argumentação entre as crianças remete ao pensamento de Carvalho (1997), que diz que o conhecimento é uma construção social. Do ponto de vista epistemológico a produção de conhecimento científico não ocorre sem negociação de significados, argumentação e consenso de uma determinada comunidade. Dessa maneira, a educação de ciências passa a ter também esse papel de formação de um sujeito social e sociável.

Ao nos aproximarmos do grupo 3:

Eu: Conseguiram? Agora tenta deixar mais certinho no Brasil, por que tá muito grande né? Por que está tudo na sombra, né? A aluna Márcia do grupo 3 deixou a 'Lua' muito em frente da lanterna, bloqueando quase toda a luz)

Márcia começou a aproximar mais a 'Lua' da lanterna

Eu: E se você quiser diminuir mais, tem outro jeito? (Faço um movimento como se afastasse a 'Lua' da lanterna). O que aconteceu com a sombra? Márcia: Tá tapando o Brasil. [sic] Eu: Mas ela aumentou ou diminuiu? Márcia: Diminuiu. Eu: Então tenta deixar o mais certinho possível. (Márcia afastou a 'Lua' da lanterna e uma parte do Brasil deixou de ficar na sombra) Eu: Tem uma parte do Brasil que não tá na sombra. (A aluna demonstrava um pouco de dificuldade em descobrir o que fazer com a 'Lua' gerando certa impaciência nos colegas) Eu: Todo mundo vai poder fazer. Espera o amigo e pode escolher um país diferente. (Passei entre os grupos para me certificar que todos estavam podendo

manusear os materiais).

Após todos os grupos chegarem a um acordo sobre a resolução do problema proposto e todos terem tido a chance de manipular os objetos chegando às suas conclusões e atribuindo essas relações causais de como a sombra se comportam em relação à manipulação dos objetos, houve um momento para que fosse elaborada uma segunda situação problema na qual questionei às crianças.

Eu: Todo mundo conseguiu deixar um país na sombra?

Alunos: Sim!!

Eu: Um país grande?

Alguns alunos: Não!

Matheus:

O meu foi pequeno, foi a Índia!

Eu: A Índia é considerado um país mais ou menos grande. Não acha?

Matheus:

Verdade!

As crianças começam a debater sobre suas escolhas de países.

Eu: Conseguiram deixar um país pequeno na sombra? Alunos: Sim.

Eu : Agora o próximo problema que quero passar para vocês (Começo a escrever no quadro enquanto falo). Vocês devem deixar a 'Lua' na sombra!

Márcio: A Lua na sombra?

Mário: Lua na sombra?

Marcela

: Já sei!! Ô tio, é só deixar metade.

Eu: Será? Vamos pensar! A Lua tem que estar toda na sombra.

A questão disparadora, ou situação problema, se faz um ponto de extrema importância durante o desenvolvimento de uma atividade investigativa (CARVALHO, 2013; SÁ et al. 2007; AZEVEDO, 2004). Como conhecimentos são respostas a questões, é importante propor situações em que os alunos estejam motivados a buscar a solução. A questão deve ser clara e direta para que os alunos possam tomar consciência das ações que devem ser tomadas. É de extrema importância à proposição de situações problema para os alunos e que durante a resolução, eles se envolvam intelectualmente com a situação física apresentada e construam suas próprias hipóteses tomando consciência das possibilidades ao testá-las e procurando as relações causais e, portanto reconhecemos a produção de um conhecimento socialmente construído, que é um dos principais objetivos da educação escolar (CASTORINA, 1995).

Na fala da aluna do Grupo 3, ao formular a hipótese de que se deixada só metade no raio de luz já faria ela estar na sombra, e tendo o objeto em mãos para testar essa hipótese já cria relação direta com os objetivos citados assim como nos apresenta Castorina (1995). Ao fim da atividade, as crianças conseguiam relacionar que para ocorrer o eclipse era necessário um alinhamento entre os corpos, pegando a lanterna do celular da estagiária, propus que eles mantivessem a Lua na sombra enquanto movimentava o celular de várias maneiras de forma que eles deveriam manter o alinhamento entre elas. De fato, repeti essa problematização em todos os grupos para me certificar que eles haviam feito essa conexão.

## Etapa 3 - Relacionando o modelo explicativo com o real

Eu: Vocês sabem como a Lua e o Sol se movimentam? Márcio: Tem o movimento de rotação! Eu: O Sol só gira em torno dele, ele não se move no espaço. A Terra faz o quê? Márcio: Movimento de Rotação e Translação! Eu: O que que é o movimento de Rotação? Marcela: É quando ela gira em torno dela mesma! Eu: E o movimento de translação? Alunos: É quando ela gira ao redor do Sol! Eu: Isso! E a Lua? Faz o quê? Meire: A Lua, ela fica parada! Eu: Ela fica parada? Mas quando a Terra se movimentar ela vai ficar lá? Marcelo: Não tio! Ela… Ela, a Lua roda em torno do Sol! Eu: Então a Lua roda em torno do Sol? Ela faz isso aqui? (Demonstrando com a esfera e o globo da sala). Ela faz isso aqui? Alunos: Não Aluno: Não, ela gira em volta da Terra!

## As crianças começam a debater entre si para tentarem chegar a resposta

Maria: Tio, tio! Eu acho que ela anda junto com a Terra! (a aluna faz um gesto com as mãos mostrando como seria esse movimento, com uma mão parada e a outra girando em volta)

A partir desse trecho, é possível analisar alguns aspectos das atividades investigativas. Ao ser problematizada uma maneira de a esfera de isopor, que representa a Lua na atividade, ser deixada na sombra, surgiu uma hipótese entre alguns alunos do grupo 2 de posicioná-la atrás da fonte de luz, que no caso estava focalizada no globo terrestre. Entretanto, se a atividade não buscasse relacionar a formação de eclipses essa alternativa seria viável e evidenciaria que o aluno identifica o conceito de sombra sendo a ausência de luz bem como conseguiria responder a situação problema. Porém, com a intenção de respeitar os objetivos da atividade essa alternativa não era viável fazendo com que eu julgasse necessária uma discussão com os alunos a respeito do movimento dos corpos celestes envolvidos no sistema Sol-Terra-Lua. É importante ressaltar que no ensino de ciências por investigação a interação e exploração dos estudantes se fazem necessárias, mas estes não ficam restritos a manipulação puramente lúdica. A aprendizagem de procedimentos ultrapassa a mera execução de qualquer tipo de atividade e o sujeito começa a adquiri-la espontaneamente (ALVES, 2005). Para isso, porém, o professor precisa fornecer um ambiente propício para esse tipo de atividade em que a característica dialógica esteja presente e a investigação esteja de fato ocorrendo:

Em um ambiente de ensino e aprendizagem baseado na investigação, os estudantes e os professores compartilham a responsabilidade de aprender e colaborar com a construção do conhecimento. Os professores deixam de ser os únicos a fornecerem conhecimento e os estudantes deixam de desempenhar papéis passivos de meros receptores de informação. (SÁ et al, 2007, p. 3)

## Etapa 4 - Sistematizando os conceitos físicos envolvidos

Após as duas situações problemas terem sido resolvidas pelas crianças, é feito um debate sobre a maneira eles resolveram o problema proposto. Os alunos dão suas explicações causais e compartilham com o grupo.

Eu: Então, aí eu pedi para vocês deixarem a Lua na sombra. Aluno: Aí a Lua tem que ficar atrás da Terra. Eu: E a Lua tem luz própria? Alunos: Não! Eu: Qual é a luz da Lua que a gente vê? Alunos: Do Sol! Eu: Do Sol. Se a luz do Sol não consegue chegar na Lua como a gente vai

ver Ela?

Aluna: A gente não vê!

Após esse momento, foi realizada a sistematização da atividade, com a discussão de como os eclipses são vistos e de que maneira as sombras se comportam. Os materiais dispostos nas mesas dos grupos também foram utilizados na discussão com os alunos levantando questionamentos a respeito de sombras em contextos mais cotidianos. A ideia de o Sol ser a única estrela presente no nosso sistema e o porquê de vermos as estrelas no céu noturno tão pequenas em relação ao Sol também foram discutidos. Ao fim desse processo os alunos produziram relatos descrevendo como eles resolveram o problema proposto. Eles relatos serão objetos de análise de outro artigo que estamos desenvolvendo.

## Considerações Finais

Ao analisarmos as interações discursivas apresentados nessa pesquisa foi possível compreender que ao assumir o ensino por investigação como perspectiva de ensino nos anos iniciais foi possível inserir as crianças em um processo de aprendizado que se dá de maneira mais dialógica e colaborativa em que não apenas o resultado final da experiência é levado em consideração e sim todo o processo. Podemos conceber um processo de construção de conhecimentos com as crianças a partir da realização das atividades, que remete a formação de eclipses, as formas como surgem às sombras e a ocupação no espaço bem como a maneira que se dá a relação de movimentos entre Sol, Terra e Lua.

Os relatos das crianças e os vídeos da atividade, pudemos perceber que apesar dessa experiência ter sido única em cada escola e cada uma tendo suas características específicas pode notar um processo de engajamento e participação das crianças na atividade, tanto na realização como no debate e sistematização de conceitos. O ensino por investigação para nós apareceu como uma possibilidade de

inserir conceitos físicos no ensino de ciências nos anos iniciais do ensino fundamental e essa tendo sido nossa aposta nessa etapa da educação básica. Consideramos que quanto mais cedo houver o encontro entre sujeito e o conhecimento científico sistematizado, mais desenvolvido esse pensamento crítico será, isso levando em consideração um ensino de ciências que priorize a dialogicidade e a colaboração.

## Referências

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ALVES, S. Ver o invisível : o olhar das professoras sob uma experiência de ensinar e aprender com as atividades de conhecimento físico nos ciclos iniciais. 2005. Dissertação (Mestrado em Educação). Belo Horizonte: Faculdade de Educação da UFMG, 2005.

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigação: problematizando as atividades em sala de aula. In: CARVALHO, A. M. P. (Org.). Ensino de ciências : unindo a pesquisa e a prática. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, p.19-33, 2004.

BORGES, A. T. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física. v. 19. n. 3. p. 291-313, 2002.

CARVALHO, A. M. P. Ciências no Ensino Fundamental. Caderno de Pesquisa , n.101, p.152-168, 1997

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