CONTRIBUIÇÕES DAS DISCIPLINAS DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA A PRÁTICA DOCENTE NO ENSINO MÉDIO

## CONTRIBUIÇÕES DAS DISCIPLINAS DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA A PRÁTICA DOCENTE NO ENSINO MÉDIO

## CONTRIBUTIONS OF EXPERIMENTAL PHYSICS DISCIPLINES TO TEACHING PRACTICE IN HIGH SCHOOL

## Nelson Luiz Reyes Marques 1 , Gilberto Orengo de Oliveira 2

1 Instituto Federal Sul-rio-grandense/Campus Pelotas Visconde de Graça, nelsonreyes@terra.com.br 2 Universidade Franciscana, g.orengo@gmail.com

## Resumo

As pesquisas mostram que as aulas práticas experimentais fazem parte dos currículos escolares desde o século XIX e apresentam uma ampla variação nos possíveis planejamentos. Apesar disso, os professores demonstram pouca familiaridade com tais atividades. Quando essas atividades são utilizadas, se traduzem em aulas extremamente estruturadas com guias do tipo 'receita de cozinha'. Este trabalho apresenta resultados parciais de uma pesquisa que está sendo desenvolvida com o objetivo de avaliar as contribuições das disciplinas de Física Experimental das Licenciaturas para a construção dos saberes docentes dos futuros professores, a partir dos conceitos de saberes propostos por Tardif (2018) e da transposição didática na visão de Chevallard (2005). A metodologia de pesquisa é qualitativa, do tipo estudo de caso, referenciada na perspectiva de Stake (2007). Como instrumento para coleta de dados para esse recorte da pesquisa foi utilizado um questionário online , respondido por 65 professores que mostrou a necessidade de uma atualização das disciplinas de Física Experimental da Licenciatura em Física, a fim de que essas contribuam de maneira mais significativa para a atuação do futuro professor no Ensino Médio.

Palavras-chave : Ensino de Física, formação de professores, Física Experimental.

## Abstract

Research shows that practical experimental classes have been part of school curricula since the 19th century and present a wide variation in possible planning. Despite this, teachers show little familiarity with such activities. When these activities are used, they translate into extremely structured classes with 'kitchen recipe' guides. This work presents partial results of a research that is being developed with the objective of evaluating the contributions of the Experimental Physics disciplines of the Bachelor's degrees to the construction of the teaching knowledge of future teachers, based on the concepts of knowledge proposed by Tardif (2018) and the didactic transposition in the view of Chevallard (2005). The research methodology is qualitative, of the case study type, referenced in Stake's (2007) perspective. As an instrument for data collection for this research cut, an online questionnaire was used, answered by 65 teachers who showed the need for an update of the Experimental Physics subjects of the Physics Degree, so that they contribute more significantly to the performance of the future teacher in high school.

Keywords : Physics teaching, teacher training, Experimental Physics.

## Introdução

A formação de professores, tanto inicial como continuada, tem sido uma preocupação dos pesquisadores em Educação para a Ciência. Para esses pesquisadores, é necessário que o conhecimento originário desses estudos esteja presente e, também, exerça influência nos cursos de formação. Esses apontam, entre outros, os seguintes problemas no ensino de Ciências: a discussão da educação científica fora do contexto geral da Educação (CHAVES, 2009; GOLDEMBERG, 2009); a pouca participação dos professores na construção de novos conhecimentos didáticos (CACHAPUZ et al., 2011); a submissão de currículos e programas a tratamentos didáticos obsoletos, em desacordo com o processo de fazer e de pensar ciência (CASTRO, 2004); formações pedagógicas estruturadas na separação entre conteúdos científicos e pedagógicos (CACHAPUZ et al., 2011); desconsideração da epistemologia da ciência e uma influência muito limitada da didática da ciência sobre as atividades escolares, representando um sério obstáculo para o desenvolvimento desse corpo do conhecimento (FOUREZ, 2003).

Os cursos de formação inicial, de acordo com Cachapuz et al. (2011), mostram uma insuficiência devido à separação entre os conteúdos científicos e os pedagógicos, indicando a necessidade de um tratamento global e integrado dos problemas que se colocam no processo de ensino e aprendizagem de Ciências. Imbernón (2011) também questiona a separação entre teoria e prática, sem que haja uma relação dialética entre elas, durante o desenvolvimento do conhecimento profissional docente.

As pesquisas indicam diferentes desafios impostos ao ensino de Ciências, em especial ao ensino de Física (CHAVES, 2009; GOLDEMBERG, 2009; CARVALHO, 2010; CACHAPUZ et al., 2011), porém não encontramos trabalhos que relacionem a contribuição das disciplinas de Física Experimental na atuação do professor no cotidiano da sala de aula, ou seja, qual a contribuição dessas disciplinas para o professor se sentir preparado para realizar atividades experimentais que almejem a problematização e a contextualização no Ensino de Física.

Carvalho (2010) critica o fato de as práticas experimentais estarem presentes há quase 200 anos nos currículos escolares e apresentarem uma ampla variação nos possíveis planejamentos, mas nem por isso os professores têm familiaridade com essas atividades. A grande maioria destas atividades se traduzem em aulas extremamente estruturadas com guias do tipo 'receita de cozinha'. Nessas aulas, os alunos seguem os planos de trabalho previamente elaborados, muitas vezes entrando nos laboratórios somente para seguir os passos do guia, onde o trabalho do grupo de alunos se caracteriza mais pela divisão das tarefas do que pela troca de ideias significativas sobre o fenômeno estudado.

Os professores são atores que possuem saberes e um saber-fazer e dão provas em seus atos cotidianos. Embora as pesquisas mostrem que esse ator é o agente responsável para realizar as mudanças em sala se aula, os currículos de formação costumam desvalorizá-lo, sendo tratado como incompetente e é ensinado a ele o que deve fazer, sem valorizar a sua cultura e o seu saber experiencial (TARDIF, 2018).

O presente trabalho pretende compreender como se dão as relações entre as práticas experimentais de Física vivenciadas na formação inicial e as propostas didáticas desenvolvidas por professores no Ensino Médio e tem como objetivo geral analisar as relações entre as práticas experimentais de Física vivenciadas na formação inicial e as propostas didáticas desenvolvidas por professores no Ensino Médio.

## Embasamento teórico

Nossa pesquisa é um estudo qualitativo no qual pretendemos investigar as práticas de ensino de Física, em especial as práticas experimentais, adotadas por professores de Física que atuam no Ensino Médio e as contribuições das disciplinas de Física Experimental (Laboratório de Física) dos Cursos de Licenciatura em Física para essas práticas, utilizando como referenciais teóricos os conceitos da teoria de Tardif (2018) e a Teoria da Transposição Didática de Chevallard (2005).

## Saberes Docentes de Tardif

Para Tardif (2018) os professores de profissão possuem saberes específicos que são mobilizados, utilizados e produzidos por eles no âmbito de suas tarefas cotidianas. Tardif caracteriza o professor ideal como alguém que deve conhecer sua matéria, sua disciplina e seu programa, além de possuir certos conhecimentos relativos às ciências da educação e à pedagogia e desenvolver um saber prático baseado em sua experiência cotidiana com os alunos. Para o autor, ensinar é desencadear um programa de interações com um grupo de alunos, a fim de atingir determinados objetivos educativos relativos à aprendizagem de conhecimentos e à socialização. Os saberes experenciais surgem como um núcleo vital do saber docente e a partir dele, os professores tentam transformar suas relações de exterioridade com os saberes em relações de interioridade com sua própria prática. 'Nesse sentido, os saberes experenciais não são saberes como os demais; são, ao contrário, formados de todos os demais, mas retraduzidos, 'polidos' e submetidos às certezas construídas na prática e na experiência' (TARDIF, 2018, p. 54).

## Teoria da Transposição Didática de Chevallard

Uma das principais funções da escola é a apropriação dos conhecimentos produzidos pela humanidade ao longo dos séculos e para que haja esta assimilação, é necessário que o conhecimento seja apresentado de maneira que possa ser aprendido pelos alunos nos diferentes níveis de ensino. É neste ponto que se manifesta uma das principais transformações do conhecimento, isto é, a diferença entre o conhecimento produzido e o conhecimento oferecido ao aprendizado. A constatação de que um conhecimento trabalhado na escola difere daquele conhecimento produzido originalmente implica na aceitação da existência de processos transformadores que o modificam (ALVES FILHO, 2000).

Entre o conhecimento que é produzido e entendido como saber e o que é ensinado na sala de aula, existem diferenças significativas. Uma possibilidade para entender este processo de transformações é fazer uso do conceito de Transposição Didática. A ideia de Transposição Didática foi formulada originalmente pelo sociólogo Michel Verret, em 1975. Porém, em 1980, o matemático Yves Chevallard

retoma essa ideia e a insere num contexto mais específico, fazendo dela uma teoria (BROCKINGTON e PIETROCOLA, 2005).

Chevallard (2005, pp. 45-46) explica que a Transposição Didática é um processo através do qual o saber produzido pelos cientistas (o Saber Sábio) se transforma naquele que está contido nos programas e livros didáticos (o Saber a Ensinar) e, principalmente, naquele que realmente aparece nas salas de aula (o Saber Ensinado/Aprendido). Assim, a Transposição Didática é o conjunto de ações que torna um saber 'sábio' em saber ensinável (ALVES FILHO, 2000).

## Metodologia de pesquisa

A pesquisa utiliza metodologia qualitativa do tipo estudo de caso instrumental na concepção de Stake (2007). A opção pelo estudo de caso na concepção de Stake se deve ao seu compromisso epistemológico construtivista, onde o conhecimento é construído, ao invés de descoberto. Estudamos uma situação específica (como se dão as relações entre as práticas experimental de Física vivenciadas na formação inicial e as propostas didáticas desenvolvidas por professores no Ensino Médio) na sua particularidade e complexibilidade.

A coleta de dados está sendo feita através de análise documental, questionário respondido online e entrevistas semiestruturadas. Os resultados apresentados nesse trabalho, referem-se apenas aos dados obtidos pela aplicação do questionário online para 65 respondentes (seis formados entre 1999 e 2005, 17 entre 2006 e 2009 e 42 entre 2010 e 2018). Eles são de várias regiões do Brasil e foram convidados através do grupo de WhatsApp, com 198 membros, denominado Professores de Física.

A fim de avaliar os objetivos das aulas de Física Experimental (Laboratório de Física) nos cursos de Licenciatura em Física, foram analisadas quatro (4) questões (de um total de 13). As questões 9 e 10 do questionário, com um total de 18 assertivas (10 para a questão 9 e 8 para a questão 10), nas quais os professores deveriam se posicionar em uma escala de concordância de cinco níveis: CONCORDO FORTEMENTE - CF; CONCORDO - C; INDECISO - I; DISCORDO D; e DISCORDO FORTEMENTE - DF e as questões 11 e 13 eram discursivas abertas e serão mostradas a seguir.

Questão 11: as aulas de Física Experimental (Laboratório de Física) na minha formação tinham como foco principal ....

- i. comprovar conceitos e teorias apresentados nas aulas teóricas de Física.
- ii. ilustrar experimentalmente os problemas resolvidos nas aulas teóricas de Física.
- iii. promover nos alunos habilidades para a análise estatística dos dados coletados.
- iv. familiarizar os alunos a usarem equipamentos tradicionais dos Laboratórios de Física.
- v. familiarizar os alunos com o método científico.
- vi. preenchimento de roteiros (guias) extremamente estruturados.
- vii. a superação das concepções empírico-indutivistas da ciência.
- viii. promover a argumentação dos alunos.

- ix. incorporar ferramentas matemáticas necessárias para a futura atuação como professor.
- x. transpor o conhecimento físico para a vida social.
- Questão 12: as aulas de Física Experimental (Laboratório de Física) contribuíram para minha atuação como professor por ...
- i. mostrarem situações reais que eu iria encontrar na realidade das escolas.
- ii. mesclarem a utilização de materiais tradicionais de laboratório com materiais alternativos.
- iii. terem como um dos objetivos preparar os estudantes para a futura atuação no Ensino Médio.
- iv. mostrarem como se conduz uma atividade de demonstração investigativa.
- v. utilizarem referenciais teóricos de ensino e aprendizagem.
- vi. analisarem como transformar o saber da sua forma original (saber do cientista) em saber escolar (saber a ensinar).
- vii. analisarem como se explora os conceitos físicos nas atividades experimentais para o Ensino Médio.
- viii. discutirem como se seleciona as atividades experimentais para o Ensino Médio.
- Questão 11. Se você marcou no quadro acima em alguma opção como DISCORDO FORTEMENTE (DF), pode explicar as razões?

Questão 13. Que outras informações você julga relevante para atingir os objetivos propostos pela pesquisa e não foram apresentados nas questões anteriores?

Para interpretar os dados de um estudo de caso instrumental, Stake (2007) indica a agregação categorial que é um recurso de análise no qual o pesquisador busca acontecimentos e dados referentes ao caso que possuam uma relação entre si. Esses vários fatos contribuem para que se chegue a uma conclusão. A identificação dessas relações permite que estes dados possam ser reunidos em categorias ou classes. A partir da análise das relações existentes nestes conjuntos os pesquisadores esperam que surjam significados relevantes para o estudo em questão. A atenção do pesquisador é transferida da complexidade do caso para as relações encontradas dentro dele.

## Resultados e discussão

É possível concluir, a partir das respostas apresentadas no questionário que as aulas de Física Experimental nos cursos de Licenciatura, que na grande maioria, ainda prevalecem como principais objetivos, comprovar conceitos e teorias, ilustrar experimentalmente os problemas resolvidos nas aulas teóricas, promover nos alunos habilidades para a análise estatística dos dados coletados, familiarizar os alunos a usarem equipamentos tradicionais de laboratório e preenchimento de roteiros (guias) extremamente estruturados.

Podemos apoiar as conclusões acima com alguns relatos dos professores pesquisados, que para garantir o sigilo pessoal foram identificados pala letra Q seguida de um número de identificação:

- · Q31: As atividades tinham como foco apenas a familiarização do instrumental. O que faço como docente advém de leituras na literatura.
- · Q29: As aulas de laboratório eram sempre guiadas por roteiros bem fechados e com pouca abertura para a formação no que se refere a atuação no ensino médio.
- · Q34: Roteiros prontos de atividades para provar a teoria das aulas de física, pouco contribuíram para o ensino médio.
- · Q59: Na Universidade as práticas eram poucas e usavam equipamentos que não são possíveis de encontrar nas escolas públicas.
- · Q39: As atividades práticas propostas no decorrer da minha formação constituíamse de atividades do tipo receita de bolo. Assim, não tinham espaços para a discussão e análise dos conceitos físicos envolvidos.
- · Q55: Ao chegar em aula o experimento já estava montado, só tínhamos que fazer as medidas de acordo com o roteiro (eram aulas fortemente estruturadas). Mas tínhamos, em todas experiências, que fazer relatórios individuais bem completos com: Introdução, Materiais, Procedimentos, Dados Experimentais, Análise dos Dados, Fontes de Erro, Conclusão e Referências.
- · Q64: As aulas de Física Experimental eram comuns a estudantes de licenciatura e bacharelado, não havia qualquer direcionamento à futura atividade dos licenciandos durante tais aulas.
- · Q41: Não houve um cuidado na preparação de professores durante minha graduação, voltado à realidade das escolas.

Não questionamos a importância de comprovar teorias e desenvolver habilidades de análise estatísticas de dados, mas temos certeza de que não são suficientes para o futuro professor se sentir familiarizado com as atividades experimentais e aplicá-las quando forem atuar como professor na Educação Básica. Assim como Carvalho (2010), acreditamos que na formação dos futuros professores é necessário prepará-los para que possam utilizar as práticas experimentais no ensino de Física com o objetivo de desenvolver nos alunos novas práticas e linguagens, entrelaçando com os conhecimentos anteriores sem deixá-los de relacionar com as linguagens e práticas do cotidiano.

Carvalho (2010) enfatiza que tradicionalmente o ensino de Física, na Educação Básica, é voltado para o acúmulo de informações e o desenvolvimento de habilidades estritamente operacionais, em que, muitas vezes, o formalismo matemático e outros modos simbólicos, como gráficos, diagramas e tabelas, carecem de contextualização. Essa prática de ensino, segundo Capecchi e Carvalho (2006) se caracteriza apenas pela transmissão, dificultando a compreensão por parte dos alunos sobre o papel que diferentes linguagens representam na construção dos conceitos físicos. Carvalho (2010) conclui que as atividades experimentais poderiam e deveriam ser usadas para promover uma aprendizagem com real entendimento desta ciência. Essa preocupação deveria estar presente nos cursos de formação inicial de professores.

Os relatos a seguir, dos professores pesquisados, mostram alguns problemas que precisam ser superados durante a formação inicial:

- · Q9. Precisamos de um enfoque de ensino de Física que aborde com maior propriedade as questões metodológicas para o ensino de Física da educação básica.
- · Q18. É necessário enfatizar experimentos com materiais alternativos para apresentar aos alunos, ainda dentro dos cursos de graduação, mas de forma a ficar integrado aos conteúdos teóricos.
- · Q55. Só trabalhei com referenciais teóricos de ensino e aprendizagem em disciplinas opcionais do mestrado (meu mestrado não foi na área de ensino) e, estes, muito pouco aplicados na experimentação. Quanto a discussões para selecionar atividades experimentais para o EM, foram muito poucas.
- · Q56. As aulas de física experimental que vivenciei durante minha formação acadêmica jamais discutiram questões epistemológicas, teorias de aprendizagem, CTS, ...
- · Q56. Nossas aulas de laboratório eram simplesmente assim: o professor entregava um livro com a descrição de vários experimentos, escolhíamos por exemplo um experimento de mecânica e procurávamos nas prateleiras ou em cima das mesas os materiais necessários para realização do experimento, depois de executá-lo, montávamos um relatório.
- · Q58. Na graduação não existia a preocupação com a atuação no Ensino Médio.
- · Q61. Marquei DF (discordo fortemente) em várias alternativas porque minhas aulas de Física Experimental foram um horror. Essa é minha opinião a partir do olhar que desenvolvi ao longo da minha experiência docente e do estudo no mestrado e doutorado. Naquela época de graduação, estava inserido em um contexto em que o aluno acha as atividades experimentais o máximo, apesar de não passarem de aulas de reforço de concepções empírico-indutivistas. O cenário era o mesmo toda semana: monta o experimento (quando já não estava montado), coleta os dados e vai preenchendo tabelas, faz o gráfico, calcula o coeficiente e faz o relatório. Jamais houve qualquer discussão sobre o "fazer científico" e se discutiu algum erro. O que importava era chegar numa margem de erro de até 5 ou 10%. Hoje posso garantir que o que eu vivenciei foi um assassinato epistemológico da Física nas aulas experimentais.

Apesar das práticas experimentais integrarem há muito tempo as atividades de ensino, o uso dessas práticas ainda carece de olhares mais cuidadosos, principalmente durante a formação dos professores, pois, ainda hoje, a disciplina de Física, no Ensino Médio, apresenta um enfoque essencialmente teórico, centrandose basicamente em conceitos abstratos (desvinculados da realidade), cálculos matemáticos e exercícios de fixação. Isso gera desinteresse e aversão à disciplina. Acreditamos que as disciplinas da Física Experimental da Licenciatura, se ministradas separadas dos cursos de Bacharelado, podem contribuir para a mudança dessa realidade, dando suporte para os alunos (futuros professores) estabelecerem vínculos entre a teoria e a prática.

Temos a consciência que os problemas enfrentados no Ensino de Física no Ensino Médio vão além da formação e concordamos com Pugliese (2017) que mostra que o Ensino de Física precisa de mudanças bruscas na sua forma e no seu conteúdo curricular. O autor afirma ainda que os professores desejam inserir mais tópicos de física moderna, desejam fazer mais experimentações, desejam visitar centros de ciências e museus, desejam que seus alunos leiam mais (textos didáticos

- e históricos), mas demonstram que ensinam os tradicionais tópicos da Física Clássica em aulas quase que exclusivamente expositivas.

Acreditamos que, além da mudança do conteúdo curricular, a utilização adequada de diferentes metodologias experimentais, tenham elas a natureza de demonstração, verificação ou investigação, pode possibilitar a formação de um ambiente propício ao aprendizado de diversos conceitos científicos sem que sejam desvalorizados ou desprezados os conceitos prévios dos estudantes. Para isso, salientamos a necessidade de uma atualização das disciplinas de Física Experimental da Licenciatura em Física, a fim de que essas contribuam de maneira mais significativa para a atuação do futuro professor no Ensino Médio.

## Referências

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CAPECCHI, M. C. V. M.; CARVALHO, A. M. P. Atividade de laboratório como instrumento para a abordagem de aspectos da cultura científica em sala de aula. Por-Posições . Campinas v. 17, n.1(49), p. 137-153, 2006.

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