EXPERIMENTOS DIDÁTICOS E MUDANÇAS CURRICULARES: ESTUDO A PARTIR DE UM LABORATÓRIO DIDÁTICO DE FÍSICA EM DESUSO

## EXPERIMENTOS DIDÁTICOS E MUDANÇAS CURRICULARES: ESTUDO A PARTIR DE UM LABORATÓRIO DIDÁTICO DE FÍSICA EM DESUSO

## DIDATIC EXPERIMENTS AND CURRICULAR CHANGES: STUDY FROM A PHYSICS DIDACTIC LABORATORY IN DISUSE

Natan Trovó Lino , Eugenio Maria de França Ramos , Bernadete Benetti 1 2 3

1 USP / Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências, natan.lino@usp.br UNESP / Campus Rio Claro / Instituto de Biociências e LaPEMID CEAPLA,

2,3 2 eugenio.ramos@unesp.br, bernadete.benetti@unesp.br 3

## Resumo

Apresentamos parte de um estudo sobre materiais didáticos experimentais para o Ensino de Física, tendo como lócus o laboratório de uma escola da Educação Básica localizada no município de Rio Claro (SP, Brasil). O intuito da pesquisa foi, além do levantamento dos materiais encontrados no laboratório e sua caracterização, investigar evidências de mudanças ocorridas nos currículos de Física da Educação Básica tomando por base a alterações de enfoque de tópicos de 'Mecânica dos Fluidos'. Para o levantamento e registro dos materiais existentes no laboratório da escola, e análise das coleções didáticas, foi realizada uma pesquisa qualitativa, exploratória e documental. O estado de conservação dos materiais evidencia seu pouco uso nas atividades de ensino, desvelando preferências de conteúdos e aspectos da experimentação didática na História do Ensino de Física no nível médio. As mudanças curriculares no Ensino de Física possivelmente foram um dos fatores que contribuíram para o desuso de equipamentos de Mecânica dos Fluídos do laboratório didático nos dias atuais.

Palavras-chave : Experimentos didáticos; Laboratório de Física; Livros Didáticos; Currículos; Mecânica dos Fluidos.

## Abstract

We present part of a study on experimental didactic materials for Physics Teaching, having as locus the laboratory of a Basic Education school located in the city of Rio Claro (SP, Brazil). The purpose of the research was, in addition to the survey of the materials found in the laboratory and their characterization, to investigate evidence of changes in the Basic Education Physics curricula based on changes in the focus of 'Fluid Mechanics' topics. For the survey and registration of the existing materials in the school laboratory, and analysis of the didactic collections, a qualitative, exploratory and documentary research was carried out. The state of conservation of the materials shows its little use in teaching activities, unveiling content preferences and aspects of didactic experimentation in the History of Physics Teaching at the secondary level. Curricular changes in Physics Education were possibly one of the factors that contributed to the disuse of Fluid Mechanics equipment in the didactic laboratory today.

Keywords : Didactic experiments; Physics Laboratory; Textbooks; Resumes; Fluid Mechanics.

## Introdução

É comumente difundido entre pesquisadores e educadores que atividades experimentais são importantes para o processo de ensino e aprendizagem, sobretudo quando falamos em Ensino de Física (GASPAR, 2014; RABONI, 2002). Entretanto, quando docentes são questionados a respeito das causas de não utilizarem atividades experimentais em suas aulas, apontam como uma das principais deficiências a falta de espaço adequado e materiais (GASPAR, 2014). Tais justificativas, embora aparentemente plausíveis, não representam adequadamente o que observamos em nosso trabalho.

Nossa pesquisa focaliza o estudo de materiais didáticos para o Ensino de Física, tendo como lócus o laboratório didático de uma escola da Rede Pública Estadual de Educação Básica da cidade de Rio Claro (SP). No laboratório didático estudado encontramos uma quantidade significativa de materiais experimentais, em variados estados de conservação, muitos dos quais empilhados de maneira desorganizada e sujos com pó e ferrugem.

- O prédio atual da escola começou a ser construído em meados de 1945 e foi inaugurado em outubro de 1949, tendo ainda em sua estrutura atual os laboratórios para as disciplinas científicas (Física, Química e Biologia). A situação do laboratório de Física nos chamou a atenção como um foco de trabalho para um estudo dos materiais encontrados.

Retratamos aqui parte do trabalho de reconhecimento, que se concentrou no registro e na análise dos diferentes materiais encontrados. Tal estudo se constituiu como uma pesquisa qualitativa (LÜDKE e ANDRÉ, 2013). Com base nas ideias de Gonsalves (2007), consideramos que a pesquisa se caracteriza também como exploratória, tendo como procedimento de coleta de dados a pesquisa de campo e documental.

Foram identificados no laboratório diferentes experimentos de Física, dentre eles aparatos de Mecânica dos Fluidos com sinais de pouco ou nenhum uso, apesar de possivelmente estarem na escola há algumas décadas. Apresentamos um aprofundamento de tal estudo, analisando evidências de mudanças ocorridas nos currículos de Física da Educação Básica tomando por base o desaparecimento de tópicos de 'Mecânica dos Fluidos'.

## Objetivos

Estudar aspectos das alterações do Ensino de Física na Educação Básica, tomando por base a análise de experimentos e livros didáticos como evidência das mudanças curriculares, particularmente no tópico 'Mecânica dos Fluídos'.

## Materiais e Métodos

Em vista das características do trabalho desenvolvido, entendemos que o mesmo se caracterizou como uma pesquisa de cunho qualitativo, exploratório e também de campo e documental (LÜDKE; ANDRÉ, 2013; GONSALVES, 2007).

Iniciamos em abril de 2016 um processo de limpeza e identificação de materiais, e a tentativa de recuperação do laboratório de Física como espaço didático. Com respeito aos materiais, concentramo-nos inicialmente na limpeza e registros fotográficos. Depois de limpos, os materiais foram numerados, para elaboração de um catálogo, e embalados em sacos plásticos para evitar a poeira. Posteriormente foram organizados nas estantes e nos armários do laboratório.

Embora a maioria dos materiais estivesse bastante empoeirada, após a limpeza, foi possível, na primeira verificação, perceber que alguns deles estavam deteriorados (apresentando ferrugem, cupins, fungos e peças quebradas ou incompletas), mas alguns pareciam estar novos e intactos, como grande parte dos materiais de Mecânica dos Fluidos. No trabalho de seleção e identificação dos materiais nos deparamos com uma variedade notável de um aparato bastante incomum, a princípio desconhecido por nós, indicado nas Fotos 1 (a), (b) e (c).

Fotos 1 (a), (b) e (c): Areômetro de Nicholson em 3 versões diferentes encontradas. Os registros fotográficos foram feitos sem que ainda soubéssemos do que se tratava.

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Fonte: Acervo LaPEMID (2016).

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Em outra frente de trabalho, no acervo da biblioteca da Universidade, no campus de Rio Claro (SP), buscamos referenciais teóricos para obter informações sobre as aplicações e o funcionamento dos materiais, pesquisando livro a livro na área de Física. No caso do areômetro tivemos alguns resultados promissores, ao localizá-lo na edição de 1953 do livro 'Física: 1º Livro - Ciclo Colegial', do autor Aníbal Freitas. Dessa forma, pudemos identificar o aparato como o Areômetro de Nicholson , e assim descobrimos que se tratava de um experimento utilizado para determinar a densidade de sólidos.

Ao todo foram encontrados mais de 70 aparatos experimentais referentes a Mecânica dos Fluidos, dentre eles alguns materiais não usuais para o Ensino de Física atual, como o Areômetro de Nicholson. A partir desta biografia, identificamos outros materiais experimentais de Física que também aparecem em livros mais antigos, contemporâneos de Freitas (1953), como Gomes Filho (1960), mas que não estão presentes nas coleções de livros didáticos publicadas atualmente, evidenciando uma possível mudança nos currículos de Física.

Neste trabalho analisamos as evidências de mudanças curriculares, partindo de suas influências em livros didáticos. Como base para a comparação consideramos, particularmente nos tópicos classificados como 'Mecânica dos Fluídos', a coleção de Aníbal Freitas, 'Física: 1º Livro - Ciclo Colegial' (1953), e três coleções contemporâneas aprovadas no Programa Nacional do Livro Didático 2018: 'Física: Mecânica, 1º ano' (BONJORNO et al., 2016), 'Física: interação e tecnologia, 1º ano' (FILHO; TOSCANO, 2016) e 'Física para o ensino médio: Mecânica, 1º ano' (KAZUHITO; FUKE, 2016).

Os conteúdos de Mecânica dos Fluidos presentes nestes livros foram comparados com os conceitos detalhados por Nave (2016), por meio de seus

detalhados mapas conceituais. Tal material teórico, por conter uma grande variedade de assuntos de Física, é conveniente para nosso trabalho, uma vez que engloba todos os conteúdos de Mecânica dos Fluidos presentes nas coleções contemporâneas analisadas e muitos tópicos comumente abordados no ensino superior.

## Resultados e Discussão

Identificamos que o livro de Aníbal Freitas (1953), utilizado para subsidiar nosso trabalho, descreve estar de acordo com os programas oficiais da época: portarias nº 966, de 2 de outubro de 1951, e nº 1045, de 14 de dezembro de 1951, do Ministério da Educação e Saúde. Ou seja, representa o currículo do nível Colegial daquele tempo (correspondente ao atual Ensino Médio) e pode ser um dos fatores que explicam a existência de tais materiais no laboratório da escola, visto que a aquisição dos materiais deve ter sofrido influência direta dos conteúdos previstos pelos programas da época.

Nas coleções contemporâneas, verificamos que grande parte dos conteúdos, presentes no livro de 1953, desapareceram dos livros didáticos atuais, inclusive qualquer menção ao aparelho 'areômetro', seja na montagem de Nicholson ou em outras variações. Além disso, ao estudar o Currículo do Estado de São Paulo (2011), percebemos que conceitos como 'densidade' sequer aparecem nos Conteúdos ou Habilidades de Física do Ensino Médio.

Apresentamos a seguir os conteúdos de Mecânica dos Fluidos presentes nas obras analisadas que puderam ser identificados nos mapas conceituais de Nave (2016) - destacados em verde.

## Física: 1º Livro - Ciclo Colegial, Freitas (1953)

Em termos de conteúdos, o livro de Freitas (1953) se mostrou bastante completo, abordando grande parte dos assuntos de 'Mecânica dos Fluidos' presentes na obra de Nave (2016).

De acordo com as portarias nº 1.045 (de 14 de dezembro de 1951) e nº 966 (de 2 de outubro de 1951), as quais o livro de Freitas (1953) se adequava, era previsto que assuntos como '[...] densidade e peso específico; massa específica da água, determinação do volume de um corpo insolúvel; determinação da densidade dos corpos sólidos e líquidos, areômetros [...]' (BRASIL, 1952, p. 74) integravam os planos de desenvolvimento dos programas mínimos de ensino secundário e respectivas instruções metodológicas . Ou seja, havia a cobrança curricular de que tais assuntos fossem abordados na Educação Básica da época.

Importante mencionar que mesmo Nave (2016) apresentando uma grande variedade de assuntos (teóricos e experimentais) de Física em seu trabalho, ainda assim não foram identificados alguns conteúdos, como é o caso dos areômetros e suas aplicações. Percebemos que, com o passar dos anos, boa parte dos conceitos indicados por Nave foram desaparecendo dos livros didáticos de Física.

Figura 1: Mapa de Nave (2016) demarcado em verde com os conteúdos de Freitas (1953).Fonte: Nave (2016). Adaptação e tradução nossa.

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## Física: Mecânica - 1º ano, BONJORNO et al. (2016)

Nesta obra, assuntos como massa específica e densidade se resumem, por exemplo, apenas a uma sucinta explicação e ao cálculo matemático dessas grandezas, com maior enfoque a corpos sólidos e sem referência a experimentos, ao contrário do livro de Freitas (1953), que traz uma grande abordagem de tópicos da Mecânica dos Fluidos e tipos de densidade, densímetros e areômetros. Observou-se no livro de Bonjorno et al (2016) o predomínio de conteúdos derivados de Pressão e Princípio de Pascal (NAVE, 2016).

## FÍSICA: INTERAÇÃO E TECNOLOGIA - 1º ano, GONÇALVES FILHO e TOSCANO (2016)

Identificamos, neste caso, que o livro traz somente um capítulo intitulado 'Estática dos Fluidos', ainda mais sucinto que o livro de Bonjorno et al (2016), em termos de conteúdos de Mecânica dos Fluidos. Como o título do capítulo sugere, o livro se propõe a tratar assuntos de hidrostática, excluindo, em geral, assuntos relacionados à hidrodinâmica.

## FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO: Mecânica - 1º ano, KAZUHITO e FUKE (2016)

A abordagem sobre mecânica dos fluidos no livro de Kazuhito e Fuke (2016) se restringe ao último capítulo de sua última unidade (Unidade 4). Como no caso do livro de Gonçalves Filho e Toscano (2016), esta obra também exclui de seu corpo os assuntos referentes à hidrodinâmica, que de acordo com a divisão de seus temas deveria compor a Unidade 3, onde são tratados assuntos de dinâmica.

Ressaltamos ainda o papel secundário que os autores implicitamente dão à mecânica dos fluidos ao resumirem tanto o assunto (retratando brevemente apenas

a hidrostática) e o apresentarem apenas no último capítulo, uma vez que, provavelmente, poucos professores chegariam neste tópico, caso seguissem sequencialmente os capítulos do livro no decorrer do ano letivo.

## Aspectos em comum das coleções estudadas

Para ilustrar os tópicos em comum entre as coleções didáticas estudadas, elaboramos a Figura 2, onde destacamos os conteúdos de Mecânica dos Fluidos que aparecem, simultaneamente, em todas as quatro coleções anteriormente analisadas.

Figura 2: Mapa de Nave (2016) demarcado em verde com os conteúdos em comum entre as coleções didáticas estudadas.Fonte: Nave (2016). Adaptação e tradução nossa.

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Percebemos uma grande importância dada aos tópicos relacionados a Pressão e Princípio de Pascal , ao passo que assuntos correlatos a Tensão da Parede e Força de Arrasto são, de maneira geral, temas secundários.

Atualizar e modificar livros didáticos e os currículos oficiais com o passar dos anos é uma necessidade plausível . No entanto, no que tange ao conteúdo de Mecânica dos Fluídos, tal revisão tornou os currículos e, por consequência, as coleções didáticas cada vez mais pobres em termos conceituais. Assuntos como Força de Arrasto , Tensão da Parede , Energia Interna e Lei de Poiseuille são tão significativos para a Física quanto Pressão e Princípio de Pascal , e, portanto, também são pertinentes para a Educação Básica.

## Currículo do Estado de São Paulo, São Paulo (2011)

O Currículo do Estado de São Paulo apresenta um quadro de conteúdos e habilidades em Física onde explicita muitos tópicos a serem abordados nas aulas de Física. No entanto, ao pretender listar conteúdos, deixa muitas questões em aberto, como assuntos relacionados à Mecânica dos Fluidos. Ao contrário do currículo da

década 50, que contempla a maioria dos tópicos de 'Mecânica dos Fluidos' apresentados no trabalho de Nave (2016) e expressos no livro de Freitas (1953), o Currículo do Estado de São Paulo se resume, quanto aos assuntos correlatos à 'Mecânica dos Fluidos', a apenas 'Condições para o equilíbrio de objetos e veículos no solo, na água ou no ar, caracterizando pressão, empuxo e viscosidade' e 'prensas hidráulicas', contemplando apenas 4 dos 25 tópicos de Fluidos indicados nos mapas conceituais de Nave (2016), sendo eles: Pressão , Pressão Hidráulica , Empuxo e Viscosidade . Vale ressaltar que o termo 'Mecânica dos Fluidos' não aparece no documento.

De acordo com o documento, são 'apresentados elementos para subsidiar os professores em suas escolhas e práticas' (SÃO PAULO, 2011). Dessa forma, o documento atribui ao professor autonomia para delinear parte dos assuntos a serem abordados em sala. Ou seja, isso implicará que dificilmente o docente optará por dar aulas de determinados assuntos (ou se aprofundar neles) se, em sua formação, foram deficitários em alguns assuntos, como a Mecânica dos Fluidos.

Importante salientar que as mudanças ocorridas nos currículos oficiais (e consequentemente nos manuais didáticos acessíveis ao professor), ao privilegiarem determinados assuntos e retirarem outros, podem também ter sido um dos fatores determinantes para o desuso de certos materiais didáticos do laboratório (como o areômetro que encontramos) e também do próprio espaço, já que perderam sua utilidade perante os novos currículos.

## Considerações Finais

Com o apoio da direção da escola, foi possível realizar uma pesquisa de materiais didáticos em um laboratório didático de Física desativado. O trabalho foi além da reorganização do espaço e dos materiais, permitindo estudar, a partir dos aparatos presentes no laboratório, evidências de mudanças curriculares e empobrecimento de conteúdos (particularmente de Mecânica dos Fluídos).

Ao investigar materiais experimentais em um laboratório didático com pouco uso, em uma escola de Educação Básica, constatamos que ao longo do tempo alguns assuntos e experimentos, como o Areômetro de Nicholson, foram caindo em desuso. Tal situação evidencia a 'alteração do conteúdo ensinável', como consequência de um redirecionamento curricular, privilegiando outros assuntos. Isso possivelmente implicou também no abandono destes experimentos como práticas de laboratório para o Ensino de Física.

Analisando a situação do laboratório didático de Física e de seus materiais, observamos que algumas das razões mencionadas por professores para a não utilização de laboratórios didáticos com atividades experimentais, como falta de espaço adequado e materiais, não foram observadas na escola estudada.

Consideramos que os saberes disciplinares e curriculares, apontados por Gauthier (1998), são expressos nos conteúdos da formação inicial e nos manuais didáticos. Ao estudar livros e materiais experimentais antigos e contemporâneos, constatamos que alguns assuntos desapareceram no Ensino de Física da Educação Básica, ao comparar as décadas de 1950 com a de 2010. Os livros didáticos, vetores da difusão do conhecimento curricular, evidenciam que alguns conteúdos 'perderam sua utilidade escolar'.

No caso de tópicos de Mecânica dos Fluídos, o pouco uso de laboratório parece não decorrer apenas de uma mudança metodológica (predomínio de aulas expositivas), mas principalmente de mudanças curriculares. Além disso, professores podem deixar de fazer uso de atividades experimentais por não dominarem o conteúdo e sentirem-se inseguros, corroborando para o abandono do laboratório e até mesmo o esquecimento de alguns materiais experimentais.

- O laboratório didático passou a ser visto apenas de maneira funcional, e não mais um ambiente para cultivar a cultura científica. O que não for de uso no momento, ou seja, sem funcionalidade curricular ou conceitual, acaba por virar 'lixo didático' para as gerações seguintes.

Observamos no acervo estudado outros materiais ainda não identificados, com potencial para novos estudos, de forma a caracterizar experimentos que não são mais usuais nas aulas de Física. A pesquisa realizada evidencia, também, que o estudo de locais e materiais em desuso podem oferecer grandes contribuições para entender parte da história e da problemática da metodologia de Ensino de Física.

## Agradecimentos

Ao apoio do LaPEMID CEAPLA IGCE - UNESP, campus de Rio Claro (SP).

## Referências

BONJORNO, J. R. et al. FÍSICA : Mecânica, 1º ano. 3ª ed. São Paulo: Editora FTD, 2016.

BRASIL. Portaria nº 1.045, de 14 de dezembro de 1951. Expede os planos de desenvolvimento dos programas mínimos de ensino secundário e respectivas instruções metodológicas . Diário Oficial [dos Estados Unidos do Brasil], Brasília, DF, 22 fev. 1952. Seção I, p. 65-84.

FREITAS, A. Curso de física : 4ª série - mecânica, barologia, termologia. 3ª ed. São Paulo: Edições Melhoramentos, 1953.

GASPAR, A. Atividades experimentais no ensino de Física: Uma nova visão baseada na teoria de Vigotski. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2014.

GAUTHIER, C. et al. Por uma teoria da Pedagogia: pesquisas contemporâneas sobre o saber docente. Ijuí: Ed. UNIJUÍ, 1998.

GOMES FILHO, F. A. Física para o primeiro ano colegial . 22ª ed. São Paulo, SP: Companhia Editora Nacional, 1960.

GONÇALVES FILHO, A. e TOSCANO, C. FÍSICA : Interação e Tecnologia, 1º ano. 2ª ed. São Paulo: Editora Leya, 2016.

GONSALVES, E. P. Conversas sobre iniciação à pesquisa científica . Campinas, SP: Alinea. 2007.

KAZUHITO e FUKE. Física para o Ensino Médio , 1º ano. 4ª ed. São Paulo: Editora Saraiva, 2016.

LÜDKE, M. e ANDRÉ, M. E. D. A. Pesquisa em educação: abordagens qualitativas . Rio de Janeiro, EPU, 2013.

NAVE, R. HyperPhysics . 2016. Disponível em: &lt;http://hyperphysics.phyastr.gsu. edu/hbase/&gt;. Acesso em: 15 ago. 2019.

RABONI, P. C. A. Atividades práticas de ciências naturais na formação de professores para as séries iniciais . Tese (Doutorado em Educação) Faculdade de Educação, Universidade Estadual de Campinas, Campinas. 2002.

SÃO PAULO (SP). Secretaria da Educação. Currículo do Estado de São Paulo : Ciências da Natureza e suas Tecnologias. São Paulo, 2011.