ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DE FÍSICA NOS ANOS FINAIS DO ENSINO FUNDAMENTAL: FRAGMENTOS DE UMA FORMAÇÃO CONTINUADA

## ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DE FÍSICA NOS ANOS FINAIS DO ENSINO FUNDAMENTAL: FRAGMENTOS DE UMA FORMAÇÃO CONTINUADA

## EXPERIMENTAL ACTIVITIES OF PHYSICS IN THE FINAL YEARS OF ELEMENTARY SCHOOL: FRAGMENTS OF A TEACHER'S CONTINUING EDUCATION PROJECT

## Fernanda Teresa Moro 1 , Maria Madalena Dullius 2

1 Universidade do Vale do Taquari - Univates/ Doutoranda em Ensino/

fernanda.moro@universo.univates.br Universidade do Vale do Taquari - Univates/madalena@univates.br

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## Resumo

O ensino da Física, em especial nos anos finais do Ensino Fundamental, deve aproximar os estudantes dos conhecimentos que abordam os fenômenos físicos, partindo de situações que favoreçam as intervenções de ações e inferências em torno do objeto de estudo: um modelo de ensino que proporcione ao estudante movimentarse nos caminhos entre o fazer e compreender. Este trabalho apresenta fragmentos de uma formação continuada envolvendo atividades experimentais voltadas à Física nos anos finais do Ensino Fundamental, que foi desenvolvida com professores de Ciências do município de Erechim, Rio Grande do Sul, parte do doutoramento da autora principal. A proposta contemplou a exploração e discussão de possibilidades de atividades experimentais, que abordem os conceitos de Física, propostos pela BNCC. Partindo de uma concepção construtivista, as atividades desenvolvidas permitem ao professor o uso de atividades experimentais e simulações computacionais, tanto para iniciar a explicação de um conteúdo, quanto para complementá-la. É nesse sentido que o trabalho com as atividades experimentais e simulações computacionais têm potencial de associação, rompendo com a visão de compartimentos fechados das disciplinas do currículo escolar. A formação continuada é tão importante quanto a formação inicial, pois permite o compartilhamento de experiências, construção e atualização dos saberes, assim potencializando a prática docente.

Palavras-chave : Formação continuada; Atividades experimentais; Ensino de Ciências; Ensino Fundamental; Ensino de Física.

## Abstract

The teaching of Physics, especially in the final years of Elementary School, must approximate the students to the knowledge concerning physical phenomena, starting from situations that favor active interventions and interferences over the object of study - a teaching model which provides students with the opportunity of moving between the paths of doing and understanding. The present work exhibits fragments of a teacher's continuing education project involving experimental activities focused on the subject of Physics during the final years of Elementary School, which was developed with the participation of Science teachers from the municipality of Erechim, in the state of Rio Grande do Sul. Such work constitutes part of the Ph.D. research developed by

the main author. The proposal contemplated the exploration and the discussion over the possibilities of experimental activities that tackle the concepts of Physics proposed by BNCC. Based on a constructivist conception, the developed project allows the teacher to use experimental activities and computer simulations, so much as to start the explanation of contents as to complement it. It is in this sense that working with such experimental activities and computer simulations have the potential of generating an association between school subjects, breaking up with the view of isolated compartments of disciplines in the school curriculum. The continuing education of teachers is as important as their initial formation, since it allows sharing of experiences, building, and updating of knowledge, thus potentializing the teaching practice.

Keywords : Teacher's continuing education; Experimental activities; Teaching of Sciences; Elementary school; Physics teaching.

## Introdução

A Física é uma ciência que permite o conhecimento das leis gerais da natureza que regem muitos dos fenômenos que ocorrem tanto no meio no qual o estudante está inserido, quanto no Universo ao qual pertence. Por que, então, muitas vezes, a forma como a Física é abordada nas escolas não está relacionada a essas situações vivenciais dos estudantes? Qual a importância dessa ciência para os seres humanos? Uma resposta sintética e sucinta para tal questão é quase impossível, devido à importância da Física no cotidiano.

A Física, de um modo especial, precisa deixar de ser trabalhada apenas de forma teórica, em que o aluno apenas seja um receptor de conteúdos que são por ele memorizados. Faz-se necessário um ensino de Ciências que permita ao estudante fazer explorações e investigações e dentre as possibilidades de atividades que permitem a exploração por parte dos estudantes estão as atividades experimentais e as simulações computacionais. Pena e Filho (2009) destacam que, em contato com professores em exercício, foi possível constatar que propostas envolvendo a experimentação ainda se encontram distantes dos trabalhos realizados em grande parte das escolas, indicando a necessidade de realização de novos estudos que visem a melhorar as articulações e propiciar um aprofundamento das discussões dessa temática, buscando a efetiva implementação dessas propostas nos diversos ambientes escolares.

Ao analisar o ensino de Ciências nos Anos Finais do Ensino Fundamental desenvolvido de forma teórica, que se perpetua do mesmo modo ao longo do Ensino Médio (RICARDO; FREIRE, 2007), pensa-se em possibilidades que permitam modificar esse cenário. Uma dessas propostas, acredita-se, está vinculada com a formação continuada para os professores. Silva (2006) reitera essa realidade ao mencionar que, em relação às unidades temáticas propostas na BNCC e às habilidades necessárias a elas para o ensino de Ciências, observa-se o planejamento e execução de experimentos, bem como a necessidade de um direcionamento especial para as áreas de Física e Química nos Anos Finais do Ensino Fundamental, pois nessa etapa da escolarização os alunos são capazes de estabelecer relações ainda mais profundas entre a ciência, a natureza, a tecnologia e a sociedade.

Portanto, este trabalho tem por objetivo apresentar, como um relato de experiência, parte de uma proposta de formação continuada para professores de Ciências dos Anos Finais do Ensino Fundamental, tendo em vista os novos direcionamentos propostos pela Base Nacional Comum Curricular - BNCC (Brasil, 2017). A proposta contempla o uso de atividades experimentais e simulações computacionais que permitam a interação do estudante, tendo o professor como mediador do processo. A proposta foi desenvolvida durante o segundo semestre de 2019 com um grupo de 10 professores do município de Erechim, RS, e faz parte do doutoramento da autora principal. A metodologia Design-Based Research 1 - DBR foi usada durante os encontros.

## A atividade experimental e o Ensino de Ciências

O ensino de Ciências, em algumas instituições de ensino, caracteriza-se pela ausência de experimentação ou aulas de laboratório, tanto com materiais concretos, quanto com recursos tecnológicos. Por isso, a utilização de atividades experimentais tem sido investigada no Brasil nas últimas décadas. Segundo Borges (2002), os professores acreditam que a introdução de atividades experimentais seja relevante no processo de ensino e de aprendizagem. Entretanto, essas atividades, muitas vezes, não são implementadas. De acordo com Carlos et al. (2009), as atividades experimentais ainda não se consolidaram na prática da maioria dos professores de ciência.

Conforme salientam Coelho et al . (2008), a falta de apoio material e pedagógico das escolas para o desenvolvimento de metodologias que envolvam atividades experimentais investigativas e as limitações na formação acadêmica do professor referentes à experimentação são fatores que contribuem para a ausência ou realização não sistemática de experimentação na realidade escolar do ensino de Ciências nos níveis Fundamental e Médio.

Diante da realidade defrontada no ensino da Física, urge a necessidade da busca de novas práticas, que aliem o conteúdo com ao dia a dia dos estudantes. Uma sugestão na busca por essas novas práticas está relacionada às atividades experimentais e as tecnologias ( softwares , simuladores), como uma estratégia no ensino de Física. Thomaz (2000) afirma que, durante as atividades experimentais, os alunos têm a oportunidade de desenvolver habilidades e competências, como a divisão de tarefas, responsabilidade individual e com o grupo, negociação de ideias e diretrizes para a solução dos problemas.

As atividades experimentais podem ser desenvolvidas de diversos modos, com diferentes enfoques, permitindo que o professor trabalhe vários tipos de competências e habilidades de seus alunos. Esses enfoques abrangem desde a mera observação por parte do aluno, por exemplo, até a sua participação efetiva na escolha da atividade, do problema a ser solucionado e do procedimento experimental a ser adotado, conforme é destacado por autores como Borges (2002) e Rosa (2003).

Tais atividades experimentais investigativas representam uma estratégia para permitir que os alunos ocupem uma posição mais ativa no processo de construção do conhecimento e que o professor passe a ser mediador ou facilitador desse processo. O professor deve ter a capacidade de proporcionar a participação dos estudantes em todas as etapas da investigação. Suart e Marcondes (2008) afirmam que, se o estudante tem a oportunidade de acompanhar e interpretar as etapas da investigação, conseguirá elaborar hipóteses, testá-las e discuti-las, privilegiando o desenvolvimento de diversas habilidades cognitivas e o raciocínio lógico.

- O papel do professor na atividade experimental investigativa - não só em Física, mas nas mais diversas disciplinas - é auxiliar os alunos na busca das explicações, negociar estratégias de soluções para o problema, questionar as ideias dos alunos, incentivar a criatividade; ou seja, ser um mediador entre o grupo e a tarefa, intervindo nos momentos em que há indecisão, falta de clareza ou consenso. Segundo Carvalho, Azevedo e Nascimento (2006), as atividades investigativas (práticas ou teóricas) permitem levar o estudante a pensar, a debater, a questionar, a agir, a justificar suas ideias e aplicar seus conhecimentos, permitindo sua maior autonomia.

Veit e Teodoro (2005) consideram que a introdução de tecnologias no ensino da Física por meio de simulações possibilita uma melhor compreensão do conteúdo e contribui para o desenvolvimento cognitivo, em geral. Muitas simulações baseadas em modelo da realidade permitem que o estudante faça alterações de valores das variáveis ou parâmetros de entrada, observando as alterações nos resultados.

- O trabalho com tecnologias computacionais pode, dessa forma, complementar as atividades experimentais realizadas. A simulação é um recurso que se apropria de modelos teóricos da realidade, de observações do mundo real. As simulações, por sua vez, não podem substituir a atividade experimental e o uso do laboratório. No ensino, eles são importantes para que o estudante compreenda a atividade científica. Veit e Teodoro (2005) destacam que as iniciativas para de criar material didático adicional são bem vindas, buscando dar suporte ao uso de softwares educacionais. É nesse cenário que se pensou a utilização das simulações computacionais com os simuladores PhET Interactive Simulation , da Universidade do Colorado (EUA).

## A formação continuada proposta

A metodologia abordada neste trabalho é qualitativa. A escolha por esta abordagem justifica-se pela necessidade de analisar, interpretar, explicar e compreender as interações entre sujeitos e objeto de estudo. Para a abordagem da pesquisa, optou-se pela metodologia de investigação e pesquisa conhecida como DBR. Investigações que acompanham tal viés são entendidas por Ponte et al . (2016, p. 77) como aquelas em que '[...] estudam-se intervenções educacionais tendo em vista promover certas aprendizagens ou mudanças sistêmicas e compreender os processos que lhes estão subjacentes'. Segundo os autores, ela '[...] permite compreender melhor os processos de mudança que decorrem das intervenções realizadas [...]' (PONTE et al. , 2016, p. 78) e procura superar a dicotomia entre pesquisa qualitativa e quantitativa, com investigações que têm o processo centrado na busca de soluções práticas e inovadoras para os problemas da educação.

Assim, todo processo formativo desta pesquisa é estruturado com intuito evolutivo dos métodos de ensino das Ciências, buscando um modelo de formação que inclui a interação e acompanhamento aos professores em sala de aula. Procurou-se problematizar, com professores do Ensino de Ciências, a abordagem de conceitos de Física por meio de simulações computacionais e atividades experimentais com abordagem investigativa, construindo coletivamente uma proposta diferenciada para o ensino de Ciências nos Anos Finais do EF. A problemática pensada foi 'como explorar, com um grupo de professores, os conteúdos de Física nos Anos Finais do Ensino Fundamental por meio de atividades experimentais?'.

Isso justifica uma abordagem de pesquisa DBR, porque se pretende propor aos professores apoio no decorrer dos encontros e em seu ambiente natural, possibilitando constantes discussões sobre a condução das atividades experimentais e, consequentemente, identificar quais as principais mudanças nas diferentes etapas '[...] realizadas em vários ciclos de experimentação [...]' (PONTE et al. , 2016, p. 95) e assim perceber como o professor evolui no processo de conduzir atividades experimentais.

Santiago (2018, p. 37) destaca que, ao término de uma investigação com metodologia DBR, o intuito

[...] não é apenas produzir mais teorias e apresentá-las em âmbito acadêmico, mas ao produzi-las, poder contribuir para a melhoria da práxis dos sujeitos participantes, bem como, revisar e refinar as teorias que lastreiam a pesquisa na qual ela está sendo aplicada.

Logo, com as intervenções em desenvolvimento, espera-se contribuir, mesmo que de forma singela, na concepção e prática dos professores.

Portanto, este trabalho segue uma concepção científica construtivista no decorrer de todo processo formativo, em que há a escuta atenta aos sujeitos. A proposta para os encontros de formação com todo o grupo contemplou a problematização de atividades que vinham ao encontro das necessidades do grupo, replanejadas para seu contexto. A formação continuada foi desenvolvida em torno das seguintes questões norteadoras: a) Como auxiliar professores na utilização de atividades experimentais e simulações em suas aulas de Ciências?; e b) Como desenhar e redesenhar sequências de atividades que favoreçam o ensino de ciências, considerando o uso de simulações e atividades experimentais?

Segundo Souza, Pinto e Costa (2009), a formação continuada é tão importante quanto a formação inicial, pois permite o compartilhamento de experiências, a construção e a atualização dos saberes, o que potencializa a prática docente. Nesse sentido, a formação continuada proposta é uma tentativa de romper com o paradigma negativo em relação às Ciências, abordando a Física para além de cálculos matemáticos, com um olhar mais dinâmico, por meio de atividades experimentais investigativas e simulações computacionais. Durante os encontros, que aconteceram no segundo semestre de 2019, foram realizadas com o grupo de professores discussões a respeito do uso de atividades experimentais e simulações computacionais durante as aulas de ciências dos Anos Finais do Ensino Fundamental. Foram oportunizadas atividades experimentais promovendo o levantamento de

hipóteses, discussões e conclusões a respeito delas e de sua inserção em uma aula de Ciências.

As atividades propostas na formação são embasadas em uma perspectiva investigativa/construtivista, perpassando por algumas etapas: primeiramente, é instigado o levantamento e a discussão de hipóteses acerca do tema a ser estudado, na busca por respostas a questões propostas inicialmente pelo formador, o que está aliado a um planejamento para a realização da atividade prevista. A etapa seguinte consiste na realização da atividade experimental ou simulação por parte dos participantes. Finalmente, ocorre a discussão e retomada das hipóteses iniciais, trajetos percorridos para conseguir realizar a prática experimental, relação com outras situações semelhantes e possíveis conceitos, além de uma síntese das principais ideias construídas.

Em resumo, a formação continuada com professores foi planejada em dois momentos. Inicialmente, encontros presenciais com todo grupo de professores para discutir e explorar diferentes atividades experimentais e uso de tecnologias. O segundo momento foi de acompanhamento em suas escolas, reforçando o papel de colaboradora, auxiliando os professores no planejamento e desenvolvimento de suas aulas, para que a formação seja algo significativo na prática e que possibilite a inserção de atividades experimentais investigativas para o ensino de Ciências. Fragmentos do primeiro momento serão descritos neste trabalho.

## Atividades desenvolvidas na formação continuada

A fim de permitir debates junto ao grupo de professores acerca da utilização das atividades experimentais e computacionais durante as aulas de Ciências nos Anos Finais do Ensino Fundamental, apresentaremos, na sequência, não toda a formação desenvolvida, mas um recorte focando nas atividades experimentais propostas ao grupo em cada um dos cinco encontros realizados (um encontro mensal de 4 horas), que aconteceram no segundo semestre de 2019. Aqui serão apresentados dois dos encontros.

Em um dos encontros, o objetivo foi explorar atividades que possam contribuir na aprendizagem de conceitos de transferência de energia térmica, com a integração entre atividades experimentais e simulações computacionais. No Quadro 1, são apresentados os conceitos, atividades e objetivos referentes a cada atividade.

Quadro 1 - Atividades realizadas durante a intervenção pedagógica

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Fonte: As autoras, (2020)

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Cabe destacar que o recurso computacional foi importante para que as professoras percebessem formas para explicar a condutibilidade térmica em materiais isolantes e condutores, comparando com o observado na atividade experimental. Também foi possível, com a simulação computacional, verificar a formação de correntes de convecção por meio da observação da escala de cores e da movimentação do ar, comparando com as análises feitas na atividade experimental. Ao término das atividades desse encontro, foi elaborado um mapa conceitual apontando possibilidades de exploração das atividades experimentais e das simulações computacionais, articulando, inclusive, com as outras disciplinas que compõem a áreas das ciências da natureza.

Outro encontro teve como objetivo explorar a importância da luz para as plantas, abrangendo, inclusive, sugestões de atividades que contemplem as cores na física, instrumentos ópticos e a formação de imagens na retina. No Quadro 2, são apresentadas algumas das atividades desenvolvidas.

Quadro 2 - Atividades propostas no encontro

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Fonte: As Autoras (2020)

Nesta atividade com o laser , também foi explorado o aquecimento da esfera. A transmissão de calor por convecção predomina, e o aumento da temperatura provoca aumento no movimento dos micro-organismos presentes na gota de água. A ideia do experimento foi apresentar aos alunos a quantidade de micro-organismos que

se acumulam em nossas mãos, para, então, enfatizar a importância de lavá-las durante o dia. Para isso, utilizamos uma amostra de água filtrada, obtida diretamente da torneira e armazenada em um vasilhame, e outra proveniente da lavagem das mão que manipularam dinheiro, por exemplo.

## Considerações finais

Faz-se necessário repensar a forma como o componente curricular de Ciências da Natureza vem sendo trabalhado nas escolas, principalmente nos Anos Finais do Ensino Fundamental, período em que são apresentados conceitos físicos importantes, que serão aprofundados no Ensino Médio. Parece haver uma crença enraizada sobre a matematização para trabalhar conceitos de Física no EF, o que contrapõe as propostas apresentadas pela BNCC para essa área do conhecimento.

A formação continuada aqui apresentada esteve centrada nas discussões e possibilidades da utilização de atividades experimentais e computacionais por parte dos professores de Ciências nos Anos Finais do Ensino Fundamental. É necessário refletir acerca do planejamento das aulas, que, não raramente, é encarada de forma isolada, poucas vezes oportunizando a discussão em conjunto e tampouco auxiliando no desenvolvimento de atividades em sala de aula. Pretendeu-se buscar maior aproximação entre pesquisador e professor, para que o diálogo entre ambos fosse constante, para incentivar e possibilitar ao professor integrar as atividades experimentais em sua rotina de planejamento para o ensino de Ciências.

Em 2020, nos encontros individuais, as atividades estão sendo planejadas e problematizadas colaborativamente, no ambiente escolar de cada professor, partindo das realidades de cada sujeito: na perspectiva construtivista, isso contribui para a qualificação da problematização, possibilitando ciclos de modificação, com intuito de melhorar o processo educacional. A relevância da referida proposta reside no acompanhamento e avaliação de sequências de tarefas com foco no uso de simulações computacionais e atividades experimentais e suas implicações no processo de ensino de ciências. Pesquisar meios de ampliação e fortalecimento do processo de ensino é tarefa de extrema importância para o contexto educacional. Nessa perspectiva, a formação continuada vem se destacando como possibilidade para o desenvolvimento de práticas docentes que contemplem as vicissitudes da atual sala de aula.

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