Diferentes abordagens didáticas de laboratório de Física

## DIFERENTES ABORDAGENS DE LABORATÓRIO DIDÁTICO DE FÍSICA: EVIDÊNCIAS A PARTIR DE ESTUDOS DE MATERIAIS EXPERIMENTAIS EM UM LABORATÓRIO COM POUCO USO.

Ricardo Costa Dobrowisch 1 , Eugenio Maria de França Ramos 2 , Natan Trovó Lino 3

Instituto de Geociências e Ciências Exatas / Licenciatura em Física e LaPEMID CEAPLA / UNESP, costa.dobrowisch@unesp.br 2 Instituto de Biociências/Departamento de Educação e LaPEMID CEAPLA/ UNESP, eugenio.ramos@unesp.br

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3 USP / Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências, natan.lino@usp.br

## Resumo

Apresentamos parte de um estudo sobre materiais didáticos experimentais para o Ensino de Física, tendo como foco o acervo de um laboratório didático 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 quanto ao enfoque do Ensino de Física no laboratório didático em períodos anteriores, a partir do estado de conservação de materiais e a variedade de exemplares. Para o levantamento e registro dos materiais existentes no laboratório da escola, e análise das coleções de livros didáticos, foi realizada uma pesquisa qualitativa, exploratória e documental. Embora atualmente em desuso na escola, o estudo dos materiais, particularmente o estado de conservação dos materiais experimentais trouxe evidencias consistentes quanto a utilização do laboratório didático em três diferentes possibilidades: o laboratório tradicional em pequenos grupos de trabalho, o laboratório de cátedra e o laboratório de projetos, conforme os modelos propostos nos trabalhos de Ferreira (1978) e Andrade (2010).

Palavras-chave : Experimentos Didáticos, Laboratório Didático, Tipos de Laboratório, Ensino de Física

## Abstract

We present part of a study on experimental didactic materials for Physics Education, focusing on the collection of a didactic laboratory of a Basic Education school located in the city of Rio Claro (SP, Brasil). The purpose of the research was, in addition to the survey of the materials found in the laboratory and their characterization, to investigate evidence regarding the focus of Physics Teaching in the didactic laboratory in previous periods, from the state of conservation of materials and the variety of specimens. For the survey and registration of the existing materials in the school laboratory, and analysis of the textbook collections, a qualitative, exploratory and documentary research was carried out. Although currently in disuse at school, the study of materials, particularly the state of conservation of experimental materials, brought consistent evidence regarding the use of the teaching laboratory in three different possibilities: the traditional laboratory in small work groups, the teaching laboratory and the laboratory of projects, according to the models proposed

in the works of Ferreira (1978) and Andrade (2010).

Keywords: Didactic Experiments, Didactic Laboratory, Types of Laboratory, Physics Teaching

## Introdução

Atividades experimentais no contexto de disciplinas científicas são consideradas importantes para o processo de ensino e aprendizagem, demonstrando ser um material didático positivamente valorizado por pesquisadores e educadores (GASPAR, 2014; RABONI, 2002). Entretanto, é frequente encontrarmos laboratórios didáticos fechados e com materiais com sinais de pouco uso, evidenciando que até mesmo docentes que reconhecem a importância do uso de atividades experimentais, não fazem uso deste recurso didático em suas aulas. Quando docentes são questionados a respeito das causas de não utilizarem atividades experimentais em suas aulas, apontam como deficiências a falta de materiais e de equipamentos (GASPAR, 2014). Justificativas que parecem plausíveis, à primeira vista, mas não representam adequadamente o que observamos na escola de Educação Básica desta pesquisa.

A escola escolhida possui um importante histórico de colaboração com a formação de professores, cooperando com a Universidade em projetos ou ainda em atividades de estágio supervisionado de estudantes de Licenciatura em Física. Com o apoio da direção da escola, iniciamos, desde abril de 2016 até 2019, um processo de identificação dos materiais e a tentativa de recuperação do laboratório como espaço didático para a disciplina de Física. Na mencionada escola encontramos um Laboratório Didático de Física em situação de desuso, com uma quantidade significativa de materiais experimentais em variados estados de conservação.

Durante nosso estudo sobre os materiais presentes no laboratório, identificamos também a quantidade e a variedade de cada aparato experimental. Percebemos que com tais dados seria possível discutir possíveis estratégias de uso do laboratório, conforme diferentes procedimentos de ensino, tomando como base as propostas sugeridas por Ferreira (1978) e Andrade (2010).

## Objetivos e perspectiva metodológica

Relatamos neste trabalho parte do estudo sobre materiais didáticos experimentais existentes em um laboratório de uma escola da Educação Básica do município de Rio Claro (SP), que se encontrava desativado.

Nossos objetivos foram: (a) analisar as condições de um laboratório didático de Física, (b) inventariar os materiais encontrados e (c) estabelecer as possíveis abordagens no laboratório em seu período, com base na quantidade e variedade dos materiais presentes no laboratório.

O estudo se caracterizou como qualitativo e exploratório (LÜDKE; ANDRÉ, 2013), tendo como procedimento de coleta de dados a pesquisa de campo (GONSALVES, 2007), uma vez que buscamos as informações diretamente no

acervo de materiais didáticos presentes no laboratório da escola.

## Os materiais e o Laboratório Didático

O trabalho foi desenvolvido em diferentes etapas e frentes. Inicialmente concentramo-nos na limpeza, numeração dos materiais e registros fotográficos, quando possível, com uma escala de referência em centímetros. Nessa etapa elaboramos um inventário sequencial, sem ainda nos preocuparmos em separar os materiais nas diferentes áreas da Física. Depois de limpos, os materiais foram etiquetados de acordo com a numeração do catálogo do inventário inicial e embalados em sacos plásticos. Posteriormente foram organizados nas estantes e nos armários disponibilizados pela direção da escola, na sala de preparação anexa ao laboratório didático.

Figura 1 Imagem de parte dos equipamentos após o processo de limpeza e catalogação foram embalados e armazenados na sala de preparação anexa ao espaço do Laboratório de FísicaFonte: Acervo LaPEMID (2018).

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Foram registrados e numerados no caderno de campo 1700 diferentes objetos, para os quais também foram feitos registros fotográficos com mais de 6000 imagens.

Ao analisar os materiais encontrados, identificamos aparatos de diferentes áreas da Física - tais como mecânica, óptica, termodinâmica e eletromagnetismo -, sendo que muitos deles ainda estavam em funcionamento, sobretudo os de mecânica, eletricidade e alguns instrumentos de medida. Alguns dos objetos encontrados não foram identificados até o momento, indicando experimentos não usuais e outros conteúdos.

Peças de artesanato, como bonecas de papel machê e alguns poucos materiais de geografia também foram encontradas (mas não registrados em nosso acervo de interesse), confirmando os depoimentos informais da direção da escola de que a sala já fora utilizada também para outras disciplinas, em função de sua não utilização para aulas práticas da disciplina de Física.

Aprimorando os primeiros registros, elaboramos uma planilha de identificação a partir das fotos, indicando, quando puderam ser reconhecidos, o nome dos

materiais, uma breve descrição, novo número de identificação, a perspectiva da foto e o estado de preservação - se estavam em funcionamento ou danificados - em qual área da Física poderiam ser relacionados e, caso encontrado, material bibliográfico com indicação de seu modo de funcionamento, como mostramos no Quadro 1 de maneira simplificada apenas para dois dos materiais encontrados. Importante mencionar que o Quadro 1 é uma versão simplificada, uma vez que algumas linhas em branco foram omitidas nesta reprodução para simplificar sua apresentação neste trabalho.

No caso de materiais danificados, consideramos três diferentes níveis: parcialmente danificados (com pequenos reparos necessários), danificados com necessidade de grandes reparos ou irrecuperáveis

Quadro 1: Modelo Esquemático do Inventário dos Materiais do Laboratório Didático.

Como mostra o Quadro 1, nos atentamos em associar a área de estudo da Física a qual cada material registrado pertence, bem como a identificação do seu estado de funcionamento.

Além disso, para o registro do Novo Nome do Arquivo, foi definido um sistema de nomenclatura para os arquivos de imagem, permitindo a inclusão de novas

escolas ou materiais.

O Quadro 2 lista as possibilidades para descrição do material que o arquivo de imagem traz. Para gerar o Novo Nome do Arquivo, deve-se selecionar uma opção de cada coluna - qual escola o material pertence, qual área de conhecimento, se é um material didático ou foto da escola etc. Dedicamos um espaço chamado Subárea que deve ser preenchido de acordo com a referência numérica, tal qual se utiliza usualmente em bibliotecas para as diferentes temáticas de cada área de conhecimento, por exemplo 531600 para o tópico energia ou 532000 para Mecânica dos Fluídos. O Quadro 3 exemplifica como foi o preenchimento das informações dos dois materiais apresentados no Quadro 1, utilizando os novos parâmetros de nomenclatura de arquivos.

Quadro 2: Modelo Esquemático do Código de Referência Para a Nova Nomenclatura dos Arquivos.

Quadro 3: Modelo Esquemático do Preenchimento Para a Nova Nomenclatura dos Arquivos.

No trabalho com os materiais, nos deparamos com uma variedade notável de

um aparato bastante incomum, indicado na figura 2, e o aparato da figura 3, sendo

apenas encontrado um único exemplar, que a princípio não conseguimos identificar Figura 2 Areômetro de Nicholson Figura 3 Aerômetro de Fahrenheit

Concomitante com o trabalho de classificação dos materiais, buscamos

referenciais teóricos para tentar obter informações sobre as aplicações e o

funcionamento dos materiais, pesquisando livro a livro da área de Física presente no

acervo da biblioteca da Universidade.

A partir desta frente de trabalho, conseguimos localizar os aparatos

apresentados nas figuras 2 e 3, no livro 'Física: 1º Livro - Ciclo Colegial', do autor

Aníbal Freitas (1953). Assim pudemos identificar o aparato da Figura 2 como o

Areômetro de Nicholson, utilizado para determinar a densidade de sólidos.

Posteriormente, com essa informação, localizamos este aparato em outras fontes

como alguns sites dedicados aos registros de materiais experimentais antigos, como

o

Museo del Ies Canarias Cabrera Pinto

(2018), da Espanha, e o

Fisica

(2018), da Itália. Explorando os materiais presentes no acervo do

Museo del

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Fonte: Acervo LaPEMID

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Ies Canarias Cabrera Pinto (2018), reconhecemos outro material, o Areômetro de Fahrenheit (Figura 3), que se tratava de uma variação do Areômetro Nicholson.

No entanto, mesmo com auxílio dessas bibliografias (e também manuais de materiais experimentais), ainda existem materiais em nossos registros que não conseguimos identificar, indicando experimentos e conteúdos não usuais para o Ensino de Física atual no nível médio da Educação Básica.

## Desvelando enfoques

No laboratório didático estudado foram encontrados diversos aparatos experimentais e em diferentes quantidades. Dentre eles: alguns poucos experimentos construídos (panela de pressão, chuveiro elétrico e alguns eletroscópios); diversos carrinhos de madeira para experimentos de Mecânica; e exemplares únicos da área de Mecânica dos Fluidos, entre outros.

Consideramos três possibilidades de enfoques para as aulas de laboratório:

-  No caso de experimentos que encontramos em grande quantidade de exemplares e com desgastes, consideramos indícios suficientes para assumir que eles, provavelmente, foram utilizados com trabalho em grupos de alunos, com roteiro de observação ou tarefas semelhantes à na forma de um laboratório tradicional;
-  No caso de experimentos encontrados que apresentavam poucas marcas de uso e com apenas um exemplar (como é o caso do aerômetro de Faraday) é provável que tenham sido utilizados na forma de demonstrações controlados pelo professor, ou seja, uma abordagem como laboratório de cátedra,
-  Por fim, alguns objetos encontrados sugeriam terem sido construídos (como chuveiros elétricos parcialmente desmontados, panela de pressão, prancha de madeira com interruptores elétricos e bocais de lâmpadas) para os quais assumimos que, possivelmente, tenham sido resultado da abordagem de laboratório de projetos.

Tal variedade evidencia a três diferentes possibilidade de aulas com diferentes organizações, como (a) a atuação direta dos estudantes (possivelmente em grupo), (b) em outros casos aulas demonstrativas e (c) a realização de projetos, associadas a diferentes abordagens didáticas, como o laboratório tradicional, o laboratório de cátedra e o laboratório de projetos (FERREIRA, 1978; ANDRADE, 2010).

- O laboratório de tradicional, segundo Ferreira, se oferece aos estudantes (possivelmente organizados em grupo) alguns objetivos como (a) o manuseio dos instrumentos de medidas, (b) a verificação de leis ou fenômenos físicos, com vistas a um suporte ao teórico e (c) a realização de um estudo metódico, eventualmente com a confecção de um relatório.
- O laboratório de cátedra, segundo Ferreira (1978), é a abordagem tem o menor nível de envolvimento do aluno no manuseio dos materiais, apesar de ter uma participação do raciocino lógico da análise do resultado do experimento, tendo um caráter mais demonstrativo, para uma possível ilustração de algum conteúdo.

Por sua vez o laboratório de projetos é o que mais se diferencia entre eles, trazendo uma autonomia maior ao estudante, dando uma maior liberdade para a

escolha da construção, dos objetivos e a busca pelo significado dos resultados, tudo isso sendo atingido de uma forma não diretiva e possivelmente resultando em um material que será demonstrado aos colegas.

## Considerações Finais

Com o apoio da direção da escola, foi possível realizar uma pesquisa de materiais em um laboratório didático de Física atualmente 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, alteração de conteúdos e enfoques de usos didáticos do laboratório em fases anteriores.

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, pois embora desorganizado apresentava grande quantidade de materiais e espaço físico.

Embora não tenha sido propósito de nosso estudo precisar, uma vez que não tivemos acesso a professores que pudessem esclarecer quando e como exatamente o laboratório foi usado, pudemos considerar algumas evidências a partir do estado de conservação de materiais. Encontramos materiais intactos, possivelmente nunca utilizados por décadas. Mas também observamos materiais com sinais de uso, como pequenos arranhões ou até mesmo danos mais extensos.

Daqueles protótipos que apresentavam sinais de uso, focamos nosso estudo nas quantidades de exemplares de cada experimento, de forma que é possível desvelar que pelo menos três diferentes enfoques - laboratório tradicional, laboratório de cátedra e laboratório de projetos - existiram nas práticas pedagógicas na história do Ensino de Física desta escola.

Consideramos no acervo estudado potencial para novos estudos, como 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 contribuições para entender parte da história e da problemática da metodologia de Ensino de Física.

## Agradecimentos e apoio

Ao apoio do LaPEMID CEAPLA IGCE - UNESP Campus de Rio Claro

## Referências

FERREIRA, N. C. Proposta de laboratório para a escola brasileira - um ensaio sobre a instrumentação no ensino médio de física. Dissertação (Mestrado), USP: São Paulo. 1978.

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.

GONSALVES, E. P. Conversas sobre iniciação à pesquisa científica . Campinas,

SP: Alinea. 2007.

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

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.