FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES DE CIÊNCIAS EM PRÁTICAS EXPERIMENTAIS: UMA DISCUSSÃO ACERCA DE ATIVIDADES INVESTIGATIVAS

## FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES DE CIÊNCIAS EM PRÁTICAS EXPERIMENTAIS: UMA DISCUSSÃO ACERCA DE ATIVIDADES INVESTIGATIVAS

## INITIAL TRAINING OF SCIENCE TEACHERS IN EXPERIMENTAL PRACTICES: A DISCUSSION ON INVESTIGATIVE ACTIVITIES

Wagner Moreira da Silva 1 , Jéssica Miranda e Souza 2 , Fabiana Guerra da Silva 3

1 Faculdade de Educação SESI/Ciências da Natureza, wagner.moreira@sesisp.org.br

- 2 Faculdade de Educação SESI/Ciências da Natureza, jessica.miranda@sesisp.org.br

3 Faculdade de Educação SESI/Ciências da Natureza, fabiana.gsilva@sesisp.org.br

## Resumo

Apesar do uso de práticas experimentais em sala de aula ser considerado fundamental para o ensino-aprendizagem de física, pesquisas recentes de mestrado e doutorado apontam que poucas são as propostas com reais potenciais investigativos para compreensão de conceitos científicos e desenvolvimento de habilidades para formular hipóteses, planejar coleta de dados e fazer análises de resultados. Uma das soluções indicadas pelos pesquisadores é a formação adequada dos professores para a condução de práticas investigativas, foco central do presente trabalho. Explorou-se as concepções acerca do conceito: "práticas experimentais investigativas" em uma pesquisa-ação com 9 professores em formação inicial que participaram de uma disciplina EAD intitulada "Projetos em Práticas Experimentais". A disciplina faz parte da grade curricular de um curso de licenciatura em Ciências da Natureza. Os licenciandos realizaram duas atividades para compor o corpus de análise: questionário prévio sobre a compreensão do Ensino por Investigação e Elaboração de uma prática experimental investigativa em vídeo. A análise das produções evidenciou quatro sugestões disponíveis na literatura especializada que podem facilitar o planejamento de práticas experimentais com ênfase em atividades investigativas: 1) Ensino com perspectiva construtivista; 2) Início das atividades com problemas; 3) Dinâmica de grupos; 4) Avaliação Formativa e ainda, evidenciou a dificuldade na elaboração de situações-problema a serem exploradas nessa abordagem.

Palavras-chave : Práticas Experimentais Investigativas; Formação de Professores em Ciências; Interdisciplinaridade.

## Abstract

Despite the use of experimental practices in the classroom being considered fundamental for physics teaching and learning, recent master's and doctoral research indicates a scarcity of proposals with real investigative potential for understanding scientific concepts and developing skills in formulating hypotheses, planning data collection, and conducting results analyses. One solution suggested by researchers is the adequate training of teachers for conducting investigative practices, the central focus of this work. We explored conceptions regarding the concept of "investigative

experimental practices" in an action research study involving 9 teachers in initial training who participated in an online course titled "Projects in Experimental Practices." The course is part of the curriculum of a Natural Sciences undergraduate program. The students completed two activities to constitute the analysis corpus: a prequestionnaire on their understanding of Inquiry-Based Teaching and the development of an investigative experimental practice in video format. The analysis of the productions highlighted four suggestions available in the specialized literature that can facilitate the planning of experimental practices with an emphasis on investigative activities: 1) Teaching with a constructivist perspective; 2) Initiating activities with problems; 3) Group dynamics; 4) Formative assessment. Additionally, it revealed the difficulty in formulating problem situations to be explored in this approach.

Keywords : Experimental practices; Investigative practices; Pre-service science teachers;

## Introdução

As práticas experimentais desempenham um papel crucial no ensino de Física ao proporcionar oportunidades para os alunos construírem conhecimento, desenvolverem habilidades científicas e cultivarem o interesse pela ciência. No entanto, uma análise recente de 218 trabalhos científicos sobre atividades experimentais no Ensino de Física revelou que 62% dessas atividades apresentam níveis baixos de interação com os alunos, centrando-se na repetição de procedimentos e na produção de relatórios. Adicionalmente, 31% dos trabalhos revisados indicaram o uso de roteiros fechados, restringindo a autonomia dos professores e negligenciando a criatividade e o conhecimento local (Duarte e Rink, 2023). A qualidade das práticas experimentais na escola básica é influenciada pela formação inicial e continuada dos professores, conforme preconizado por Marcondes (2008). Dessa forma, em relação a condução de melhores práticas experimentais, destacamos a importância de os licenciandos participarem ativamente do processo de investigação científica a partir de práticas experimentais investigativas, com o objetivo de aprimorar sua capacidade de elaborar hipóteses, discutir ideias com colegas e se sentir mais confiante ao lidar com os imprevistos que a experimentação traz. Nossa pesquisa reflexiva aborda a formação inicial de professores para atividades experimentais, explorando o conceito de "práticas experimentais investigativas" por meio de uma pesquisa-ação envolvendo 9 professores em formação inicial em uma disciplina de educação a distância denominada "Projetos em Práticas Experimentais".

Práticas experimentais e a abordagem investigativa na formação de professores de ciências

O Ensino de Física tem sido objeto de muitas propostas educacionais nas últimas décadas. No entanto, essas propostas têm falhado em promover uma aprendizagem significativa dos alunos. O professor Alberto Gaspar (1997) já apontava que uma das principais causas dessa falha é o deslocamento do professor do centro do processo de ensino e aprendizagem. Segundo o autor, as propostas educacionais tradicionais, baseadas no empirismo, no behaviorismo ou mesmo no cognitivismo, colocam o aluno como protagonista do processo, reduzindo o papel do professor a uma figura passiva. A teoria construtivista, por outro lado, defende que o professor é um mediador essencial no processo de aprendizagem. Ele é o responsável por criar as condições necessárias para que o aluno construa seu conhecimento de forma significativa. A partir dessa perspectiva, é possível entender que o Ensino de Física ao buscar desenvolver práticas experimentais investigativas pode ser uma alternativa viável para repensar a formação inicial do professor. Com isso, assumimos que é potente dedicarse a formação do professor para desempenhar seu papel como mediador, criando oportunidades que levam em conta os seguintes aspectos da teoria construtivista (Gaspar, 1997): a) defender que o conhecimento é construído pelo indivíduo a partir de suas experiências e saberes prévios; b) considerar o aluno como um agente ativo no processo de aprendizagem; c) compreender que a aprendizagem é um processo contínuo e dinâmico, que ocorre ao longo da vida; d) considerar a influência do contexto sociocultural no processo de aprendizagem. Pozo (1998, p. 15) caracteriza as práticas investigativas para resolução de problemas como: 'uma situação que um indivíduo ou grupo quer ou precisa resolver e para o qual não dispõe de um caminho rápido e direto que o leve à solução'. Ou seja, ao contrário do que geralmente os alunos acreditam, a principal característica de um problema é justamente a diversidade de maneiras de solucioná-lo e não aquela resolução ensinada pelo professor, que geralmente é copiada e repetida. Assim, torna-se essencial que os professores desenvolvam situações que incentivem os estudantes a buscar estratégias para lidar com grupos, assimilar os conhecimentos adquiridos em sala de aula e, simultaneamente, explorar sua criatividade e compreensão da realidade que o cerca. Dessa forma, tomou-se como referencial teórico as oito questões propostas por Silva e Braibante, (2020, p17), que esmiuçam encaminhamentos para avaliação de problemas temáticos por meio de questões do tipo: ' O problema se refere a uma questão cuja resolução não é conhecida pelo estudante? O problema aborda uma

contextualização inicial sobre o tema pretendido de ser estudado?' . Essas questões corroboram com a ideia de que: experimentos investigativos envolvem, necessariamente, a discussão de ideias, a elaboração de hipóteses explicativas por parte dos estudantes, além de experimentos que poderão ser usados para testar tais hipóteses (Carvalho, 2018). Ademais, é de fundamental importância que os licenciandos tenham experiências de ensino por investigação durante a graduação, pois é fato que os professores tendem a repetir a forma de ensino que vivenciaram quando alunos.

## Metodologia de pesquisa

A presente pesquisa caracterizou-se como uma pesquisa-ação, principalmente por conta da integração dinâmica entre os objetivos acadêmicos e a ação prática desenvolvida no contexto de formação inicial de professores. Segundo Thiollent e Colette (2014), essa abordagem visa não apenas compreender uma situação, mas também promover mudanças efetivas por meio de ações colaborativas. Os nove professores participantes cursavam o 4º semestre do curso de licenciatura em Ciências da Natureza, em uma Faculdade de Educação particular na cidade de São Paulo. O curso online, chamado: Projetos em Práticas Experimentais, teve o planejamento aprovado por todos no colegiado institucional e teve o seguinte percurso: Módulo 1: Fundamentos das Práticas Experimentais no Ensino de Ciências; Módulo 2: Práticas Experimentais Interdisciplinares e Módulo 3: Criação de Artefatos Tecnológicos e Cultura Afro-Brasileira e Indígena, com carga horária de 15h por módulo. O módulo 1, destacado em negrito, é o recorte escolhido na presente pesquisa, onde os estudantes tiveram que responder a um questionário diagnóstico e produzir um vídeo apresentando uma prática experimental investigativa.

O questionário foi elaborado a partir das questões propostas por Silva e Braibante (2020) acerca da qualificação de situações-problema, sendo elaboradas 10 questões temáticas para conhecer as primeiras ideias dos licenciandos sobre práticas experimentais investigativas, sendo que para este trabalho, analisaremos apenas 3, são elas: 1) Exemplos de Experimentos Investigativos; 2) Tópicos Organizadores para as Atividades Investigativas; 3) Como Avaliar Práticas Experimentais. Em relação aos vídeos, obtivemos 8 produções, mas para esta pesquisa, optou-se por analisar apenas 2 vídeos que categorizamos nos dois extremos em relação ao alinhamento com os

pressupostos teóricos dessa pesquisa, o primeiro foi o vídeo que teve menor alinhamento e o segundo, o vídeo com maior alinhamento. Para avaliar os vídeos foi elaborado uma rubrica com 9 critérios que foram classificados como 'não abordado', 'abordagem superficial' e 'abordagem adequada' de acordo com a aderência do vídeo em relação a cada critério (ver rubricas aqui).

## Análise dos resultados

A partir da questão um, 5 dos 9 licenciandos propõem experimentos seguindo a lógica tradicional, ou seja, para confirmação de uma teoria, sempre destacando primeiro uma explicação sobre as temáticas escolhidas e depois concentrando-se em explicar o experimento para 'entender como funcionam' os fenômenos por meio de materiais caseiros. Em outras ocasiões, os licenciandos sugerem experimentos a serem realizados, mas não propõe uma situação problema para que os estudantes possam levantar hipóteses e testá-las utilizando esse experimento, nem mesmo algum encaminhamento para que os próprios estudantes identifiquem uma problemática. No que diz respeito as possíveis metodologias para o desenho de práticas experimentais destacaram-se o enfoque em atividades práticas , eles sugerem a experimentação como estratégia central para envolver os alunos nas investigações científicas com foco na abordagem baseada em projetos e o importante papel da interdisciplinaridade , sugerindo práticas que exploram as propriedades medicinais de plantas nativas do Brasil; alimentação e cuidados com peixinhos kinguio e investigação da taxa de crescimento das plantas em diferentes condições de luz. Entendemos que esse ponto pode ser uma influência positiva do curso por área de conhecimento, em que os estudantes são expostos a unidades curriculares envolvendo Física, Química e Biologia. Além disso, foi dada ênfase à aprendizagem ativa , destacando a importância de pensar a dinâmica para organização dos grupos com cautela, não apenas na quantidade de alunos, mapeando os interesses dos alunos e incentivando atividades para pesquisas de campo e comunicações orais. No primeiro vídeo analisado, aquele que consideramos ter o menor alinhamento com os pressupostos teóricos do ensino por investigação, a licencianda informa que irá apresentar um experimento sobre calor e processos termodinâmicos, apresenta os materiais, amarra a bexiga com uma quantidade de água suficiente para encher seu volume sem esticá-la e, em seguida, coloca a bexiga

dentro da garrafa Pet, submersa na água morna. Depois de 15 minutos a bexiga expande dentro da garrafa e a licencianda V1 explica:

Esse experimento simples demonstra as mudanças de volume de um gás em resposta a variações de temperatura. A ideia aqui seria observar o efeito das mudanças térmicas e compreender conceitos básicos de termodinâmica de maneira visual e interativa'. (duração do vídeo: 5 minutos).

O experimento é de simplicidade acessível, permitindo a autonomia dos alunos em sua realização. Adicionalmente, a formulação da problemática foi deixada aberta a diversas interpretações, incentivando os alunos a pensarem criticamente e elaborarem hipóteses para explicar o fenômeno observado. Contudo, para aprimorar o vídeo, seria benéfico abordar explicitamente como os alunos podem refletir sobre sua aprendizagem e aplicá-la em contextos diferentes. Uma melhoria adicional poderia ser alcançada ao proporcionar uma contextualização inicial mais aprofundada sobre o tema de calor e processos termodinâmicos. A apresentação no vídeo foi classificada como "Abordagem Superficial" em 4 dos 9 itens da rubrica devido à falta de ideias para explorar conhecimentos prévios dos estudantes, negligência no desenho de possíveis cenários para o reconhecimento ou criação de problemáticas, ausência de indicações de fontes de consulta e referências para estimular pesquisas, e baixa diversificação na montagem e exploração do experimento. Já no vídeo V2, considerado por nós com maior aderência ao ensino por investigação, o licenciando apresenta a proposta de investigar o Sistema Solar estudando a distância entre os planetas em escala. Para isso, apresenta dois objetivos de maneira clara: 1) compreender a escala da distância entre os planetas do sistema solar; 2) desenvolver o pensamento científico e a capacidade de resolução de problemas. Informa os materiais que serão necessários e detalha o procedimento para organizar a dinâmica de agrupamento de alunos. Em seguida, sugere distribuir para cada grupo uma ilustração dos planetas do sistema solar e pedir aos alunos para medir a distância entre cada planeta e o Sol. Por fim, informa que os alunos devem registrar as medidas em uma tabela, calculando a escala das distâncias entre os planetas. O licenciando propõe a situação-problema: 'Qual é a distância entre o Sol e cada planeta? E deixa claro que a maneira como cada aluno pode montar a escala é livre, desde que os alunos discutam e registrem os resultados da atividade. Além disso, o licenciando também aconselha que os alunos devem refletir sobre a importância de compreender as escalas, comentando possibilidades em outros contextos, como a criação de

mapas e o uso de GPS. O licenciando ainda menciona a necessidade de fazer os alunos registrarem quais são seus conhecimentos prévios sobre os planetas, seja em uma atividade com 6º ano ou no Ensino Médio. O vídeo destaca a participação ativa dos alunos ao sugerir a formação de grupos, a medição da distância entre os planetas e a reflexão sobre a importância da escala. A pergunta sobre a distância entre o Sol e cada planeta é uma situação-problema que requer investigação por parte dos alunos e a forma como os alunos montam a escala é livre, o que permite diferentes abordagens e soluções. Neste vídeo acrescentaríamos que seria interessante apresentar possibilidades de relação sociocultural da proposta, como a pesquisa dos nomes dos planetas em diferentes culturas, por exemplo. Além disso, não fica claro se há espaço para a projeção de levantamento de hipóteses por parte dos alunos, o que é um ponto importante no ensino por investigação.

## Considerações finais

O estudo aqui apresentado explorou a formação inicial de professores em práticas experimentais investigativas no Ensino de Ciências, evidenciando alguns avanços e desafios. A avaliação das produções dos licenciandos, inspirada nas ideias sobre o construtivismo de Gaspar(1997) e o refinamento na elaboração de problemas de Silva e Braibante, (2020), mostraram-se ótimos recursos para o estudo das intencionalidades pedagógicas na perspectiva do Ensino por Investigação, evidenciando quatro pilares teóricos-metodológicos importantes: 1) Ensino com perspectiva construtivista; 2) Atividades mobilizadas por resolução de problemas; 3) Dinâmica de grupos e interesses dos estudantes; 4) Avaliação Formativa contínua. No entanto, algumas dificuldades já identificadas anteriormente, não foram superadas com as ideias aqui desenvolvidas, o que mobilizou novos olhares para melhorias no processo de formação dos professores em nosso grupo de trabalho contínuo em pesquisa-ação sobre o tema. Desafios como a falta de experiência prática dos professores em formação e a necessidade de aprimorar a contextualização e abordagem investigativa das práticas ainda persistem. Uma dificuldade comum dos licenciandos é a criação de problemas e a abordagem investigativa, já que ainda seguimos um paradigma da resolução de problemas fechados, com uma única resposta. Futuras pesquisas podem explorar estratégias para intensificar a formação prática dos professores, valorizando seu papel nas práticas experimentais

investigativas, e aprimorar métodos de avaliação dessas abordagens no desenvolvimento da compreensão científica e habilidades investigativas dos alunos. Entendemos que esse é um processo que deve envolver tanto licenciandos como docentes formadores de futuros professores que, em sua maioria, também não estão familiarizados com essa abordagem experimental investigativa.

## REFERÊNCIAS

DE CARVALHO, Anna Maria Pessoa. Fundamentos teóricos e metodológicos do ensino por investigação. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências , p. 765-794, 2018.

DA SILVA, Édila Rosane Alves; BRAIBANTE, Mara Elisa Fortes. Análise das publicações sobre metodologia de resolução de problemas e temáticas na formação inicial de professores de química. Research, Society and Development , v. 9, n. 1, p. e42911589-e42911589, 2020.

DUARTE, Bruno Xavier; RINK, Juliana. Análise de atividades experimentais presentes em teses e dissertações em ensino de física (2001-2019). Revista Brasileira de Iniciação Científica , p. e023029-e023029, 2023.

POZO, J.I. (Org.). A solução de problemas: aprender a resolver, resolver para aprender . Porto Alegre: Artes Médicas Sul, 1998.

THIOLLENT, M. J. M., & COLLETTE, M. M. (2014). Pesquisa-ação, formação de professores e diversidade . Acta Scientiarum. Human and Social Sciences, 36(2), 207-216. https://doi.org/10.4025/actascihumansoc.v36i2.23626

MARCONDES, Maria Eunice Ribeiro. Proposições metodológicas para o ensino de química: oficinas para a aprendizagem da ciência e o desenvolvimento da cidadania. Em Extensão , v. 7, p. 67-77, 2008.

GASPAR, Alberto. Cinquenta anos de ensino de física: muitos equívocos, alguns acertos e a necessidade do resgate do papel do professor. Encontro de Físicos do Norte e Nordeste , v. 15, p. 1-13, 1997.

XAVIER DUARTE, B., & RINK, J. (2023). Análise de atividades experimentais presentes em teses e dissertações em ensino de física (2001-2019). Revista Brasileira De Iniciação Científica , 10, 2023.