ANALISE DE UMA ABORDAGEM DIDATICA DE FISICA NO ENSINO FUNDAMENTAL COM BASE NA EPISTEMOLOGIA BACHELARDIANA

## ANÁLISE DE UMA ABORDAGEM DIDÁTICA DE FÍSICA NO ENSINO FUNDAMENTAL COM BASE NA EPISTEMOLOGIA BACHELARDIANA

Flávio Ribeiro 1

Clodogil Fabiano Ribeiro dos Santos 2 , 3

## Resumo

O presente trabalho relata uma experiência didática desenvolvida ao longo do Estágio CuCurricular do Curso de Licenciatura em Ciências, na qual foi feita uma abordagem do conteúdo "flutuação de corpos em fluidos" com alunos de Ensino Fundamental. A metodologia desenvolvida foi fundamentada na epistemologia de Gaston Bachelard, especialmente no aspecto em que ele afirma que "a incessante retificação do conhecimento comum proporciona a formação intelectual do ser humano." (BACHELARD, 1934). Segundo essa epistemologia, através da superação de "obstáculos epistemológicos" (BACHELARD, 1934) é possívível construir conhecimentos que se aproximem daquele compartilhado pela comunidade científica. As abordagens dos conteúdos de física no Ensino Fundamental são a base para a discussão proposta neste trabalho. A experiência foi desenvolvida com alunos de uma escola estadual do Município de Teixeira Soares, no Paraná, utilizando uma abordagem fenomenológica, seguida de uma fase exploratória de conceitos prévios sobre o fenômeno observado, culminando na proposição e discussão de modelos de interpretação mais adequados. Com essa abordagem, procurou-se minimizar a fragmentação dos conteúdos, prática comum na Educação Básica e que em nosso entendimento prejudica uma visão mais global da Ciência. Durante a atividade, estabelecemos relações entre a flutuação de corpos e as Leis de Newton, buscando articular esses temas que são vistos de forma fragmentada. Os resultados mostram uma forte influência da citada fragmentação, característica de abordagens tradicionais de ensino, pois os alunos manifestaram dificuldades para superar os obstáculos epistemológicos representados pelos seus conhecimentos anteriores. Contudo, ao longo do processo, pudemos constatar a ruptura que alguns deles realizaram, apropriando-se de formas mais adequadas de explicação do fenômeno estudado. Consideramos que uma abordagem como esta que propomos neste trabalho contribui de forma significativa para a construção de uma imagem mais adequada da Ciência por parte dos estudantes, pois lhes dá a oportunidade de participar de um processo semelhante ao que ocorre na construção do conhecimento científico.

Palavras chave: Ensino de Física, Epistemologia, abordagens alternativas.

## 1. Introdução

As abordagens dos conteúdos de física no Ensino Fundamental são a base para discussão proposta neste trabalho. Para isso, utilizamos como linha mestra a epistemologia de Gaston Bachelard. De acordo com o seu pensamento, a incessante retificação do conhecimento comum proporciona a formação intelectual do ser humano (BACHELARD, 1934). Assim, através da superação de "obstáculos epistemológicos" (BACHELARD, 1934) é possível construir conhecimentos, num processo que, em sua essência, se aproxime daquele compartilhado pela comunidade científica.

Inicialmente, discutimos alguns aspectos da epistemologia de Gaston Bachelard, visando situar o leitor em seu pensamento. Sua epistemologia se caracteriza por investigar a produção do conhecimento científico, utilizando como base o conhecimento comum, conhecimento esse adquirido de forma empírica. Segundo Bachelard, só podemos adquirir o conhecimento científico superando o "obstáculo epistemológico" do conhecimento comum, através da retificação do erro (BACHELARD, 1934).

Discutimos também algumas características do ensino tradicional, utilizado atualmente como metodologia padrão da da maior parte do corpo docente que atua nas Escolas de Educação Básica. Essa abordagem tem uma forte vinculação com o livro didático, que serve como manual metodológico, seguido à risca, figurando como apoio vital para o docente que tenta suprir deficiênciaias em sua formação e lacunas em sua cultura geral. Defendemos a idéia que é preciso superar esse obstáculo, e a epistemologia bachelardiana, vem se constituir como auxiliar na construção de uma nova metodologia de ensino, rompendo alguns dos elos tradicionanalistas que resistem há vários anos na educação brasileira.

Em seguida, relatamos a experiência didática realizada, a qual serve como base empírica, fonte de dados para evidenciar nossas hipóteses. Essa experiência didática consiste numa aula relacionada à à matéria de física vista no ensino fundamental, especificamente sobre o tema "flutuação dos corpos". Cabe salientar que essa aula tem como característica marcante, à junção de conteúdos, como a 3ª Lei de Newton, Principio de Arquimedes e Principio de Pascal, que no ensino tradicional são vistos de forma isolada, impedindo aos alunos a compreensão de alguns fenômenos presentes no cotidiano.

Por último, são feitas análises, através de gráficos e tabelas demonstrando os resultados da metodologia proposta para os conteúdos de física no ensino fundamental, procurando atestar a sua viabilidade de aplicação.

## 2. Bases teóricas do estudo

Freqüentemente, costuma-se interpretar o erro como um acidente lamentável, uma imperícia a ser evitada (CANGUILHEM apud d LOPES, 191996 p. 252). Bachelard, ao contrário, defende que o ato de errar, serve como uma base para a construção do conhecimento científico. A epistemologia bachelardiana defende a retificação do erro como chave de superação do que ele mesmo denomina de "obstáculo epistemológico", que nada mais seriam que "os retardos e perturbações que se incrustam, no próprio ato de conhecer, uma resistência do pensamento ao pensamento" (JAPIASSU, 1976 p. 171).

Numa livre interpretação do referencial escolhido, entendemos que é necessário primeiro analisar um fenômeno de forma racional para que, a partir disso, se inicie o processo de construção científica, sendo que "o 'conhecimento comum', o 'conhecimento vulgar', a 'sociologia espontânea', a 'experiência imediata', tudo isso são opiniões, forma de conhecimento falso com que é preciso romper para que se torne possível o conhecimento científico, racional e valido". (BACHELARD apud d SANTOS, 1989, p. 31).

Em sua epistemologia, Bachelard, defende a existência positiva do erro como produto que sintetiza o saber. Segundo Bachelard, a Ciência é um discurso verdadeiro sob fundo de erro. A visão bachelardiana, vislumbra o incessante recomeço, cada vez que teorias são retificadas, o conhecimento científico se torna mais plausível originando teorias mais fundamentadas. Nesse contexto, segundo Santos, a ciência se constrói contra o senso comum, e para isso dispõem de três atos epistemológicos fundamentais: a ruptura, a construção e a constatação (1989, p.31).

Segundo Lopes, "os obstáculos epistemológicos" nunca são definitivamente superados, uma vez que o espírito científico sempre se apresenta com seus conhecimentos anteriores. Por isso podemos afirmar que "a razão não é uma tradição, mais sim, atividade constante de inovação e de invenção de novas idéias" (BARBOSA & BULCÃO, 2004, p. 56).

## 3. A epistemologia bachelardiana e o ensino tradicional

Segundo Libâneo (1994, p.80), o ensino tem como função principal assegurar o processo de transição e assimilação dos conteúdos do saber escolar, desenvolvendo a capacidade cognoscitiva dos alunos, sendo o ensino a chave para o desenvolvimento intelectual do ser humano. Mediante essa afirmação pode-se concluir que o ensino tem o objetivo primordial de ligar as pessoas ao conhecimento científico.

Paralelo lo ao ensino se encontra a aprendizagem que se caracteriza por ser um processo de assimilação de determinados conhecimentos e modos de ação física e mental,

organizados e orientados no processo de ensino (LIBÂNEO, 2004, p. 83), ou seja, o ensino e o aprendizizado na verdade, podem ser definidos como duas faces do mesmo processo. No entanto, ambos podem variar devido às metodologias utilizadas, para o processo educacional.

Os professores, em geral, se tornam dependentes do livro didático, tendo o mesmo como únicica fonte de conhecimento e instrumento educacional, possuindo como objetivo principal, o término do mesmo até o final do ano letivo. Nesse contexto, o professor acaba dando mais atenção ao seu propósito particular, de vencer a grade anual, do que proporcionar a construção do conhecimento científico aos alunos.

Diante disso, "nós nos educamos através do mecanismo de afastar os obstáculos epistemológicos que se interpõem em nosso caminho durante o ato cognoscente" (BARBOSA & BULCÃO, 2004, p. 53), ou seja, a memetodologia predominante exerce um desvio ao erro, transformando o ensino em dogmático.

Frente a essa situação, propomos desenvolver uma metodologia com um caráter libertador do espírito científico, possibilitando a eles o vislumbre de um mundo diferente. TaTambém cabe salientar que essa libertação só pode ser conquistada quando o educador busca a superação dos "obstáculos epistemológicos".

Logicamente, estamos cientes que este trabalho não trará a solução para todos os problemas referentes à educação, mas poderá servir como sugestão de uma metodologia de ensino que priorize a superação do conhecimento comum dos alunos.

## 4. Aplicação da metodologia bachelardiana em sala de aula

Com grande freqüência os conteúdos de física no ensino fundamental são trabalhados de forma fragmentada, seguindo o livro didático, com o professor tratando cada assunto de uma forma isolada, atitude essa que inviabiliza a compreensão de alguns fenômenos que ocorrem na natureza segundo a teoria cientificamente aceita.

Através de algumas s experiências descritas neste capítulo, tentaremos demonstrar a eficácia de uma estratégia de unificação dos conteúdos na disciplina de Física. Sendo um ramo tão amplo das Ciências, não pode ser entendido de uma forma restrita, fundamentada em fórmulas prontas, cuja origem os alunos não conseguem identificar. A metodologia aqui proposta baseia-se na problematização dos conteúdos de física, resgatando a curiosidade que os alunos sempre manifestaram, mas foram privados de manifestar, provavelmente devido às memetodologias tradicionais. Segundo DELIZOICOV, são os problemas que devem ter o potencial de gerar no aluno a necessidade de apropriação de um conhecimento que ainda não tem a que ainda não foi apresentado pelo professor (1990, p.132), ou seja, antes mesmo de expor o conteúdo a ser

trabalhado, é necessário realizar uma síntese do conhecimento prévio do aluno, para a partir daí, tomar os rumos corretos para a superação dos "obstáculos epistemológicos" garantindo assim a formação do conhecimento científico. [AtAtenção novamente para a acentuação...]

A grande parte de nossas crianças entram nas instituições de ensino possuindo uma intrigante curiosidade diante dos fenômenos que ocorrem na natureza. Mas essa curiosidade se transforma em timidez quando os docentes põem em prática uma metodologia dominadora, transformando as crianças, antes cheias de dúvidas, em verdadeiros "zumbis", seguindo um ensino dogmático proposto por uma metodologia tradicionalista. Novamente cabe salientar, que nossa função através deste trabalho não é ocasionar uma ruptura metodológica, pois isso seria uma tarefa relativamente difícil, mas proporcionar aos docentes uma nova opção de prática de ensino, que tem como meta priorizar o que realmente importa, que é o conhecimento que o próprio estududante constrói.

Podemos estabelecer como marco empírico deste trabalho a realização de uma aula baseada na epistemologia bachelardiana, principal base teórica deste trabalho. Essa aula foi aplicada para uma turma da 7ª série do Colégio Estadual João Negrão Junior - - - Ensino Fundamental e Médio, sediada do município de Teixeira Soares. No entanto, essa aula foi realizada no espaço físico da Universidade Estadual do Centro Oeste, Unicentro, Irati/Pr.

A aula teve como tema a Mecânica dos Fluidos, abordando de de forma conjunta conceitos de Física que aparecem desarticulados nos livros didáticos. A 3ª Lei de Newton, Princípio de Arquimedes e Princípio de Pascal são conceitos utilizados para explicar alguns fenômenos abordados durante a aula. Também foram utilizados materiais para a realização de experiências que proporcionassem o vislumbre dos fenômenos por parte dos alunos.

Iniciando a aula, buscamos resgatar o conhecimento prévio dos alunos com o intuito de estabelecer um caminho para constituir o conhecimento cicientífico, por intermédio da retificação dos erros. Partindo desse pressuposto começamos a problematizar alguns fenômenos relacionados ao conteúdo trabalhado, para verificar suas atitudes frente aos mesmos. A questão abordada foi "Com base em seu conhecimento comum, descreva o funcionamento do submarino emergir e submergir?". A partir desse momento os alunos iniciaram uma intensa discussão onde cada um propunha uma idéia diferente sobre o fenômeno. Nesse contexto, utilizamos os conceitos acima mencionados para estabelecer uma explicação plausível para esse e outros fenômenos abordados em sala de aula.

Começamos pedindo exemplos do que os alunos achavam que era fluido? As respostas foram muito variadas, no entanto as mesmas não fugiram do contexto da definição, pois citaram a água, ar, óleo de freio, entre outros. A partir disso começamos a discutir o que todas essas substâncias tinham em comum, nesse instante alguns começaram a argumentar que eram fluidos por

que eram líqüidos.

Partindo dessa afirmação, iniciamos um processo de retificação dos conhecimentos comuns manifestados pelos alunos, argumentando que o ar não é líquido, mais da mesma forma pode ser entendido como um fluido, pois ele apresenta algumas características semelhantes aos líqüidos. Com isso os alunos começaram a buscar outras formas de estabelecer um conceito ao fluido, e sempre procurávamos problematizar as situações para proporcionar aos alunos a busca por novos argumentos. Dessa forma, chegamos a um conceito aceitável cientificamente, no qual descreve o fluido como uma substância que possui facilidade em se deformar, podendo escoar ou fluir facilmente.

Superando o primeiro "obstáculo epistemológico", prosseguimos a nossa aula agora levando em consideração a 3ª Lei de Newton, a conhecida Lei da Ação e Reação, para uma compreensão por parte dos alunos. Utilizamos exemplos do cotidiano para proporcionar o vislumbre de tal fenômeno, utilizamos como exemplo o foguete, explicando que segundo a 3ª Lei de Newton: quando o foguete começa a subir a propulsão dos motores exerce uma Força FÍ para o solo; nessa ação, uma grande quantidade de ar é movimentada, e esse ar vai exercer uma Força FÈ contrária, fazendo assim que o foguete suba. Observamos que esse exemplo gerou algumas dúvidas aos alunos, o que nos levou a abordar um outro exemplo, o do barco. Começamos pedindo para que os alunos visualizassem na lousa um desenho que representava um barco, partindo desse pressuposto iniciamos a problematização: "O que poderia fazer esse barco se locomover mais rapidamente na água?". Alguns responderam um motor. Através dessa resposta pedimos que pensassem em um imenso aquário. Partindo dessa analogia começamos a trabalhar com a imaginação dos alunos. Pedimos para visualizassem nesse aquário um barco a motor, começando assim iniciamos a explicação da seguinte forma: quando colocamos o seu motor em funcionamento, o barco inicia seu movimento. Levantamos então a seguinte questão: "por que o barco se movimenta?", ao que não souberam responder plausivelmente. Então, diante dessa lacuna epistemológica, começamos a explicar esse fenômeno, tendo por base a 3ª Lei de Newton: ainda em mente o imenso aquário, quando o motor é ligado à hélice do mesmo proporciona uma Força que "empurra" a água para trás, essa água que é deslocada exerce uma outra Força, em sentido contrario, que possibilita a locomoção para o barco, ou seja:

<!-- formula-not-decoded -->

Tendo apresentado os exemplos de aplicação da 3ª Lei de Newton, iniciamos uma nova discussão "por que um pedaço de madeira flutua enquanto uma pedra afunda tão rapidamente?", primeiramente alguns alunos argumentaram que a madeira é mais leve que a pedra, mediante essa afirmação pegamos dois objetos um constituído de madeira e outro de metal, ambos possuindo a mesma massa, e colocamos no aquário. Para a surpresa do aluno o objeto de madeira

flutuou enquanto o de metal afundou, contrariando a expectativa de que se eles tivessem o mesmo "peso", se comportariam da mesma forma. Face a essa demonstração, acrescentamos mais uma questão: "Se o objeto de memetal afundou na água, por que os navios, que são feitos de metal, não afundam?" Nesse momento mais uma vez percebemos a falta de uma metodologia educacional mais voltada à problematização dos fenômenos e não simplesmente a fórmulas prontas, pois apresentararam dificuldades em apresentar uma resposta, mesmo que desprovida de plausibilidade.

Identificados os "obstáculos epistemológicos" apresentados pelos alunos, retomamos o processo de superação dos mesmos. A princípio esclarecemos que as substâncias possuem umuma densidade, que nada mais é que a massa desse material compreendido no volume unitário do mesmo, ou seja:

## d = (m(m/V/V)

Para exemplificar, utilizamos um litro de água, que na forma destilada possui exatamente 1000g (1Kg). Estipulamos então que a densidade da da água é igual a 1. Os materiais com densidade maior que 1, quando mergulhados na água afundam, enquanto materiais com densidade menor que 1 flutuam, sendo ainda que materiais com densidade igual a 1 se mantém em um local intermediário, ou seja, onde forem m colocados no interior do fluido, permanecerão.

A seguir, abordamos o "Princípio de Arquimedes". Inicialmente, medimos o volume de água presente num tubo de vidro e com o auxilio de um dinamômetro medimos também o peso do objeto a ser submerso. Após isso, depositamos o objeto dentro do vidro e novamente medimos o peso do mesmo, observando que o volume (V) de água subiu consideravelmente.

A partir dos resultados obtidos, postulamos que o "Empuxo" nada mais é que o peso inicial menos o peso aparente (do objeto dentro do vidro com água), ou seja:

<!-- formula-not-decoded -->

Agora, pedimos para os alunos respondessem a seguinte questão: Por que esse fenômeno ocorre? A exemplo do que foi observado anteriormente, os alunos ficaram em silêncio.

Diante dessa situação, começamos a revisar o que já havíamos discutido na aula anterior. Nesse momento um aluno, começou a argumentar que o fenômeno era semelhante aos que exemplificamos quando discutimos a 3ª Lei de Newton.

Percebemos que já havia ocorrido uma certa ruptura dos "obstáculos epistemológicos". Face a isso, fizemos a síntese da aula explicando que esse fenômeno era basicamente o mesmo: o objeto, quando colocado no recipiente com água, exerce uma força, que na verdade tem relação com a Força Gravitacional entre a Terra e o objeto, pois é o peso desse objeto que o faz comprimir o fluido, deslocando uma quantidade de água, como pôde ser observado durante a experiência, no entanto essa quantidade de água deslocada, também exerce uma força em sentido contrário, denominado empuxo. Essa teoria também explica o fato do objeto possuir um

peso fora da água, enquanto que colocado imerso no recipiente com água, esse peso diminui.

A seguir, os alunos construíram um dispositivo, o qual serviu como objeto da questão "como o submarino e o navio podem flutuar mesmo sendo constituídos de aço?". O dispositivo experimental é composto de uma garrafa pet, um tubo de caneta, água e um pedaço de fio cobre. O ludião como é conhecido, é um dispositivo simples que pode demonstrar o funcionamento de um submarino. Recebido o material, os alunos encheram a garrafa p pet com água, e dentro da garrafa foi colocado o tubo de caneta com um pedaço de fio de cobre enrolado na parte inferior com o único propósito de equilibrar o tubo de caneta na vertical dentro da garrafa p pet .

Finalizada a construção do ludião, os alunos começaram a explorá-lo, observando que cada vez que apertavam a parede da garrafa o tubo de caneta afundava e quando soltavam-m-no o tubo emergia. Esse fenômeno começou a intrigar os alunos e, percebendo essa situação, buscamos auxiliar os alunos na construção do conhecimento, visando aproximá-lo daquele considerado adequado do ponto de vista científico. Para tanto, pedimos para que eles observassem mais detalhadamente o tubo de caneta quando apertassem e soltassem a parede do ludião. Após várias tentativas os alunos começaram a perceber a existência de uma bolha de ar no interior do tubo de caneta e mediante a ação na garrafa pet, observaram que essa bolha de ar diminuía quando a força era aplicada na parede no ludião.

Com base na experiência, realizamos então a explicação do fenômeno, utilizando os Princípios de Pascal e Arquimedes. Quando a parede da garrafa pet sofre uma pressão, ela se espalha por todo o interior do material até chegar ao tubo de caneta, nesse momento a bolha de ar diminui de tamanho devido à capacidade do gás de se comprimir, com isso o tubo de caneta fica mais pesado, logo, o mesmo afunda. No instante que se deixa de exercer essa pressão, a bolha de ar aumenta sua superfície, fazendndo o tubo de caneta emergir.

A partir disso, refizemos a questão sobre a flutuação do submarino e do navio. Os alunos responderam a questão com base nos novos conhecimentos, construídos a partir da interação com os fenômenos.

A seguir, sintetizamos os resulultados obtidos a partir dos dados constituídos na pesquisa.

## 5. Análise dos resultados

Durante a aula foi aplicado um questionário visando coletar dados que nos ajudem na construção de gráficos para analisarmos a viabilidade de uma metodologia que possui como foco principal à retificação do conhecimento prévio dos alunos, partindo do mesmo para a construção do

conhecimento cientifico.

O questionário acima mencionado pode ser visto em anexo no final deste trabalho. Ele possui duas questões, as quais foram ananalisadas separadamente e por fim juntas servindo como base na construção de um gráfico que demonstrasse se a ruptura com conhecimentos anteriores ocorreu da maneira esperada.

As respostas das questões foram classificadas em:

- ÿ Aceitáveis: aquelas que apresentntam argumentos plausíveis para a explicação dos fenômenos;
- ÿ Pouco Aceitáveis: aquelas que apresentam alguns argumentos plausíveis, mas em um todo não são capazes de defender uma teoria;
- ÿ Inaceitáveis: são aquelas que não apresentam argumentos plausíveis e assim constroem uma teoria sujeita a rupturas epistemológicas.

Baseado nestas três classificações, analisamos as respostas de cada aluno em seu questionário.

Pergunta nº 1

"C "Com base em seu conhecimento comum, descreva o funcionamento do submarino eme rgir e submergir?"

Tabela 2: Analise das respostas da Questão nº 2

Tabela 1: Analise das respostas da Questão nº 1

Pergunta nº 2

" Agora depois da aula, com base nos conhehecimentos adquiridos, explique como o submarino ou até mesmo outras embarcações mais pesadas, podem flutuar?"

Analisando as respostas das questões que compunham o questionário, podemos perceber uma grande diferença entre as respostas aceitáveis, , onde na primeira questão compreendiam apenas 7,14% enquanto que na questão 2 representavam 50% do total de alunos, isso demonstrou um aumento acentuado no índice de conhecimento da turma em 42,86%, apenas levando em conta as respostas aceitáveis.

Observando o gráfico 3, podemos verificar a diferença entre as respostas dos alunos às queuestões nº 1 e nº 2.

## 6. Conclusão

Podemos dizer que a abordagem dos conceitos baseada num processo de ruptura epistemológica foi responsável, pelo menos em parte, pelo resultado obtido, embora existam muitos fatores que concorreram para isso. Contudo, consideramos que o resultado reforça o argumento de que utilização de metodologias educacionais que proporcionem uma aproximação do processo de produção do conhecimento científico podem contribuir para a ocorrência de uma aprendizagem realmente significativava, despertando o interesse dos estudantes pelo questionamento e pela investigação.

## 7. Referências Bibliográficas

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