Investigando as concepçoes de estudantes do Ensino Médio: Uma estratégia para a formaçao docente

## INVESTIGANDO AS CONCEPÇÕES DE ESTUDANTES DO ENSINO MÉMÉDIO: UMA ESTRATÉGIA PARA A FORMAÇÃO DOCENTE

Ivanilda Higa a [ivanilda@ufpr.br]r] Andressa A.Bertolazzo b [andressaab@gmail.com]m] Antonio M. A. Veloso b [amav02@física.ufpr.br] Charles Manuel Dück b [charlesmanuelduck@yahoo.com.br]r] Elis Moura Storib ib [elistori@gmail.com]m] Humberto G. Alves b [hgarotti@gmail.com]m] Isabel C. M. L. Marques
b b Letícia S. Kinsler b [lkinsler@estadao.com.br]r] Luciane de S. Peteanb nb [lucianepetean@yahoo.com.br]r] Manuel G. Missão b [manuel@ufpr.br] Selmo Max Olsenb nb [profmaxolsen@yahoo.com.br]r]

a Departamento de Teoria e Prática de Ensino e Programa de Pós-Graduação em Educação - UFPR/ SE bU

bUniversidade Federal do Paraná, Licenciatura em Física

## RESUMO

Esse trabalho apresenta resultados de uma investigigação realizada por futuros professores de física, desenvolvido como uma das atividades da disciplina Metodologia do Ensino de Física, do curso de Licenciatura em Física. Tal disciplina é desenvolvida pautada nas atuais discussões sobre formação de professores, que indicam a importância da ênfase investigativa como um dos eixos dessa formação, na direção de incentivar o futuro professor a tornar-r-se co-participante do processo de produção do saber, de forma que ele possa perceber a extensão e as implicações d de sua formação profissional. Nesse ano foi incorporada uma atividade incentivando uma aproximação dos licenciandos com os estudantes do ensino médio, numa investigação acerca dos conhecimentos prévios acerca de conceitos físicos em termologia e óptica geométrica. Sobre termologia foram investigadas noções de condutividade térmica dos materiais e equilíbrio térmico. Sobre óptica geométrica, sobre a formação de imagens em lentes convergentes. São apresentadas as análises realizadas acerca das respostas obtidas junto a estudantes do Ensino Médio, em escolas da rede pública estadual de ensino, nas questões de termologia. Ressaltou-u-se junto aos investigadores iniciantes que, mamais do que uma avaliação quantitativa de erros ou acertos, seria mais importante compreender os modelos explicativos que esses alunos apresentam em suas justificativas. Observouuse a atribuição de propriedades de quente a objetos de madeira, e propriedade de frio a objetos de metal. Isso pôde ser fortemente observado na questão 1. Talvez seja esse o elemento que leva a maioria dos alunos a preverem que um cubo de gelo derreteria mais rapidamente sobre uma mesa de madeira, se comparado a um cubo sobre uma mesa de metal.

Palavras chave: investigação didática, formação de professores e conhecimentos prévios

## INTRODUÇÃO

As atuais discussões sobre formação de professores vêm revelando a importância da ênfase investigativa como um dos eixos dessa formação. Acreditando que esse eixo da investigação didática é um dos elementos chaves para incentivar a postura reflexiva e autônoma desses professores em formação é que a experiência que aqui se apresenta foi desenvolvida.

As pesquisas na área de formação de professores têm apontado a importância da formação de um professor pesquisador, que possa refletir r sobre seu fazer docente, e cuja formação tem como eixo articulador dos saberes a vinculação entre o conhecimento e a realidade. Nessa direção, acreditamos que ao incentivar o futuro professor a tornar-r-se co-participante do processo de produção do saber, ele poderá perceber a extensão e as implicações de sua formação profissional.

Buscamos então promover a formação de um profissional docente autônomo com competência para interpretar, discutir, transformar e propor, através de um trabalho investigativo em sua ua sala de aula, propostas efetivas de ensino, bem como para criar estratégias didáticas que busquem a melhoria da aprendizagem do aluno da educação básica.

O trabalho faz parte de um Estudo Exploratório, atividade desenvolvida em conjunto com a disciplina Didática. O objetivo dessa atividade é, de uma forma geral, estimular uma atitude investigativa sobre o ensino por parte do professor em formação, como atividade geradora de problematização.

## Busca -se a partir desse Estudo Exploratório

- "... efetivar uma apaproximação em relação aos elementos que compõem o complexo cotidiano escolar e, particularmente, o cotidiano da sala de aula" " (GARCIA, p. 1348, 2004).
- O trabalho de Garcia (2004) explicita em detalhes os pressupostos, objetivos, encaminhamentos e alguns resultados já obtidos com o Estudo Exploratório.

Tal Estudo Exploratório é dividido em duas etapas: Na primeira delas, o licenciando adentra o espaço escolar, buscando se aproximar dos elementos que o compõem: tempos, espaços, relações. Já nessa primeira fase, incentiva-se, por parte da disciplina Metodologia do Ensino, uma aproximação dos licenciandos com os estudantes do ensino médio, numa investigação acerca dos conhecimentos prévios acerca de conceitos da física.

Na segunda fase, os licenciandos retornam m à escola, e orientados por roteiros, adentram a sala de aula, especificamente aulas de física, focalizando o olhar sobre elementos didáticometodológicos (relações entre professores, alunos e conhecimento; as formas do conhecimento presentes na aula, recurursos e estratégias didáticas), sobre os quais se aprofundam discussões ao longo das disciplinas envolvidas.

Nesse trabalho, será focalizada parte da primeira etapa do Estudo Exploratório, em especial a investigação acerca dos conhecimentos prévios de estudantes.

## DESENVOLVIMENTO:

Como uma etapa preparatória ao Estudo Exploratório, foi problematizada e discutida em aulas de Metodologia do Ensino a importância de se considerar que o estudante possui algum conhecimento prévio acerca dos conteúdos de física que se quer ensinar no ensino médio. Tais conhecimentos, segundo Villani (1988), são resistentes à mudança, e muitas vezes coexistem "pacificamente" com as idéias ensinadas na escola, sendo então importante se considerar que

- "... o conhecimento científico prproposto pela escola pode sofrer alterações complexas ao ser elaborado pelo estudante. Isso deve ser levado em conta como uma das variáveis mais importantes se o professor quiser melhorar a qualidade de seu ensino" (p. 20) .

Para problematizar essa discussão, a professora da disciplina propôs algumas questões de conteúdo físico, para que os próprios licenciandos as respondessem, refletindo sobre sua própria concepção acerca do conteúdo abordado, e sentindo as dificuldades que sentiriam estudantes do Ensino Médio diante das questões propostas.

Uma dessas questões, adaptada da literatura da área, foi utilizada por pesquisadores em ensino de física para se levantar as idéias de estudantes acerca de conceitos em termodinâmica. Os conceitos envolvidos (transferênc ia de energia e condutividade térmica dos materiais) são abordados no Ensino Médio:

- "Há numa sala duas mesas: uma de madeira e outra de metal. É colocado sobre cada uma delas um cubo de gelo (idênticos entre si). Em qual das duas mesas o cubo derreterá primimeiro? Justifique sua resposta".

A outra questão proposta aos licenciandos foi adaptada da literatura (KAMINSKI, 199-, GOLDBERG e MCDERMOTT, 1987), sendo a seguinte:

- "A figura apresentada abaixo representa um objeto luminoso (O), uma lente convergente (L) e um anteparo (A), no qual se pode observar uma imagem real e invertida do objeto. Se retirarmos a lente, ou cobrir parte dela, o que será observado no anteparo?"

Foi dado um tempo para que os licenciandos as respondessem, e na seqüência lhes foram apresentadas algumas respostas à mesma questão, dadas por acadêmicos do mesmo curso de formação. Essas respostas foram analisadas buscando-se compreender os conhecimentos expressos e modelos alternativos ali presentes.

Sem a pretensão categorizar as respostas em certas ou erradas, observou-u-se que para alguns, o cubo de gelo derreteria mais rapidamente sobre a mesa de madeira, para outros sobre a mesa de metal, e para outros, ainda, derreteria ao mesmo tempo. Só observando a diversidade de respostas obtidas já levou os licenciandos a um questionamento: como estas poderiam ser tão diversas, considerando -se que os sujeitos que as responderam eram do ensino superior, e a questão abordava conceitos básicos da física, no nível do ensino médio?

Essa análise indicou que, mesmo acadêmicos do ensino superior, diante de determinadas questões que abordavam conteúdos básicos de física em calor e temperatura, também apresentavam modelos explicativos não compatíveis com os modelos científicos. Isso evidenciou o quão resistentes à mudança são esses conhecimentos prévios dos estudantes, e a importância de se considera -los quando do desenvolvimento de quaisquer atividades didáticas em sala de aula.

Partindo dessa problematização, foi proposto então que os licenciandos selecionassem algumas questões de física que os permitissem levantar conhecimentos prévios de estudantes do Ensino Médio, acerca de algum conceito da física.

- O grupo optou por utilizar as mesmas questões sobre calor e temperatura que haviam acabado de discutir na aula de Metodologia do Ensino, sendo as seguintes:
- a) Toque uma superfície de metal e outra de madeira. Faça uma estimativa acerca de suas temperaturas. Explique porque se tem sensações diferentes ao tocar esses diferentes materiais.
- b) Duas mesas, uma de madeira e outra de metal, foram deixadas numa mesma sala um longo período de tempo. Foram colocados sobre cada mesa cubos de gelo idênticos. Em qual das duas mesas você acha que o cubo vai derreter mais rápido? Explique sua resposta (adaptada de GUERRERO, 1991).
- c) Porque no inverno usamos roupas de lã para nos aquecermos?

Em relação à formação das imagens em lentes convergentes, a questão utilizada, adaptada de GOLDBERG e MCDERMOTT (1987), é a seguinte. Primeiramente apresenta-se uma figura ao aluno, contendo uma vela acesa, uma lente convergente ao centro e um anteparo onde se pode observar a projeção de uma imagem invertida da vela. Coloca-a-se a seguinte questão:

- "Na figura acima temos uma vela (à esquerda), uma lente (no centro) e um anteparo (à direita). Suponha que a vela seja a única fonte de luz na sala. Quando a vela é acesa observa-a-se a sua imagem projetada no anteparo, invertida (de cabeça para baixo). Se cobrirmos a metade superior da lente, o que será observado no anteparo? (assinale um dos itens abaixo).".
- É apresentada então uma seqüência de cinco figuras do anteparo, cada um com uma imagem diferente: (a) anteparo sem nenhuma imagem; (b) anteparo com imagem da vela inteira e invertida; (c) anteparo com a metade superior da imagem projetada de forma invertida; (d) anteparo com imagem não invertida e inteira da vela e (e) anteparo com a metade inferior da imagem projetada de forma invertida.

O aluno deveria escolher uma das alternativas e justificar sua escolha.

Selecionadas as questões, cada licenciando contactou uma escola de ensino médio, onde desenvolveu sua primeira fase do Estudo Exploratório, e onde cada um teve que solicitar que alguns alunos respondessem as questões acima.

## RESULTADOS OBTIDOS

Cada licenciando trouxe para a sala de aula os resultados que obteve, e conjuntamente o grupo está analisando as respostas, procurando-se compreender os modelos explicativos dos estudantes acerca dos conteúdos físicos abordados. Mais do que analisar quantitativamente as respostas e classifica-las como certas ou erradas, o importante seria compreender os modelos explicativos desses estudantes. Analisar de forma coletiva está sendo um aprendizado aos licenciandos, e essa atividade tem dispendido um certo tempo. Assim, aqui serão apresentados os resultados obtidos com as questões 1 e 2 de termologia.

Como a grande maioria dos entrevistados era da escola pública, aqui serão apresentados apenas os resultados desse público alvo. Também se selecionaram apenas as respostas dos alunos da terceira série do Ensino Médio, que supostamente já teriam estudado os conteúdos em questão.

Em relação às questões de termologia, aqui serão apresentados apenas os resultados das questões 1 e 2.

A questão 1 solicitava a estimativa da temperatura de objetos de metal e madeira. Essa questão foi respondida por 23 alunos. Desses, 18 alunos, ao invés de estimarem a temperatura, colocam que a madeira é mais quente que o metal. As respostas seguintes assim exemplificam:

- "... deu para notar que a superfície de madeira é mais quente e o metal é mais fria isso porque a madeira absorve mais calor" (resposta de um aluno)
- "... a superfície de madeira é de temperatura normal e a de metal é mais gelada" (resposta de um aluno).

Quatro alunos, embora não coloquem estimativas de temperaturas, colocam que estas temperaturas são iguais:

- "... a temperatura da madeira e metal são iguais, a mesma temperaturas" (resposta de um aluno).

Uma das respostas foi considerada indefinida (não se compreendeu a resposta do aluno).

Já na questão 2, onde se perguntava em quaual das mesas (madeira ou metal) um cubo de gelo derreteria mais rápido, dos 25 alunos que responderam a questão, 21 afirmam que o cubo vai derreter primeiro na mesa de madeira. Algumas justificativas comuns foram:

- "... o gelo irá derreter primeiro na mesa de madeira, pois a mesma possui a temperatura mais elevada do que a mesa de metal" (resposta de um aluno)

Um dos alunos s afirma que vai derreter ao mesmo tempo em ambas as mesas e apenas 3 respondem que o cubo vai derreter primeiro na mesa de metal. As duas respostas exemplificam:

- "... No metal, pois o metal 'condus' melhor o calor" r" (resposta de um aluno)
- "... Porque o ferro absorve a temperatura do gelo, fazendo com que ele derreta mais rapidamente" (resposta de um aluno)

Observa -se pelas justificativas acima que, enquanto alguns justificam utilizando a condutividade térmica do material, outros possuem uma justificativa como se ferro absorvesse alguma coisa (temperatura) do cubo de gelo.

## ANÁLISES E CONSIDERAÇÕES FINAIS

Embora os alunos que responderam as questões fossem do terceiro ano do Ensino Médio, e supostamente já teriam estudado esses conteúdos, obteve-se uma grande maioria de respostas não científicas.

Esse resultado por si só já seria motivo de reflexões para os licenciandos investigadores: como poderia ocorrer de tantos estudantes "errarem" a questão, tendo já estudado os conteúdos abordados nas questões? Porém, como já se colocou acima, mais do que uma avaliação quantitativa de erros ou acertos, mais importante seria compreender os modelos explicativos que esses alunos apresentam em suas justificativas.

Observouuse a atribuição de propriedades de quente a objetos de madeira, e propriedade de frio a objetos de metal. Isso pôde ser fortemente observado na questão 1. Talvez seja esse o elemento que leva a maioria dos alunos a preverem que um cubo de gelo derreteria mais rapidamente sobre uma mesa de madeira, se comparado a um cubo sobre uma mesa de metal.

Uma concepção interessante que foi observada é que o ferro seria um material condutor que absorveria a temperatura do gelo.

Como etapa posterior na Metodologia do Ensino de Física, são discutidas então estratégias de ensino que possam ser desenvolvidas em sala de aula, de forma a levar os estudantes do Ensino Médio a superarem esses conhecimentos prévios, na direção da construção de um modelo explicativo científico. Serão tomados como referências diferentes perspectivas sobre a mudança conceitual, tais como os trabalhos de Villani (1988), Santos (1991) e Mortimer (1996).

Esse é um exemplo de ativividade investigativa que se está incentivando na formação desses licenciandos. Espera-se que atividades com esse caráter, não somente focado no conteúdo e no conhecimento prévio dos estudantes (como o caso aqui relatado) possam cada vez mais levar os professores em formação à reflexão acerca da atividade pedagógica, e à adoção de uma postura mais reflexiva acerca de seu trabalho docente.

## REFERÊNCIAS:

GARCIA, T. M. F. B. Didática e Formação de Professores de Física. I In: ENCONTRO NACIONAL DE DIDÁTICA E PRÁTICICA DE ENSINO, 12. 2004, Curitiba. Atas do XII Encontro Nacional de Didática e Prática de Ensino. Curitiba: PUC -PR, 2004. p. 1348-1357. 1 CD ROM.

GOLDBERG, f. M. e MCDERMOTT, L. An investigation os student understanding of the real image formed by a convergiging lens or concave mirror. AMERICAN JOURNAL OF PHYSICS, vol. 55, n.2, 1987. p. 108-119.

GUERRERO, S. J. Calor y Temperatura. Esquemas alternativos en estudiantes de preparatoria. REVISTA MEXICANA DE FISICA, vol. 37, no. 4, 1991. p. 688-696.

KAMINSKI, W. Conceptions des enfants (et des autre) sur la lumière. BULLETIN DE L'UNION DES PHYSYCIENS. N. 716. 19 --. P. 973 -995.

MORTIMER, E. F. Construtivismo, mudança conceitual e ensino de ciências: para onde vamos? INVESTIGAÇÕES EM ENSINO DE CIÊNCIAS, vol.1, n.1, ababril de 1996. Porto Alegre, Brasil.

SANTOS, M. E. V. M. Mudança conceitual na sala de aula. Um desafio pedagógico. Lisboa: Livros Horizonte, 1991.

VILLANI, Alberto. Idéias Espontâneas e Ensino de Física. In: Ensino de Física: Dos fundamentos à prática. Vol. 1, SE/SP - CENP. São Paulo, 1988.