O ENSINO DE ESTÁTICA NAS ESTRUTURAS DE PONTES.

## O ENSINO DE ESTÁTICA N NAS ESTRUTURAS DE PONTES .

* Luís Dário Sepúlvedaa b aa [dumgh@ig.com.br] Luciana Lago Costa Pinto b [lulago123@terra.com.br]

- a Colégio Marista Santa Maria\_Luís Dário Sepúlveda.
- b Colégio Marista Santa Maria \_ Luciana Lago Costa Pinto .

## O ENSINO DE ESESTÁTICA NA ESCOLA

- O ensino de ciências nenesta ta escola da cidade de Curitiba sofreu algumas modificações em sua abordagem nos últimos anos, principalmente, no modo como os estudantes realizam a investigação científica. Alterações essas s de cunho didáticopedagógicas motivadas pelas observações dos professores s e de suas leituras a respeito de um novo referencial teórico: a aprendizagem significativa. Deste modo, o ensino de Estática no laboratório de Física a (LF) passa a ser analisado mediante o registro das observações das práticas realizadas que , geraram discussões sobre a disciplina escolar Física. É É importante diferenciar, nesse instante, o que se entende por disciplina escolar Física da disciplina acadêmica, ou seja,

[...]o estudo das disciplinas escolares evidencia o caráter eminentemente criativo da instituição escolar. Longe de ser meras vulgarizadoras de conhecimento (científico, artístico ou técnico), são as disciplinas criações do sistema escolar . [...] o porquê de um conhecimento ser ensinado nas escolas em um determinado momento e local, e o porquê de ele ser conservado, excluído ou alterado ao longo do tempo. (SESEPÚLVEDA, 2002, p.13)

- O ensino de Física será apresentado, portanto , como mo uma disciplina escolar criada "p "pela escola, na escola e para a escola", conforme me Chervel (1990) . O olhar estará focado nas práticas efetivadas pelos professores , especialmente no LF e como elas colaboram para o ensino de determinado conteúdo curricular, bem como as alterações metodológicas . Oututro ponto a reforçar é o que se entende por prática curricular r em sala da aula, segundo Sacristán (2000), como

[...]uma realidade prévia muito bem estabelecida através de comportamentos didáticos, políticos, administrativos, econômicos, etc., atrás dos quais se encobrem muitos pressupostos, teorias parciais, esquemas de racionalidade, crenças, valores, etc., que condicionam a teorização sobre o currículo. (SASACRISTÁN, N, 2000, 0, p.13)

Nesse focar, a transposição didática é o elo do processo de ensino-aprendizagem, tendo os estudantes como principal elemento do conhecimento científico e de sua linguagem. É É mediante eleles que a ação pedagógica deve -se manter r não passiva, mas sim ressoar constantemente nas construções internas do educando, ou ainda, " se a aprendizagem é resultado de ações de um sujeito, não é resultado de qualquer ação: ela só se constrói em uma interação entre esse sujeito e o meio circundante, natural e social" l" , conforme Delizoicov v (2002) . Entender a Ciência Física como uma disciplina escolar Física , como suas práticas foram forjadas no espaço da cultura escolar, e, como o ensino dedela no LF possibilitou ou não uma aprendizagem m significativa aos estudantes é nosso objeto de pesquisa.

Delineado o cenário deste trabalho , passamos a relatar o contexto do ensino de Estática na na escola . No final dos anos noventa, a dinâmica dadas aulas práticas no LF foi modificada . Até esse momento, as aulas seguiam um roteiro , ou melhor, uma apostila que enfatizava práticas pré-escritas , ou de lacunas para preenchimento . Pode -se observar na apostila: Roteiro de Experiências de Física (GARCIA, 1998), uma das atividades de Estática desenvolvidas no laboratório, como segue abaixo:

Desenvolvimento 1: verificação das condições de equilíbrio de um corpo rígido.1- Prenda o travessão pelo furo central. 2- Com auxílio de laços de barbante, coloque pesos dos dois lados do travessão, em relação ao pino que o suporta.3Faça com que o travessão fique em equilíbrio, na horizontal, deslocando adequadamente os pesos.4- Determine os momentos estáticos de cada um dos pesos.5- Anote estes valores na tabela e compare os momentos horários com os antiihorários.6 -Mude os pesos e repita a seqüência . 7 -Complete a tabela

Esse material didático valorizava pouco a interação e o envolvimento dos estudantes com a aula experimental , tampouco contribuía para sua argumentação. A atividade experimental acima , acompanhava um questionário que deveria ser entregue ao final de cada aula. Da citada aula de Estáticica acima, para o desenvolvimento 1, temos as seguintes discussões:

1 -Transcreva da tabela os valores da coluna |Mo Mo F1F1 -M -Mo Mo F2F2|.

- 2 -Tomando -se em conta que não deveria haver diferenças, elas foram significativas? 3-A-Apresente as razões das diferenças, se existirem. 4- O que você conclui, a respeito das condições de equilíbrio, após estas medidas? São válidas?
- O encaminhamento da montagem dos equipamentos, sua seqüência de procedimentos e as observações s a serem m realizadas, tutudo estava presente no roteiro do Desenvolvimento 1 . Os estudantes não eram convidados à investigação científica e nem a pesquisar ar os conceitos da Física envolvidos na prática. Essa metodologia se mostrava pouco atraente, as perguntas referentes aos conceitos ou a a outras relações possíveis de que se pode estabelecer com o cotidiano eram incomuns. A A demonstração de um fenômeno por parte do professor no LF não se apresentava atrativa . Os estudantes assistiam às comprovações experimentais com um olhar de curiosididade, mas com pouco envolvimento.

Esse diagnóstico revela a prática experimental como mo sendo uma atividade caracterizada pela pouca participação e envolvimento dos estudantes com o experimento . Na essência , eles não buscavam outras explicações ou hipóteses . Simplesmente se importavam com o preenchimento das lacunas. As aulas não privilegiavam a aculturação científica, a, ou seja,

u m ensino que vise à aculturação científica deve ser tal que leve os estudantes a construir o seu conteúdo conceitual participando do processo de construção e dando oportunidade de aprenderem a argumentar e exercitar a razão, em vez de fornece-lhe respostas definitivas ou impor-lhes seus próprios pontos de vista transmitindo uma visão fechada das ciências . (CACARVALHO, O, 2004, p.3)

Em concncordância com Carvalho (2004), as práticas de laboratório estavam marcadas por um contexto tradicional l do currículo escolar . Para Silva (1999) , "o "o currículo seria um objeto que precederia a teoria, a qual só entraria em cena para descobri-i-lo, descrevê-lo, explicá-lo " ; ação essa na prática que não ocorria . O professor desenvolvia sua aula , demonstrava as leis físicas s e suas conseqüências , num m cenário cujo contexto se comprovava sempre verdadeiro , sem questionamentos ou dúvidas , ou ainda, a ciência era marcada por algo finito e acabado . A A evolução dos conceitos da Física, porém, infere certa descontinuidade das conquistas das ciências e de suas verdades .

Essa dicotomia entre a teoria e a prática, sem questionamentos, gerava baixa xa participação nanas aulas e nanas atatividades de aprendizagem. m. Para os estudantes essas aulas constituíammse em m um novo componente curricular , completamente distinto das aulas teóricas ou alguma coisa a sem muito significado. Um outro aspecto associado à aula de

laboratório , diz respeito à à matematização no no ensino dedessa disciplina . Ela esteve presente por muito tempo em sala e nas práticas experimentais. Durante essas atividades os estudantes simplesmente observavam e completavam as lacunas propostas pela apostila , e em seguida entregavam suas conclusões, ou o que as lacunas lhes permitiam pensar. Havia uma preocupação excessiva nos cálculos. Tal material corroborava na na visão matematizada que os estudantes tinham das aulas experimentais.

Por fim, mas não menos importante, as avaliações das práticas experimentais tinham resultados de notas que variavam entre zero e zero vírgula cinco pontos , de um m total de dois pontos s ou 20% da nota . Isso se tornava frustrante para os professores, que a partir desse mapeamento, começaram empiricamente a arriscar r outras propostas pedagógicas . De início , a apostila a não foi mais adotada nanas aulas experimentais , e procurouuse organizar as mesmas pelos procedimentos necessários ao ensino de determinado conteúdo . Quase que simultaneamente a essa atitude, ocorreu a a implantntação na escola de uma nova metodologia , mediada a pela chamada A Avaliação FoFormativa e seus atores:

- O professor, r, que será informado dos efeitos reais de seu trabalho pedagógico, poderá regular sua ação a partir disso. O aluno, que não somente saberá onde anda, mas poderá tomar consciência das dificuldades que encontra e tornar -seá capaz, na melhor das hipóteses, de reconhecer e corrigir ele próprio seus erros. s. (H(HAHADJI, I, 2001, p.20)0)

Essa a proposta de ensino valorizava a a autonomia e passava a a balizar as práticas dos docentes , cuja aprendizagem significativa se tornonou u guia de uma aprendizagem de (re)significados . Ora ligando "o "o desconhecido ao conhecido " , ora "o "o inédito ao já visto " , tudo isso "e "está na base de nossa relação cognitiva com o mundo " , do qual fala Perrenoud (1999). N Novas estratégias implicam mudanças de mentalidade e estas , por sua vez, z, também requerem expectativas novas de ensino-aprendizagem.

## AS AS AULAS DE LABORÁTORIO

- O ensino de Estática no LF, embasado na Avaliação Formativa, desencadeava outros encaminhamentos nanas práticas dos professores. O primeiro ocorreu no estreitamento de linguagem entre as disciplinas de Física e Matemática. Os docentes estabeleceram estratégias complementares, isto é, o ensino de Física na primeira série do ensino médio iniciava -se pela Estática e nãnão mais pela Cinemática. Isso em função da descontinuidade que ocorria entre o ensino de Funções, pela MaMatemática , e de Cinemática , na Física.

Os estudantes levavam muito tempo para perceber a associação do conceito de Velocidade com m o de Função, pois os mesmos interpretavam apenas a matematização do processo, o que gerava uma visão de aprendizagem mecânica, por parte dos estudantes . Aos ouvidos deles , eram duas linguagens distintas . Ou seja, um um m professor ensinava o conceito de velocidade e e o outro quase que simultaneamente , o de funções. Tais explicações, porém, não dialogavam m entre si, e o desenvolvimento da aprendizagem se complicava, a a partir da instrumentalização dos estudantes com m a aprendizagem do conceito de Função . Visto agogora, anteriormente nas aulas de Matemática, ocorreu uma promoção significativa na na compreensão do conceito de VeVelocidade e principalmente da visualização e interpretação das grandezas através dos gráficos .

As competências mobilizam conhecimentos dos quais grande parte é e continuará sendo de ordem disciplinar, até que a organização dos conhecimentos eruditos distinga as disciplinas, de modo que cada uma assuma um nível ou um componente da realidade.( PEPERRENOUD,D,1999, p.40)

A interdisciplinaridade entre as árereas de Física e Matemática , possibilitava o crescimento tanto dos discentes como dos docentes, no que diz respeito ao ensinoaprendizagem dos conceitos da Física . Os conteúdos que melhor privilegiavavam a transição do Ensino Fundamental ao Médio, segundo a coconcepção dos professores de Física, ancoravam-m-se no ensino de Estática.

No interior dessa gravitação, começava a o ensino de Estática cocom as aulas no LF. Estas são duplas e constituídas pela metade da turma, quinzenalmente. Essa configuração facilitou o desenvolvimento das atividades experimentais, bem como a observação da aprendizagem. A proposta para o desenvolvimento do Projeto Ponte (PP), como ficou sendo coconhecido, consistia na aplicação dos conceitos que envolvia o Equilíbrio de um Corpo ExExtenso , na consnstrução de uma estrutura feita com palitos de madeira. LeLevava a em consideração a integração e a participação de todos os estudantes , divididos em m equipes . Os estudantes, devidamente distribuídos em suas equipes, receberam o desafio de confeccionar uma a estrututura de ponte para sustentar uma carga de aproximadamente 20 kg. Para tanto, foi solicitada a uma pesquisa sobre pontes e as forças envolvidas no seu dimensionamento e sustentação de cargas, tarefa estabelecida durante a primeira aula do do LF. Livros foram disponibilizados na própria sala, do mesmo modo que o acesso à internet se realizava via biblioteca. O método proposto de trabalho aos estudantes era da investigação científica. A partir da pesquisa preliminar realizada por eles, ocorreu a escolha de um modelo de estrutura a ser seguido, os grupos começaram a executar suas tarefas s em aulas duplas .

Desse modo, a apresentação do cronograma de atividades para as próximas aulas teve como referencial as dimensões para a execução da tarefa. Foi estabelecido para a construção da Ponte: 70 cm de comprimento, 10 a a a 12 cm de largura e 10 a a 12 cm de altura.

O que corresponde às dimensões de um palito de madeira. As equipes, com no máximo quatro componentes, receberam 200 unidades cada de palitos, cola branca e fio. Todo o material utilizado na confecção ficava guardado no laboratório, pois os professores queriam averiguar o desdobramento de todas as etapas do processo de construção das pontes. A observação indicava , já nas primeiras aulas , que os estudantes se mantiveram fiéis aos seus projetos iniciais até determinado momento, porém várias equipes optaram por alterar o projeto . Em nenhum instante, os professores impediram a iniciativa das equipes em buscar novas propostas de projeto.

No contexto da Avaliação Formativa, o erro sinalizava um raciocínio em andamento ou de uma ação. Ele oportuniza o refletir e o intervir, sobre algo que não estava adequado, no caso, o PP. O ensino deve cuidar com a idéia da uniformidade, por que esta tenta implementar-se em suas aulas, nos ale rta Hadji (2001).

Contudo, dudurante a construção das pontes , as dificuldades apareceram na execução de determinada etapa do projeto. Nesse sentido, as discussões relatadas propiciaram m um momento rico para avaliação , conforme o relato dos p professores:

Os alunos discordavam a respeito de como o material seria utilizado na construção da maquete [ponte]. Esse era o ponto alto desta atividade, pois, poder observar as discussões e verificar as argumentações: "nossas preocupações foram de colocar os palitos adequadadamente... e fazer uma boa base para resistência, que é o principal". Tornava o avaliar mais consistente e, gerou uma reorganização de outraras práticas de laboratório. Quando não havia concordância de idéias entre os membros da equipe, e, se redirecionavam as atividades e se sabatinava o porquê ê ?(Registro oral das aulas de laboratório, 2007)7).

Nessas discussões, a a preocupação dos estudantes circulava em torno das possíveis falhas e, como mo elas poderiam comprometer a estabilidade da estrutura da ponte . Para o educador, a avaliação atitudinal durante a confecção, englobava uma gama de conteúdos , atitudes, mudanças de comportamentos, buscas e reflexões acerca de seu objeto de estudo. Para Cappechi (2004), nesse momento ocorre a enculturação, ou seja,

[...]os estudantes es entram em contato com uma forma especial de observar, analisar e representar os fenômenos da natureza, a cultura científica, de maneira que possam compreender as vantagens e as limitações dessa área de conhecimento.(CACAPPECHI, I, 2004, p.59)

Deste modo, nonovos caminhos surgiram à medida que as discussões eram redirecionadas; projetos sofreram modificações, frustrações foram acalmadas, uma vez que conseguiram dar continuidade ao seu PP . Já para outras , nem tanto - - a ponte ficou fora de nível l ou totalmente instável, antes do teste da carga de 20 kg. Terminado o prazo zo para a confecção da estrutura, o estudo se concentrava sobre o Equilíbrio Estático. Em sala , transcorriam as aulas teóricas dos conceitos de Estática e, davam seqüência às atividades de laboratório. Individualmente os estudantes deveriam anotar as distâncias observadas na montagem e , posteriormente calcular as forças aplicadas pelos apoios. Somente depois de apresentarem os cálculos pertinentes ao equilíbrio do corpo extenso foi dado início ao teste de resistência. As pontes foram m apoiadas nos seus extremos com um vão de 50 cm, ou seja, as extremidades da estrutura estavam apoiadas por 10 cm em cada lado. A carga escolhida para testar as pontes foi um galão com 20 litros de água . Esse momento foi o de maior expectativa, uma vez que o fato de ser um galão, pelo seu volume, gerou certa insegurança .

A meta pretendida com este momento é muito mais a de capacitar os alunos ao emprego dos conhecimentos, no intuito de formá-los para que articulem, constante e rotineiramente, a conceituação científica com situações reais, do que simplesmente encontrar uma solução, ao empregar algoritmos matemáticos que relacionam grandezas ou resolver qualquer outro problema típico dos livros-textos. ( DEDELIZOICOV,V,2002, p.202)2)

Por outro lado, a surpresa dos estudantes com a resistência gerada pelos palitinhos de madeira, e o sucesso da confecção foi gratificante, conforme (fig.2).

Teste de resistência (fig.1)

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Após a construção das estruturas de madeira, foram realizadas as avaliações em três momentos distintos. O primeiro teste foi o de resistência da estrutura , com a utilização do do galão, visto na (fig.1) . O segundo momento foi a apresentação de uma situação problema: a ponte foi apoiada sobre duas balanças e depois taradas. Ou seja, sosobre a estrutura foi colocado um corpo de massa desconhecida e localizado a determinada distância de um dos extremos . Cada estudante fez a sua medição de distâncias e , confirmou pelos s cálcululos pertinentes aqueles valores que deveriam estar indicados nas balanças . Assim, pupuderam

determinar também a porcentagem dos seus erros e as possíveis razões das discrepâncias. Como encerramento da avaliação foi entregue aos estudantes um "roteiro de avaliliação", , cujo questionamento era em relação as suas impressões . Eles assim, deveriam responder às às seguintes perguntas:

Ao (r(re)e)elaborar o projeto da ponte quais preocupações sua equipe teve? Quais as alterações que foram encontradas no decorrer da montagem? Como vocês as solucionaram? Qual o resultado do teste de sua ponte? A que fatores você atribui esse resultado? Analisando todos os momentos do trabalho e o reresultado do teste que conceito vovocê atribui à sua ponte? Á você? À sua equipe? Justifique. Pesquise e resolva três problemas que envolva a equilíbrio de pontes.

Para os estudantes que não conseguiram atingir o conceito satisfatório no PP, ficou estabelecido que a recuperação fosse e individual mediante uma nova estrutura, ou u montagem de estrutura geodésica com canudos de refrigerante, ou ainda , a construção de um móbile, também com material reciclável. Os conceitos aprendidos em sala de aula ganharam entendimentos mais consistentes, pois estavam m imbuíuídos das vivências reais.

É na prática real, guiada pelos esquemas teóricos e práticos do professor, que se concretiza nas tarefas acadêmicas, nas quais, como elementos básicos, sustentam o que é a ação pedagógica, que podemos notar o significado real do que são as propostas curriculares. (SASACRISTÁN, N, 2000, p.105)5)

Para Sacristán (2000), o professor assume o papel de facilitador r do processo, p por ora m enos crítico. Ele auxilia de forma a se cololocar numa situação de igualdade, cria assim uma relação de "companheirismo", ", cujo reflexo era a o rereforço no ensino-aprendizagegem. m. O "aprender r a aprender" " se dava simultaneamente entre os atores do ensino , em prol de um aprendizado agradável.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Desde o instante do desafio do PP, ao testar a resistência e a auto -avaliação; o envolvimento na execução da estrutura, o construir seu próprio objeto de conhecimento científico, mostrava que os conteúdos da disciplina escolar Física passavam por uma oportunidade do explorar, do fazer e do refazer, agregando ao erro dos estudantes s outros valores. O uso de muitas idéias, habilidades e competências colocavam na pauta da pesquisa, uma carga afetiva e significativa de prazer. Portanto, mais do que o interesse nos resultados, o explorar possibilita profundas conexões cognitivas com os processos

estudados. Revelouunos alguns indicicadores de aprendizagem que mobilizaram novas estratégias de ensino. Mediante a a montagem das pontes foi possível, também, detectar entre os estudantes tendências diversas, tais como: alguns se preocuparam somente com o aspecto estético, sem levar em conta a estabilidade e até colocaram nomes nas pontes; outros se preocuparam com a estabilidade e com o melhor desempenho , deixando de lado o design , projetando verdadeiros esqueletos, mas que conseguiram um resultado notável; outros ainda , procuraram adaptar o projeto a sua proposta . Tudo nos indica que a riqueza deste projeto foi além das expectativas do Ensino de Estática. A construção da ponte viabilizou uma troca de experiências e conhecimentos, no que se refere à à pesquisa, a aquisição de técnicas, o levantamento de hipóteses, a comprovação dos resultados obtidos, além da interação com as áreas ligadas à Física. O que justificou tais mudanças ocorridas por parte dos professores em suas práticas de laboratório, a partir do instante da implementação de uma aprerendizagem significativa. Além disso, esses projetos proporciona ram aos estudantes uma nova avaliação de como especialistas desenvolvem seu trabalho, dando maior valor a cada tópico da matéria estudada. A avaliação dessa atividade mostrou u aos professores oututros instrumentos de mensuração, ou seja, ela pode ocorrer mediante a observação, às argüições s ocorridas na confecção da ponte, o envolvimento dos estudantes nas tarefas, a pesquisa a realizada pelas equipes, a verificação de suas hipóteses s e dos cálculos solicitados, e também, m, mediante a tradicional avaliação escrita. Deste modo, a percepção por parte dos professores de todas as etapas da aprendizagem auxiliou-u-os na reestruturação dos planejamentos. Na análise realizada por estes ao final da proposta do PP, eles notaram que os estudantes estavam à à procura de sistematização de informações relevantes para a compreensão da situação-problema, da formulação de hipóteses e da previsão de resultados, ou seja, na busca da compreensão da investigação cientifica e de seus significados. Entender essas modificações internas no ensino de disciplina escolar física, bem como, verificar a aplicação/implementação de uma nova metodologia que contemplasse a investigação cientifica foi objeto desta pesquisa .

## Referências.

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CARVALHO. A. M. P. Critérios Estruturantes para o Ensino das Ciências. in: Ensino de Ciências: unindo a pesquisa e a prática. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2004, p.01-17 .

CHERVEL, A. História das disciplinas escolares: reflexões sobre um campo de pesquisa. Teoria &amp; Educação, nº 02, 1990, p.181.

DELIZOICOV, Demétrio. Ensino de Ciências: fundamentos e métodos. São Paulo: Cortez, 2002.

GARCIA, Nilson Marcos Dias. Roteiros de Experiências de Física, vol. 1, 1998.

HADJI, Charles. A Avaliação desmistificada . Porto Alegre: Artmed, 2001.

PERRENOUD, Philippe. Construir as competências desde a escola. Porto Alegre: Artes Médicas Sul, 1999.

SACRISTÁN, J. Gimeno. O currículo: uma reflexão sobre a prática. Porto Alegre: Artmed, 2000.

SEPÚLVEDA, L. D. O Ensino Secundário, o Liceu de Curitiba e o Ensino de Física no Paraná: (1858-1906). Dissertação [Mestrado]. PUC-SP, 2002.

SILVA, Tomaz Tadeu da. Documento de identidade: uma introdução às teorias do currículo. Belo Horizonte: Autêntica, 1999.