A experimentação na incorporação de conceitos de Física

## A EXPERIMENTAÇÃO NA INCORPORAÇÃO DE CONCEITOTOS EM FÍSICA

## Maria Inês Martins 1 Arlete de Souza Alves2 2

1 PUC MG / Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática / ines@pucminas.br 2 PUC MG / Licenciada em Física / arletefisica@yahoo.com.br

## RESESUMO

No ensino médio, nos defrontamos com o desinteresse de grande parte dos alunos em relação ao aprendizado de Física. Diante disso, incorporamos ao ensino dedessa disciplina , para duas turmas do ensino médio noturno de uma escola pública da região metropolitana de Belo Horizonte, experimentações que independem de recursos materiais e logísticos como, de modo geral, impõem os laboratórios formais , por via de regra inexistente nas escolas. A literatura pertinente ao papel das atividades práticas e aos seus diferenciados usos no ensino de Física nos mostra que os experimentos, incluindo as experimentações, tendem a agregar valor ao ensino e aprendizagem da Física, ainda que a abundância e a sofisticação de recursos materiais não possam ser consideradas fatores determinantes ao apre ndizado. No presente trabalho apresentamos a abordagem proposta aplicada a uma experimentação que procurou explorar o conceito de p potência . Consideramos nesse processo, a relevância da participação dos alunos na construção coletiva orientada da da a experimentação , a a partir do levantamento conceitual dos alunos sobre o tema escolhido. As experimentações e seu processo de construção objetivararam am debater conceitos de Física e aprimorar a interação aluno-aluno e alunoprofessor, garantindo o engajamento da turma na construção do conhecimento em Física. Após a experimentação e discussão em sala das observações realizadas, os estudantes participaram de novo levantamento conceitual em que foi também incluída uma questão avaliativa de todo o processo. As respostas dos alulunos nos dois levantamentos foram agregadas em unidades de significação, categorias e dimensões e, posteriormente, analisadas indicando uma evolução na tendência para a conceituação formalizada, sobretudo no entendimento de situações cotidianas.

Palavras -chave: experimentação, levantamento conceitual, potência.

## INTRODUÇÃO

Em nossa vivência docente em Física evidenciamos o desinteresse dos alunos em aulas expositivas e, e, neste sentido , incluímos o trabalho da experimentação, relevando inclusive o seu pape l socializador. Partimos do pressuposto de que é possível a sua realização utilizando o material de baixo custo providenciado pelo professor, pela escola ou pelos alunos, tornando minimamente acessível, a prática experimental, imprescindível ao ensino da Física . 1

Consideramos a experimentação como o processo vivenciado pelos alunos, a partir de uma problemática colocada pelo professor e construída coletivamente com os alunos, propiciando a

construção do conhecimento entendida como processo de aprendizagem do o sujeito, em acordo com Werneck (2006):

A noção de c construção do conhecimento é uma dessas idéias análogas que tem mais de um significado, que pode ser tomada em sentidos diversos devendo ser esclarecida para poder ser melhor utilizada. Basicamente, é ente ndida como construção de saberes universalmente aceitos em determinado tempo histórico ou como p processo de aprendizagem do sujeito . (Werneck, 2006, p.175, grifo s s nossos)s) .

Nessa perspectiva de fundamentação construtivista 2 , a construção do conhecimento refere-se ao modo como cada um apreende a informação e aprende algum conceito, de modo que o sujeito não constrói o saber, mas apropria -se de um conhecimento já construído. Esse processo de aprendizagem em ciências raramente provém da mera observação, ao contrárário, reconhece as expectativas iniciais, as hipóteses, a visão de mundo dos sujeitos no desenvolvimento do processo de experimentação na construção de conhecimento.

Propusemos-nos , portanto, por meio de experimentação, o, desenvolver nos alunos competências s para lidar, de forma autônoma e criativa, com material caseiro ou instrucional que lhes s possibilite criar coletivamente sua própria operacionalizaçação, para um melhor entendimento dos fenômenos físicos. Nessa perspectiva, a pesquisa analisa a compreensão do do conteúdo de Física, Potência, associado ao contexto prático trazido da própria vivência dos estudantes.

Um estímulo importante para enriquecer as aulas de Física, sobretudo no Ensino Médio, diz respeito à utilização de recursos didáticos variados, entre e os quais destacamos o uso de experimentos, incluindo a experimentação, objeto de estudo recorrente em pesquisas na área de Educação em Ciências. Vários trabalhos de pesquisa em ensino de Física têm se debruçado sobre o seu papel e a sua importância no ensino apresentando, em alguns casos, alternativas para sua utilização. Entre os trabalhos produzidos na década de 1990, destacamos a pesquisa de Bross (1990), que se preocupa com a recuperação da memória do ensino experimental de Física na escola secundária, , bem como a investigação de Moura (1993) que se detém sobre a dimensão lúdica das atividades práticas no ensino de ciências.

Das obras deste século, consideramos o volume especial sobre laboratório do Caderno Brasileiro de Ensino de Física (UFSC, 2004), quque ao lado do do artigo de Araújo (2003) abordam os diferentes enfoques e as diferentes finalidades das atividades experimentais no ensino de Física, frequentemente consideradas oportunas como estratégias de ensino. O trabalho de Arruda & Laburú (2002), por susua vez, tece considerações sobre a função do experimento no ensino de ciências, visando a superar a interpretação indutivista-verificacionista predominante na visão tradicional ou popular da ciência. 3

Na mesma linha de interesse, observamos o trabalho de Borges (1997, 2002), ao explorar o laboratório didático classificado como laboratório tradicional. l. Nesse caso, os os alunos, organizados em pequenos grupos, , trabalham em bancadas e realizam uma atividade experimental, seguindo as determinações de um roteiro altltamente estruturado que divide a aula, em geral, em dois grandes momentos. No primeiro, "instruções do experimento", os alunos reproduzem uma experiência previamente planejada pela equipe de professores, coletam dados relativos às grandezas físicas envolvidas na atividade e registram os dados de maneira " adequada " . No segundo o momento , "análise dos resultados", os alunos analisam os dados obtidos, construindo gráficos, realizando

cálculos de erros de medida e respondendo as questões previamente determinadas no roteiro. Ao final da aula os alunos produzem um relatório da atividade experimental realizada que é corrigido pelo professor .

Recorremos, também, ao trabalho de Blümke & Auth (2005), que ao analisarem as compreensões, intenções e ações no ensino de Físicica, discorrem sobre o papel da experimentação no ensino de Ciências e de Física em particular, considerando que as chamadas aulas práticas são frequentemente apontadas, em discussões acadêmicas, como importantes recursos didáticos das disciplinas científic as, em qualquer grau de ensino.

Por último, em acordo com Zanon & Silva (2000), as atividades práticas podem assumir papel fundamental na promoção de aprendizagens significativas na concepção de Ausubel et al. (1980) 4 em ciências e, por isso, consideram relevante incentivar propostas de ensino que potencializem a experimentação através da valorização dos conceitos prévios dos alunos bem como da articulação entre os conhecimentos teóricos e práticos, imbricados nos processos do conhecimento escolar.

De posse desses estudos, nos propusemos a trabalhar uma experimentação, a partir de construção coletiva, inserida em uma abordagem que retoma as concepções prévias dos estudantes. Com isso objetivamos a partir do planejamento, elaboração e execução coletiva de uma experimentação, observar as alterações no conhecimento dos alunos sobre um determinado conteúdo. Incorporamos, com isso, a lógica dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, PCNEM, em que a apropriação de conhecimentos deve ser desenvolvida passo a passo, a partir de elementos próximos, práticos e vivenciais (Brasil, 2000, p.24).

Planejamos a realização de práticas simples aqui denominadas "experimentações" em uma escola da rede pública ou privada mesmo na ausência de material e laboratórios especificamente designados para a sua realização. Neste sentido utilizamos espaços e materiais alternativos construídos ou simplesmente trazidos de casa. A nossa intenção foi envolver os alunos na construção e elaboração de atividades práticas, considerando assim a confrontação entre suas conceituações prévias e aquelas sintetizadas pelo professor, a partir da experimentação construída coletivamente.

Partimos do pressuposto que os estudantes costumam se comprometer com mais afinco em situações nas quais se sentem partícipes do processo de construção 5 . De fato, com base nos levantamentos feitos durante o processo de trabalho sobre o conteúdo em foco, percebemos que os alunos das duas turmas em estudo, manifestaram que a experimentação construída, além de didinamizar várias aulas, tornou o aprendizado de Física mais interessante, despertando-lhes maior afinidade pela matéria.

## DESENVOLVIMENTO

Na perspectiva de processo de experimentação apresentada anteriormente, elegemos como conteúdo, a potêtência. Para tal, prpropusemos um levantamento de concepções, aplicado em sala de aula, com indagações relacionadas ao conteúdo em tela para investigar o conhecimento prévio dos alunos. Neste levantamento, incorporamos questões, tais como: No seu cotidiano, exemplifique situaçõções em que você utiliza/escuta o termo potência? Baseado nos exemplos do dia -a-a-dia, como você explicaria o termo potência? Como você formalizaria o conceito de pe potência?

Essa abordagem foi aplicada em duas turmas de ensino médio de uma escola pública do tuturno matutino de Pedro Leopoldo, município localizado a 30 km de Belo Horizonte - MG, que assistem a 3 (três) aulas semanais de Física. Essas turmas , identificadas como T1 (25 alunos) e T2 (22 alunos), não contavam com praticamente nenhuma vivência prática em m Física e não tinham visto curricularmente o conteúdo P Potência , no ensino médio.

Após o levantamento, , sugerimos a elaboração, o, em grupos, de uma experimentação com recursos simples , adequada para a calcular a potência de suas pernas. As propostas dos alunos incluíram 1) subir e descer escada (3 grupos), 2) subir e descer rampa (1 grupo) e 3) correr em plano horizontal (4 grupos), sendo que todos os grupos consideraram diferentes velocidades e 6 (seis) grupos consideraram diferentes alunos para uma mesma tomomada de dados.

Na aula seguinte, ocorreu a experimentação, a partir do o planejamento de papéis a serem assumidos pelos estudantes e das m medidas a serem tomadas. Na seqüência, os alunos sintetizaram os resultados obtidos, a partir da discusussão da experimentatação realizada, comparando com a sua proposta a para o cálculo da potência de suas pernas, especificando as condições de tomada de dados, a pertinência e adequação das considerações feitas ao subir e descer a escada ou a rampa e aquelas assumidas ao correr na na horizontal. Por fim, após a formalização do conceito de potência em aula , , a partir das considerações dos alunos, retomamos ao levantamento original no qual incluímos uma ma questão avaliativa do processo, o, a saber: O que você mais gostou e o que menos gostou nas aulas sobre potência ?

Nessa oportunidade, os estudantes foram encorajados a propor alterações, quando fosse o caso, em suas respostas originais possibilitando a análise do efeito da abordagem utilizada e das atividades propostas na natureza de suas observações. A participação efetiva dos alunos em todo o processo foi considerada como substitutiva a uma das avaliações prevista, valorizada em 20% da nota do bimestre.

Após a finalização deste processo, procedemos à análise de dados, sobretudo dos dois levantamentos. Como as questões são dissertativas, julgamos importante ao invés de simplesmente classificáálas como corretas ou incorretas , levar a efeito a a análise de conteúdo segundo Bardin (2003), cujo objetivo é a manipulação de mensagens (conteúdo e expressão desse conteúdo), para identificar os indicadores que permitem inferir sobre uma outra realidade para além da mensagem. Para este fim, prprocedemos à à fase descritiva a partir do estudo dadas respostas dos alunos, buscando inferirir, a partir de suas considerações, dimensões e categorias de análise , procurando revelar uma estrutura interna de elementos de significação. o. A informação foi, portanto, tratada para alcançarmos representações condensadas (análise descritiva do conteúdo) e explicativas (análise de de conteúdo veiculadora de informações suplementares).

## ANÁLÁLISE DOS RESULTADOS

Como mencionamos na descrição do trabalho desenvolvido, a partir do do 1º º levantamento (L1) , construímos coletivamente as experimentações fomentadas por uma discussão pré-estruturada de metodologia de investigação. Na aula subseqüente, praticamos a experimentação proposta pelos grupos, retornando, em seguida, para a síntese dos resultados bem como ao levantamento conceitual (L2) . Partindo de de elementos particulares e reagrupando-os progressivamente por aproximação de elementos contíguos, construímos dimensões e categorias que passamos a apresentar.

No seu cotidiano, exemplifique situações em que você utiliza/escuta o termo potência?

Tabela 1: Agregação dos dados obtidos nos dois levantamentos pelas duas turmas, na questão 1

Dos dados apresentados na tabela 16 percebemos praticamente a manutenção do total das situações envolvendo movimento (6(68% ? 64%), um aumento da menção de aplicações (16% ? 28%), bem como uma redução da categoria escolar e demais categorias (5% ? 2%). Nas tabelas seguintes, optamos por agregar apenas as dimensões por considerarmos para estes dados as categorias demasiado genéricas . Exemplificamos, ainda, sempre que julgamos esclarecedoras as respostas dos alunos para as dimensões estabelecidas.

Baseado nos exemplos do dia -a-a-dia, , como você explicaria o termo potência?

Tabela 2 2: Agregação dos dados obtidos pelas turmas T1 e T2, na questão 2, nos dois levantamentos .

A consolidação das respostas em dimensões possibilitou algumas análises interessantes. De fato, foi possível observar o aumento considerável nas respostas que se deslocaram para o "trabalho no tempo", de 24,5% para 61,4%, na ligeira redução da tendência "força no tempo", de 6,1% para 4,5%. Além disso, as demais dimensões do 2º levantamento, embora incorretas , preservam as palavras "trabalho" em 11,4% e "energia" em 22,7%.

Como você formalizaria o conceito de potência ?

Tabela 3 3: Agregação dos dados obtidos pelas turmas T1 e T2, na questão 3, nos dois levantamentos.

A partir da agregação dos dados das duas turmas na questão 3 foi possível perceber claramente a tendência para respostas que incorporam a conceituação formalizada . Assim, a resposta "o traba lho no tempo" passa de 12,5% para 41,5%, enquanto que "movimento no tempo" cai de 25% para 10,4%.

O que você mais gostou e o que menos gostou nas aulas sobre potência?

A questão 4 deste levantamento não apresenta correspondência com a investigação anterioior, em função da sua natureza avaliativa. De todas as observações feitas pelos alunos da turma T1, apenas 13,9% continham alguma consideração negativa, apesar de termos inserido a indagação sobre os aspectos desinteressantes do processo de ensino e aprendizagem do conteúdo de potência.

Em relação aos aspectos positivos mais freqüentes, destacamos que 20,3% correlacionaram o aprendizado com o seu cotidiano, enquanto que 34,5% enfatizaram a relevância da atividade prática. Ainda 22,6% abordam o trabalho desenvolvido pelo professor durante o processo de ensino e aprendizagem. Nas próximas tabelas apresentamos as respostas dos alunos da turma T2 no segundo levantamento de concepções, para cada uma das perguntas.

Nessa avaliação de processo, a turma T2 apresentntou apenas aspectos positivos sobre a abordagem de ensino e aprendizagem adotada. Esses itens concentraram-se na postura e dedicação do professor (68,7%) e na relação com o cotidiano (25%). A análise dos dados indica que existem pequenas diferenças entre as as duas turmas, em relação à correlação com o cotidiano e aos aspectos

positivos elencados no processo de ensino e aprendizagem. Por isso, consideramos pertinente agregar as respostas das duas turmas, objetivando melhor caracterizar as dimensões e categorias de análise nos dois levantamentos (tabela 4) .

Tabela 4: Agregação dos dados obtidos pelas turmas T1 e T2, na questão 4, no segundo levantamento.

Para finalizar, fizemos a totalização das respostas obtidas pelas duas turmas na questão 4, considerada apenas no 2º levantamento. Ape nas 4,4% apontaram aspectos negativos na abordagem adotada, focalizando a parte prática da experimentação. As demais observações foram consideradas positivas entre as quais se sobressaíram o aspecto metodológico expresso como "aulas bem boladas, com prática feita na escola" com 52,1% das respostas e "a possibilidade de relacionar a potência com o dia -a-adia" em 23,9%.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Embora a turma T 1 tenha apresentado mais dificuldade em propor e analisar os resultados obtidos durante a experimentação, o, as duas turmas procuraram desenvolver a atividade com engajamento, buscando alcançar os objetivos propostos. Optamos por analisar em conjunto as respostas dos alunos das duas turmas, pois as diferenças entre suas respostas não se configuraram como fortemente significativas.

Apesar de alguns grupos terem realizado a experimentação na horizontal, , dificultando a obtenção dos dados numéricos este fato não foi determinante na formalização da temática em foco, sendo que a discussão em sala sobre as diversas forormatações propostas enriqueceu o debate e possibilitou uma evolução no entendimento dos conceitos envolvidos, relacionando-os com o dia-adia dos próprios alunos conforme analisamos no item anterior.

Ainda que não existam elementos suficientes para afirmar que os alunos tenham alcançado aprendizagem significativa apenas com base nas porcentagens comparativas entre os dois levantamentos, a comparação entre os resultados dos levantamentos (tabelas de 2 a 15 ) e a agregação desses dados nas tabelas subsequentetes (tabelas de 16 a 19) mostram que a abordagem proposta que incluiu a experimentação contribuiu para a a evolução dos conceitos dos alunos , conforme exemplificamos nas próprias tabelas.

Acreditamos que desse modo, conseguimos observar a alteração do conhecimento dos alunos, pois a tendência das respostas dos alunos das duas turmas se mostrou favorável à conceituação formalizada, incorporando a lógica pretendida dos PCNEM, conforme discussão apresentada na análise de dados.

Em função dos resultados alcançados a partir do envolvimento e comprometimento dos alunos nas atividades de levantamento e prática, confirmamos , como apontavam os estudos mencionados na fundamentação, a efetividade da abordagem em tela tanto em relação à interação do corpo social (professor e alunos) quanto ao aprendizado. Propomos a continuidade dessa investigação com experimentações alternativas, focalizando outros conteúdos de Física.

## REFERÊNCIAS

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