Exercícios/problemas em Manuais Didáticos: uma análise quanto à natureza das situações abordadas

## Exercícios/problemas em Manuais Didáticos: uma análise quanto à natureza das situações abordadas

## Gabriela Kaiana Ferreira 1 , Laís Perini 2 , Luiz Clement3 t3

- 1 CCT -UDESC/Aluna do Curso de Licenciatura em Física, gabikaiana@gmail.com
- 2 CCTTUDESC/Aluna do Curso de Licenciatura em Física, lais.fisica@gmail.com
- 3 CCT -UDESC/Professor do Departamento de Física, lclement@joinville.udesc.br

## Resumo

Nas aulas de Física no Ensino Médio observa -se, em geral, um distanciamento entre os conceitos abordados em sala de aula e a a realidade na qual o aluno está inserido. Tal distanciamento está relacionado com a abordagem dada aos fatos, fenômenos e conceitos estudados. Esta abordagem, na maioria das vezes, está voltada a um enfoque formalista e matemático desvinculado de contextos s cotidianos, tecnológicos e/ou aspectos históricos e sociais, gerando assim, uma aparente indiferença dos alunos frente à disciplina de Física. Este aspecto é fortalecido por prolongadas sessões de resolução de exercícios, que em geral, visam à memorização e a aprendizagem mecânica. Tendo em vista este quadro, desenvolvemos, junto a Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), um projeto de pesquisa com o objetivo geral de estabelecer alguns parâmetros para uma utilização efetiva de atividades de Resolulução de Problemas como recursos didáticos para o Ensino de Ciências Naturais, em particular para o Ensino de Física. Uma das frentes de investigação nesse projeto de pesquisa foi a realização de uma avaliação sistemática da utilização de exercícios/problemamas presentes em Manuais/Livros Didáticos de Física para o Ensino Médio, estabelecendo critérios e categorias de classificação. Neste trabalho, em particular, temos como objetivo apresentar uma análise feita sobre dois critérios de classificação adotados: I - quanto à natureza das situações-s-problema abordadas pelos exercícios/problemas e II - quanto à forma de apresentação dos enunciados dos exercícios/problemas. Assim sendo, tomamos como meta analisar, pelo menos, uma coleção didática composta de três volumemes; um livro texto volume único e um projeto de Ensino de Física. A partir dessa análise, podemos adiantar que os exercícios/problemas encontrados nos manuais didáticos analisados estão majoritariamente voltados à estrutura interna da Física e apresentam, e em geral, uma enunciação apenas em forma de texto.

Palavras -chave: Resolução de Problemas, Ensino de Física, Livro Didático, Vivência Cotidiana, Forma de Enunciação.

## Introdução

No ensino de Ciências e Matemática as atividades didáticas de resolução de problemas são consideradas atividades fundamentais para a aprendizagem dos alunos. Vasconcelos et al, 2007, ao citar Sternberg, afirmam que à resolução de problemas é atribuída a função de "m"motor do ato de pensar"r". Caballer Senabre (1994) ) consideram que a resolução de problemas possui um aspecto fundamental na atividade científica e para a aprendizagem das Ciências se torna um processo intelectual decisivo. Com isso, as pesquisas sobre a temática de resolução de problemas no ensino de Ciências são constantes e justificáveis pela importância atribuída a essas atividades didáticas no processo de escolarização.

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http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xviii/

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Algumas reflexões acerca das dificuldades encontradas por professores e alunos em relação às atividades de Resolução de Problemas em aulas de Física no Ensinino Médio apontam para a necessidade de estudos mais aprofundados em torno do tema, a fim de se estabelecer parâmetros que orientem um melhor desenvolvimento destas atividades. As Atividades Didáticas de Resolução de Problemas são consideradas pela grande maioria dos professores como atividades fundamentais no processo de ensino-aprendizagem da Física. Desta forma, é fundamental que procuremos evidenciar sempre mais seu potencial didático, tornando -as atividades cada vez mais significativas para o ensino e a a aprendizagem da Física.

Nas aulas de Física do Ensino Médio há uma dedicação expressiva da carga horária para sessões de resolução de exercícios/problemas. Mesmo assim, o que chama atenção é o baixo desempenho dos alunos nestas atividades didáticas (Gil Pérez et all, 1988; Peduzzi, 1997; Pozo & Crespo, 1998; Clement, 2004). A causa do baixo desempenho dos alunos está, certamente, atrelada a diversos fatores, tais como: condições de trabalho/estrutura escolar, preparação/planejamento das atividades didáticas as envolvendo a resolução de problemas, dificuldades conceituais e matemáticas dos alunos, entre outros.

Além disso, ressaltamos que esse baixo desempenho ainda pode ser explicado pelo fato dos alunos não considerarem estas atividades como reais problemas a serem enfrentados. Segundo Saviani (2000, p. 14) "(...) a essência do problema é a necessidade". Para o autor um problema se configura por uma situação em que desconhecemos sua solução, mas que necessitamos resolvê-la. O autor também destaca que a necessidade de se conhecer algo deve partir do próprio indivíduo. Outros autores, como Mendonça (1999) e Moisés (1999), também consideram que um problema deve consistir em uma situação conflitante que não apresenta uma solução imediata, e que a necessidade de resolvê-la deve estar impregnada no indivíduo, se não ocorrer assim, o sujeito estará lidando com um pseudoproblema.

Pozo et al (1998) apresenta uma diferenciação entre exercício e problema:

- (...) um problema se diferencia de um exercício na medida em que, neneste último caso, dispomos e utilizamos mecanismos que nos levam, de forma imediata, à solução. Por isso, é possível que uma mesma situação represente um problema para uma pessoa enquanto que para outra esse problema não existe, quer porque ela não se interesse pela situação, quer porque possua mecanismos para resolvê-la com um investimento mínimo de recursos cognitivos e pode reduzi-la a um simples exercício (...). (p. 16)

Na medida em que sejam situações mais abertas ou novas, a solução de problemas representa para o aluno uma demanda cognitiva e motivacional maior do que a execução de exercícios, pelo que, muitas vezes, os alunos não habituados a resolver problemas se mostram inicialmente reticentes e procuram reduzi -los a exercícios rotineiros. (p . 17)

Essa reflexão nos leva a uma discussão de âmbito atitudinal, pois, o aluno deverá ser seduzido e/ou convencido de que valerá a pena se deter, envolvendo-se na atividade e percebendo que ali há realmente um problema a ser resolvido, ou seja,

"que há uma distância entre o que sabemos e o que queremos saber, e que essa distância merece o esforço de ser percorrida" (Pozo, 1998, p. 159).

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Assim, podemos afirmar que o reconhecimento ou não de uma tarefa como problema não depende unicamente do aluno; são decisivas tatambém as formas e o tipo de atividades apresentadas a ele.

Neste sentido desenvolvemos, junto a Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), um projeto de pesquisa intitulado " Estudo sobre Atividades Didáticas de Resolução de Problemas no Ensino de Físísica" com o objetivo geral de estabelecer alguns parâmetros para uma utilização efetiva de atividades de Resolução de Problemas como recursos didáticos para o Ensino de Ciências Naturais, em particular para o Ensino de Física. Uma das frentes de investigação nesse projeto de pesquisa foi a realização de uma avaliação sistemática da utilização de exercícios/problemas presentes em Manuais/Livros Didáticos de Física para o Ensino Médio, estabelecendo critérios e categorias de classificação.

Neste trabalho, em particular, temos como objetivo apresentar uma análise feita sobre dois critérios de classificação adotados: I - - quanto à natureza das situações-problema abordadas pelos exercícios/problemas e II - - quanto à forma de apresentação dos enunciados dos exercícios/problemas. Além disso, apresentamos e discutimos alguns aspectos que julgamos importantes na proposição de exercícios/problemas em aulas de Física.

## Desenvolvimento do Trabalho

Faremos a descrição do desenvolvimento do trabalho nas três etapas que seguem:

## Etapa I - - Escolha e definição do material didático para análise

Em nossa pesquisa, buscamos analisar manuais/livros didáticos com características distintas. Em decorrência disso, tomamos como meta analisar, pelo menos, uma coleção didática composta de três volumes; um livro texto volume único e um projeto de Ensino de Física. Das coleções didáticas escolhidas, tínhamos como critério de escolha o fato de que, pelo menos uma delas, devesse fazer parte dos livros aprovados pelo PNELEM (Plano Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio). Assim, optamos pela escolha dos seguintes manuais/livros como fonte de análise:

- · A coleção didática "Física" de Alexandre Lago e Fernando Cabral (editora Harbra, 2004. Volume 1, 2 e 3), por tratar-r-se de uma coleção amplamente divulgada na região norte do estado de Santa Catarina. Esta obra possui intenções claras de estabelecer relações entre a Física e a Tecnologia, sendo que apresenta seções específicas para isso, intituladas "Isto tem utilidade?". Haja vista essa preocupação dos autores, procuramos constatar como a contextualização da Física aparece nos exercícios/problemas propostos. Vale salientar que essa coleção didática tem como foco escolas de Ensino Médio da rede particular e não consta da relação dos livros aprovados pelo PNELEM.
- · O livro Física, de Sampaio e Calçada, por tratar-r-s-se de uma das obras aprovadas pelo PNELEM e ser um livro volume único, o que o diferencia da coleção anterior.
- · O Projeto de Ensino PSSC - Physical Science Study Committee - por caracterizar -s -se como um grande referencial histórico, sendo o precursor de muitos dos projetos de ensino de física conhecidos atualmente. Além disso, é de

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extrema importância considerar o fato de que o PSSC foi amplamente difundido no Brasil, durante a sua tentativa de implantação. Isso faz com que, mesmo tratando -se de um projeto criado para uma realidade educacional diferente da nossa, tornou-se referência para a elaboração de materiais didáticos posteriores.

## Etapa II - Critérios de classificação dos exercícios/problemas

Baseando -s -se em uma revisão bibliográfica, procuramos critérios/apontamentos que norteassem a elaboração de categorias de classificação de exercícios/problemas. Desta forma, estabelecemos um núcleo de categorias base, que sofreu pequenas alterações ao longo da investigação, visando uma maior precisão na categorização dos exercícios/problemas presentes nos manuais didáticos escolhidos para análise. Dos critérios de classificação estabelecidos, podemos considerar de extrema relevância duas categorias gerais que dizem respeito: a a natureza da situação o e a forma de apresentação do enunciado .

Na seqüência apresentamos um detalhamento destas categorias:

## Natureza da situação

A categoria Natureza da Situação é o critério responsável por apontar o tipo de contexto prproblematizado pelos exercícios/problemas. Quanto ao contexto, este pode ser:

- · Interno à Física: a: Apresenta a estrutura do enunciado e a formulação do problema baseados em aspectos internos à estrutura conceitual da Física.
- · Vivência Cotidiana: : Estes problemas/exercícios contextualizam situações geralmente voltadas ao cotidiano ou à interpretação de fenômenos naturais, processos ou aparatos tecnológicos. A resolução destes problemas/exercícios pode exigir tanto interpretação e análise como a utilização de conceitos, princípios ou a aplicação de equações.

## Forma de apresentação do enunciado

A esta categoria, cabe classificar as diferenças existentes na proposição do exercício/ problema, e na forma como são apresentados dados e situações que auxiliarão na resolução do mesmo. Nesta categoria, podemos considerar um enunciado como sendo composto por:

- · Texto: O enunciado do exercício/problema apresenta-se apenas na forma de texto.
- · Texto+Desenho/Diagrama: O enunciado apresenta-s-se na forma de texto, e é acompanhado por desenhos e/ou figuras e/ou diagramas.
- · Texto+Gráfico/Tabela: O problema apresenta-s-se na forma de texto, sendo acompanhado de gráficos e/ou tabelas.
- · Texto+Gráfico/Tabela+Desenho/Diagrama: Um problema neste formato tem seu enunciado composto por todas as formas anteriormente citadas, ou seja, é composto por textos, desenhos e/ou figuras e/ou diagramas, além de gráficos e/ou tabelas.

Em uma primeira análise pode parecer pouco relevante classificar os exercícios quanto a sua forma de enunciação, mas, a forma de apresentação de um enunciado de um exercício/problema consiste em mais do que apenas características estéticas do mesmo. A partir da forma de apresentação do enunciado

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já é possível afirmar que o problema exige o domínio de mais ou não de diferentes formas de linguagem (gráficos, tabelas, desenhos e diagramas) utilizadas na Ciência, em particular na Física. Sendo assim, a forma de enunciação já apresenta aspectos importantes sobre o potencial didático do problema, uma vez que, para a resolução do mesmo , difererentes competências e habilidades devem ser utilizadas e/ou desenvolvidas.

## Etapa III - Categorização dos exercícios/problemas e análise dos resultados

Definidos os critérios de análise, as coleções didáticas e as categorias de classificação, passamos para a categorização dos exercícios/problemas e, posteriormente, para a análise dos resultados.

## Resultados e Análise

Durante toda a categorização dos exercícios/problemas nos três manuais didáticos; Cabral e Lago , PSSC e Sampaio e Calçada; foram analisados um total de 4596 questões, sendo que apenas 386 delas (representando 8,4% do total) foram classificadas como de vivência cotidiana.

No quadro 1 temos a distribuição de exercícios/problemas por coleção didática e natureza.

Quadro 1: Distribuição dos exercícios/problemas por natureza da situação e coleções.

Em todas as coleções analisadas, percebemos que o foco dos exercícios/problemas está voltado à natureza interna da Física. Do total das questões categorizadas, temos que 85,6%, 89,9% e 86,2% foram classificadas como internas à Física na coleção Cabral e Lago, no projeto PSSC C e no livro didático Sampaio e Calçada, respectivamente.

No gráfico da figura 1, temos a distribuição, em quantidade, quanto ao contexto das questões presentes em cada coleção.

Figura 1:Distribuição dos exercícios/problemas por natureza da situação e coleções.

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Análises quanto à natureza da situação e as grandes áráreas conceituais também foram realizadas para cada coleção didática categorizada.

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No gráfico da figura 2, podemos observar a distribuição dos exercícios/problemas, quanto à natureza, em cada um dos três volumes da coleção Cabral e Lago. Há uma concentração maior de exercícios/problemas de vivência cotidiana no volume 1 do que nos demais volumes. Neste volume, cerca de 22,4% (261 exercícios/problemas) das questões são voltadas à natureza de vivência cotidiana, sendo que este volume apresenta a grande área de Mecânica. No segundo volume, relativo às áreas de Termodinâmica e Óptica, as questões classificadas como vivência cotidiana representam apenas 12,6% (113 exercícios/problemas) do total. E no terceiro volume, referente às áreas de Eletromagnetismo e Física a Moderna, encontramos apenas 6,6% (67 exercícios/problemas) das questões voltados à natureza de Vivência Cotidiana.

Figura 2: D Distribuição dos exercícios/problemas por natureza da situação e volume na Coleção Física dos autores Alexandre Cabral e Lago.

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No gráfico da figura 3, podemos constatar a distribuição dos exercícios/problemas quanto à natureza em cada uma das quatro partes do projeto de ensino PSSC. As que apresentam maior concentração de questões da natureza Ó vivência cotidiana são as partes 2 e 3, çq referentes às grandes áreas de Óptica e Mecânica, com 15,3% (27 exercícios/problemas) e 12,1% (25 exercícios/problemas), respectivamente. As duas outras partes, 1 e 4, se referem à Gravitação, Grandezas e Medidas; e Eletricidade e Estrutura Atômica. Nestes dois livros as quantidades de questões de vivência cotidiana apresentadas são 7,6% (16 exercícios/problemas) e 5,4%, (10 exercícios/problemas) respectivamente.

Figura 3: Distribuição dos exercícios/problemas por natureza da situação e parte (volume) no Projeto de Ensino Physical Science Study Comitte (PSSC).

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No gráfico da figura 4, podemos verificar a distribuição dos exercícios/problemas quanto à natureza em cada uma das seis unidades do livro didático Sampaio e Calçada. A maior concentração está na unidade I, referente à área de Mecânica, na qual se concentram 25,3% (66 exercícios/problemas). Em seguida, temos a unidade III, que trata de Óptica, sendo que 12,5% (6 exercícios/problemas) das questões são classificadas em vivência cotidiana. E por fim as unidades II, IV, V e VI, respectivos aos conteúdos das áreas de Termodinâmica, Ondas, Eletricidade e Física Moderna, com as proporções de 10,9% (7 exercícios/problemas), 3,3% (apenas 1 exercício/problema), 10,9% (6 exercícios/problemas) e 0% (nenhum exercícício/problema foi contemplado nesta área). Apesar da unidade V (área de Eletricidade) apresentar maior número de exercícios/problemas de vivência cotidiana se comparado à unidade III (área de Óptica), percentualmente a concentração de questões desta natureza é maior na unidade III.

Figura 4: D Distribuição dos exercícios/problemas por natureza da situação e unidade na Coleção Física dos autores Sampaio e Calçada.

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Uma análise referente à forma de apresentação (enunciação das questões) também foi realizada e, pudemos extrair os seguintes resultados:

Quadro 2: Distribuição dos exercícios/problemas por forma de apresentação nos manuais analisados.

No quadro 2, podemos constatar que os problemas apresentam-s-se principalmente em forma de Texto ou Texto+Desenho/D/Diagrama; e menos freqüentemente nas formas Texto+Gráfico/T/Tabela; e Texto+Desenho/D/Diagrama+Gráfico/T/TaTabela .

Os gráficos das figuras 5, 6 e 7 ilustram a forma da apresentação dos exercícios/problemas por manual didático.

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Na figura 5, temos a distribuição referente à prprimeira coleção analisada, Cabral e Lago. Nela percebemos, assim como nas outras coleções, que há uma maior freqüência de questões em forma de TeTexto, cerca de 64%, enquanto a forma de TeTexto+ Desenho/D/Diagrama a constitui 28%, e as demais formas de apresentação somam 8%.

Figura 5: Distribuição dos exercícios/problemas por forma de apresentação na Coleção Física dos autores Fernando Cabral e Alexandre Lago.

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Na figura 6, referente ao projeto PSSC, constatamos que percentualmente este apresentou mais exercícios na forma de TeTexto que a coleção Cabral e Lago. As questões com essa forma de apresentação representam 77% do total, 18% dos exercícios/problemas se encontram na forma Texto+Desenho/D/Diagrama, enquanto as duas outras formas representam apenas 5% do total.

Figura 6: Distribuição dos exercícios/problemas por forma de apresentação no Projeto de Ensino Physical Science Study Comitte (PSSC)

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Na figura 7, encontra-s-se a categorização e distribuição do terceiro livro didático, Sampaio e Calçada. Este possui uma distribuição mais homogênea entre as formas Texto e Texto+Desenho/D/Diagrama, alcançando percentuais de 48% e 47%, respectivamente. As demais formas de apresentação representam 5% do total de exercícios/problemas analisados.

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Figura 7: Distribuição dos exercícioios/problemas por forma de apresentação na Coleção Física dos autores Sampaio e Calçada.

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## Considerações Finais

O número de exercícios/problemas propostos nas coleções didáticas analisadas é bastante elevado (4596) e, deste grande número de questões, apenas 8,4% apresentam uma contextualização que extrapola a estrutura interna da Física. Ë interessante ressaltar que não há diferenças significativas, neste quesito, quando comparamos as três coleções didáticas. Isso evidência uma perspectiva bastante similar quanto à função didática dos exercícios/problemas propostos. Em contra partida, grande parte dos exercícios/problemas acabam sendo repetitivos e de aplicação direta de equações. Essa característica reforça a concepção de ensino dita como memorística, ainda fortemente presente, nos materiais didáticos e em nossas aulas.

Realizando uma análise mais detalhada, constatamos que a maior parte dos exercícios/problemas da natureza de Óvivência cotidiana concentram-se nas áreas p conceituais de Mecânica e Óptica. Esse fato pode estar relacionado com a aplicação e uso difundido dos sistemas mecânicos e ópticos na vida cotidiana, permitindo maiores possibilidades de contextualização.

Mesmo que não possamos generalizar, uma vez que isso poderia nos levar a conclusões equivocadadas, esta investigação deixa bastante evidente que o recurso didático de Resolução de Problemas não tem sido explorado intensamente para buscar a aplicação e contextualização técnica e cotidiana dos conceitos, leis e teorias físicas. Nós acreditamos que a resolução de problemas poderia ser uma forma bastante interessante para buscar uma contextualização da Física, uma vez que, várias situações e fenômenos cotidianos podem ser problematizados e explicados a partir de conhecimentos relacionados à à Física. Além disso, a atividade de resolução de problemas parece ter seu espaço garantido nas aulas de Física, tendo em vista, o tempo tradicionalmente dispensado a esta atividade didática.

A forma de apresentação predominante é a apresentação dos exercícios/problemas apenas de maneira textual. Com isso deixa-se de propiciar ao estudante oportunidades bastante propícias para o desenvolvimento de novas habilidades, tais como: leitura e interpretação de figuras, desenhos, gráficos os e tabelas; interpolação de informações contidas em diferentes formas de linguagem. A apresentação de informações e dados em gráficos, diagramas e tabelas é bastante usual nos diferentes meios de divulgação científica. Portanto, novamente estamos

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"perdendo" uma boa oportunidade ou recurso didático com o qual estas diferentes formas de linguagens poderiam ser exploradas, ajudando significativamente na aprendizagem dos alunos.

Por fim, acreditamos que a resolução de exercícios/problemas deve se aproximar cada vez mais da proposição de reais situaçõeses-problema. Essas podem ser elaboradas tanto na perspectiva de abarcar aspectos internos da estrutura conceitual da área disciplinar, quanto para abordar fenômenos cotidianos e/ou situações históricas. E, além de propiciar uma forma de contextualização dos conteúdos escolares, superando seu caráter tradicional - "abstracionista", desenvolvem a capacidade de compreender situações novas. A compreensão de situações novas exige uma conjugação da teoria (conhecimentos internos à Física) com a prática (conhecimentos vivenciais/cotidianos). Portanto, para realizar esta conjugação são importantes situações da vivência pessoal que contribuem para o processo de construção dos conhecimentos escolares e estes, por sua vez, auxiliarão os alunos a solucionar e/ou compreender fenômenos cotidianos e experiências pessoais.

## Referências

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