A ELABORAÇÃO DE PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS PELOS ALUNOS E A ANÁLISE DE SEUS ARGUMENTOS

## A ELABORAÇÃO DE PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS PELOS ALUNOS E A ANÁLISE DE SEUS ARGUMENTOS

## José Eduardo Biasoto 1 Anna Maria Pessoa de Carvalho2 o2

1 Instituto de Física da USP, biasoto2002@uol.com.br

2 Faculdade de Educação da USP, ampdcarv@usp.br

## Resumo

O nonosso trabalho analisa a argumentação dos estudantes durante uma atividade experimental, na qual o professor propõe uma lei a ser verificada (a lei da conservação da quantidade de movimento) numa situação proposta pelos alunos e através de um procedimento tatambém proposto por eles. Estes, utilizando alguns materiais fornecidos pelo professor propuseram uma situação e elaboraram um procedimento experimental para verificar se, na situação proposta, haveria ou não a conservação da quantidade de movimento. O nosso problema de pesquisa foi verificar se este tipo de atividade experimental favorece o desenvolvimento da argumentação por parte dos estudantes, bem como se ele possibilita que eles elaborem e testem hipóteses através da elaboração e desenvolvimento de seus próprios procedimentos experimentais. As aulas foram gravadas e os episódios de ensino, separados e foram analisados os argumentos dos alunos durante a atividade e quando da apresentação do trabalho de cada grupo para a classe toda. A análise dos argumentos foi feita à luz da estrutura de argumentação de Toulmin e buscou-se verificar se, nas falas dos alunos apareceriam indícios de levantamento e teste de hipóteses. Buscou -se nestas falas a existência da estrutura de pensamento de Lawson ("se", "e", "mas", ", "então", "portanto"), como indicador do levantamento e teste destas hipóteses. A presença desta estrutura de pensamento nos argumentos apresentados pelos alunos, aliada à demonstração por parte deles de diferentes situações e procedimentos para testar uma ma lei mostrou -n -nos que este tipo de atividade é útil aos fins a que se propõe, ou seja, fazer com que estudantes do ensino médio sejam capazes de elaborar e testar hipóteses a respeito de uma lei.

Palavras -chave: laboratório aberto, argumentação, atividades experimentais, hipóteses, enculturação científica.

## Referencial Teórico

## As Atividades experimentais no Contexto da Enculturação Científica

Há muito tempo, a Pesquisa em Ensino de Ciências tem produzido conhecimento sobre o que é relevante para a aprendizagem dos alunos, tanto em conteúdo conceitual, mas principalmente sobre o processo de produção do conhecimento científico.

Newton, Driver e Osborne (2000) propõem que aprendizagem em ciências pode ser comparada à aprendizagem de uma língua estrangeira, na qual não basta

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

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aprender o nome das coisas, mas sim, é necessário que o estudante mergulhe numa nova cultura, compreendendo suas normas, valores, linguagem e processos. Esta abordagem do ensino de Física, pensado como uma verdadeira enculturação, uma enculturação científica, permite ao professor compreender as dificuldades dos alunos em assimilarem os novos conceitos apresentados, pois ele se sente como que estrangeiro em outro país, cuja língua e costumes lhe são completamente estranhos (Capecchi e Carvalho 2000).

Neste sentido, as aulas devem ser planejadas para aumentar a participação dos alunos, tornando-os intelectualmente ativos, capazes de fazer escolhas e tomar decisões. Para isso, as atividades investigativas e o Laboratório Aberto podem dar uma grarande contribuição.

Diversos trabalhos nacionais e estrangeiros, ultimamente têm colocado o foco de sua atenção Borges et al. (2005) procuraram analisar os planos dos estudantes para resolver problemas práticos. Eles analisaram planejamentos que os estudantes elaboraram para identificar que fatores interferem na duração de dois eventos diferentes e suas estratégias para testar como estes fatores interferem nestes eventos.

Gil & Castro (1996) criticam certa visão do trabalho experimental que só se preocupa a com a construção de aparelhos e aparatos experimentais, bem como a obtenção de medidas de grandezas físicas. Para os autores, esta é uma visão deformada do trabalho científico que gera nos alunos, um olhar meramente empirista do fazer ciência.

Para superar esta concepção, eles propõem alguns elementos que devem nortear as atividades experimentais na sala de aula, os quais são colocados abaixo, juntamente com alguns comentários que ligam estes elementos com o presente trabalho:

- 1 -Apresentar situações problema abertas, com um nível de dificuldade adequado, para que os alunos possam tomar decisões que transformem estes problemas abertos em situações precisas.
- 2 -Favorecer a reflexão sobre a relevância e o interesse das situações propostas, incluindo possíve is ligações entre ciência, tecnologia e sociedade.
- 3 -Potencializar as análises qualitativas que ajudem a compreender o fenômeno estudado, sem negar o papel fundamental da matemática, como instrumento de investigação.
- 4 -A elaboração de hipóteses deve ser a atividade central do trabalho, bem como a sua fundamentação e suas conseqüências. .
- 5 -A atividade deve permitir a elaboração por parte dos estudantes de seus próprios desenhos experimentais, dando à dimensão tecnológica a importância que ela merece no processo.
- 6 -A análise dos resultados deve ser privilegiada, à luz dos conhecimentos físicos disponíveis e das hipóteses levantadas.
- 7 -À luz desta análise, deve -s -se favorecer o replanejamento da atividade, aperfeiçoando-a.

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- 8 -Pedir um esforço de integração da atividade com outros conhecimentos.
- 9 -A memória do trabalho deve receber atenção privilegiada.
- 10 -- Potencializar a construção coletiva do conhecimento, criando equipes de trabalho e integrando-as.

Laburu (2003) alerta para os limites de uma abordagem muito aberta, propondo um estágio intermediário entre as propostas que colocam o professor como orientador de um trabalho de pesquisa, dando grande autonomia aos alunos e o ensino tradicional que trata as atividades experimentais como um "livro de receitas". Esta abordagem intermediária surge devido às dificuldades experimentais, conceituais e matemáticas dos alunos, o que muitas vezes dificulta ou paralisa o trabalho, o qual só é retomado com a influência direta do professor. Nesta abordagem, por vezes, o professor é o orientador do trabalho, mas, em outras, ele o direciona, por reconhecer que algumas dificuldades são intransponíveis pelos alunos, sozinhos, num curto intervalo de tempo.

Esta concepção intermediária procura harmonizar a busca da autonomia dos estudantes, como diz o autor, "a la Gil", com outras necessidades do ensino de física e particularmente do trabalho experimental.

- A atividade didática proposta no presente trabalho possui diversos elementos preconizados por Gil e colaboradores, porém não se alinha totalmente, não por divergências ideológicas, mas devido ao fato da atividade ser colocada no final da seqüência de ensino, como uma aplicação dos conceitos construídos.

## O Estudo da Argumentação

Toulmin no seu livro "O Uso da Argumentação" (1958) estuda como as pessoas argumentam para construir um raciocínio lógico. O seu modelo é muito usado por educadores em ciência (Jimenez et al. 2000;) e de outras áreas para estudar a argumentação dos alunos em sala de aula .

- O modelo de Toulmin identifica alguns componentes que constroem uma argumentação:
- -Dados: fatos que amparam uma reivindicação
- -- Reivindicação: conclusão cujo mérito está sendo estabelecido
- -- Justificativa: Razões propostas que mostram a correlação entre os dados e a conclusão
- -- Apoios: suposições básicas, que quando unidas, suportam a justificativa Assim, a estrutura básica da argumentação é representada na sentença
- como:
- Por que (dados), desde que (justificativas), por causa de (apoio) portanto to (conclusão) .
- Toulmin identifica ainda outros dois fatores em argumentações mais complexas:
- -Qualificadores: especificam as condições nas quais a reivindicação pode ser verdadeira.
- -Refutadores: especificam as condições nas quais a reivindicação não é verdadeira.

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Para Lawson (2004), a estrutura de pensamento das descobertas científicas obedece a esta seqüência e estão sempre presentes (explícitos ou não) os termos " se", "e", "então" e "portanto" se a hipótese inicial é confirmada e os termos "se", "e", "mas","então" e "portanto" se a hipótese inicial é refutada.

- O cientista parte de uma pergunta a qual gera uma hipótese que deve ser confirmada ou refutada por observações orientadas. Se a hipótese é refutada, ela deve ser substituída por outra que também deve ser testada através de observações orientadas.

PERGUNTA: Será que uma atividade experimental, de aplicação de conceitos, na qual os alunos devem criar uma situação e elaborar um procedimento para verificar se, nesta situação, existe a conservação da quantidade de movimento, colocada no final da seqüência de ensino, favorece a argumentação dos alunos?

## A PESQUISA

## Contexto

Esta atividade foi realizada na Escola de Aplicação da USP, em turmas do primeiro ano do Ensino Médio. Cada turma tem trinta alalunos e a seqüência de ensino é a proposta pelo GREF (2008). Ao final desta seqüência, como aplicação dos conceitos construídos, foi colocada a atividade proposta aqui.

## A Atividade

e

A proposta da atividade estudada aqui é a realização de um trabalho experimental, no qual os alunos vão aplicar os conceitos relativos à conservação da quantidade de movimento. Os alunos deverão propor uma situação na qual pode haver ou não conservação da quantidade de movimento. Eles deverão também propor e aplicar um procedimento para testar a hipótese inicial (que na situação proposta por eles, há a conservação da quantidade de movimento).

- O objetivo da atividade é fazer com que os conceitos (massa, velocidade, quantidade de movimento, conservação) sejam materializados numa situação prática proposta pelos próprios alunos.

A atividade estudada consiste nas seguintes etapas:

- 1 -Proposição pelo professor.
- O professor apresenta alguns materiais aos alunos e propõe a estes, divididos em grupos de quatro ou cinco elementos, o seguinte problema:

"Usando alguns destes materiais, vocês deverão propor uma situação e analisar, fazendo as medidas que forem necessárias, se na situação escolhida por vocês, existe a conservação da quantidade de movimento"

Materiais:Vários carrinhos, uma balança, uma trena, uma fita métrica, bolas de tênis, cronômetros.

- 2 -Trabalho em pequenos grupos.

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Os alunos dividem -se então em grupos e passam a manipular materiais, relembrar os conceitos relativos à conservação da quantidade de movimento, propor situaçõeões e procedimentos e a fazer medidas para testar a hipótese inicial "a quantidade de movimento do corpo ou do sistema se conserva."

Nesta fase, o professor é o orientador da investigação, é aquele que vai trabalhar com os alunos junto com os materiais, os conceitos e a hipótese a ser testada. Ele deve orientar, relembrar conceitos, dirimir dúvidas, lançar questões, mas não deve dizer aos alunos o que eles devem fazer.

## 3 -Trabalho num grande grupo

Nesta etapa, todos os alunos fazem uma grande roda e cada grupo apresenta o seu trabalho, retratando "como" o fez, descrevendo a situação e o procedimento escolhido, bem como as medidas realizadas e as conclusões a que o grupo chegou, ou seja, se houve ou não conservação da quantidade de movimento e "porque". Nesta fase, os alunos devem mostrar se a hipótese inicial foi comprovada ou não e porque isto aconteceu.

Aqui, o papel do professor é o de mediador da discussão.

## Metodologia de Pesquisa

O presente trabalho é uma pesquisa qualitativa, a qual analisa o raciocínínio dos alunos durante a realização de uma atividade experimental, através da transcrição das suas falas.

Para que esta transcrição seja feita, as aulas são gravadas em vídeo, possibilitando uma visão da dinâmica da sala, bem como as relações professoraluno e aluno -aluno. Assim, a câmera de vídeo e a sala de aula são os elementos que possibilitam a tomada dos dados.

As gravações não são os dados da pesquisa (Carvalho, 2006). Estes são as transcrições das aulas, divididas em episódios de ensino.

## ANÁLISE DE DADOS

## Instrumentos de análise

Os dados foram analisados segundo o seguintes parâmetro:

- -Será visto se a estrutura de pensamento proposta por Lawson (se, e, mas, então, portanto) (2000) está presente nesta argumentação. Através desta esestrutura, procuramos verificar se os alunos conseguiram levantar e testar hipóteses.

## Dados

## Aula 2:

Inicialmente, o professor retomou o trabalho iniciado na aula anterior, na qual os alunos (em pequenos grupos) propuseram uma situação com os materiais apresentados pelo professor e desenvolveram um procedimento para verificar se, na situação proposta por eles, haveria ou não a conservação da quantidade de movimento. Na aula presente, os alunos se dispuseram numa grande roda e cada

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grupo deveria apresentar o seu trabalho, descrevendo a situação proposta, o procedimento experimental adotado e a conclusão a que chegaram (se houve ou não conservação da quantidade de movimento e porque).

Tabela 1 -Transcrição

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## Análise da estrutura de pensamento

A estrutura de raciocínio proposta por Lawson (2000) está presente parcialmente no turno 34.

‹se› este aqui demorou dez vírgula qualquer coisa para ele parar ‹e› a gente viu o quanto que ele mexeu, então, (podemos calcular sua velocidade) quantos centímetros em um segundo, quanto tempo ele varia, nos dois casos.

Os alunos concluem que a quantidade de movimento do sistema antes do choque era maior que a quantidade de movimento após o choque (turnos s 38, 40, 42, 43, 49, 51) .

Para deixar mais evidente a estrutura de raciocínio da aluna não identificada 4, durante a explanação, vamos parafrasear as suas falas, colocando algumas partes num mesmo parágrafo e adicionando os termos ‹se›, ‹e›, ‹então›, ‹portanto›. As palavras ou termos colocados entre parênteses não foram falados pelos alunos, mas estão implícitos no seu raciocínio. Entre parêntese e em negrito também está indicado o turno onde está a fala mostrada.

"‹Se› (a quantidade de movimento do conjunto se conserva..) ) <mas> a gente deixou um carrinho parado a 50 centímetros do outro (turno 2) ... ‹e› a gente cronometrou o tempo, quanto tempo demorava pra esse carrinho chegar até bater ‹e› quanto tempo demorou para os dois pararem (turno 6) ... ‹e› também mediu qual foi a distância que eles mexeram, que eles se deslocaram depois da batida ‹e›

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a gente calculou qual era a velocidade, velocidade por segundo que cada um tava, que cada um tava, antes e depois da batida ‹e› depois calculou o peso ‹então› ... viu a quantidade de movimento dos dois, antes e depois da batida ‹e› ...O resultado que a gente fez depois da conservação da quantidade de movimento (batida), antes e depois dos dois carrinhos, a soma dos dois (quantidades de movovimento) ) deu um pouco diferente. Não era exatamente igual.... ‹portanto› a quantidade de movimento era maior."

## CONCLUSÃO

Os alunos testaram uma hipótese (a quantidade de movimento do conjunto dos carrinhos se conserva no choque) numa situação criada por e eles e desenvolveram um procedimento experimental para testá-la, refutando-a, logo, este tipo de atividade possibilita o desenvolvimento destas habilidades.

## Referências

ARAÚJO,M.S.T. & ABIB, M.L. "A "Atividades experimentais no ensino de física: diferentes enf nfoques, diferentes finalidades". Brasileira de Ensino de Física, v.25, n.2, 2003

BORGES, A.T.; BORGES O.;VAZ, A. Os planos dos estudantes para resolver problemas práticos. s. Revista Brasileira de Ensino de Física, v.27, n.3, 2005

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CARVALHO, A.M.P. Uma metodologia para estudar os processos de ensino e aprendizagem em sala de aula. A Pesquisa em Ensino de Ciências no Brasil e suas Metodologias E Editora Unijuí, pag. 13 a 48, 2006.

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JIMENEZ A. et al. "Doing the lesson " or "d "doing science " : Argument in high school genetics. Science Education, v v.84, n.6, 2000.

LABURU et al. Problemas abertos e seus problemas no laboratório de física: uma alternativa dialética que passa pelo discurso multivocal e univocal Investigações em Ensino de Ciências, v . 8, n.3 , 2003

LAWSON A. E. What does Galileo's Discovery of Jupter's Moons Tell Us About the Process os Scientific Discovery? Science & Education, 11, 2002;

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TOULMIN S. E. O Os Usos do Argumento . São Paulo: Martins Fontes, 1958.

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