BRINCANDO COM A FÍSICA: O PAPEL DA CONSTRUÇÃO DE MATERIAIS E MODELOS EXPLICATIVOS NO DESENVOLVIMENTO DOS SABERES ESCOLARES EM MECÂNICA

## BRINCANDO COM A FÍSICA: O PAPEL DA CONSTRUÇÃO DE MATERIAIS E MODELOS EXPLICATIVOS NO DESENVOLVIMENTO DOS SABERES ESCOLARES EM MECÂNICA

## Laís Perini 1 , Naiara Yohanna Klein 2

- 1 CCT -UDESC/ Aluna do Curso de Licenciatura em Física, e-mail lais.física@gmail.com
- 2 CCT -UDESC/Aluna do Curso de Licenciatura em Física, e -mail nyk\_nai@yahoo.com.br

## Resumo

EsEste artigo apresenta brevemente os resultados obtidos em um estudo de caso realizado com alunos de Ensino M Médio, no qual, analisa o potencial didático da aplicação do do Projeto Temático: "Brincando com a Física". ". O objetivo de criação do mesmo advém da necessidade de tornar as aulas mais contextualizadas s e deslinearizadas visando a Alfabetização Cientifica e Técnica ( (Fourez,1994,67)através s do desenvolvimento de um tema gerador. r. O Projeto "Brincando com a Física" foi elaborado com base em oito a aulas sendo a maioria fufundamentada em cinco procedimentos didáticos principais: apresentação do brinquedo e levantamento do contexto de inserção do brinquedo dentro do cotidiano dos alunos; coconstrução do brinquedo; levantamento das concepções prévias a respeito do funcionamento do brinquedo; explicação Física; reretomada do problema inicial (funcionamento do brinquedo). A construção de materiais experimentais e brinquedos (característica importante do Projeto utilizado na aplicação) contribuiu de maneira particular no processo de ensino, servindo como um impulso, uma motivação inicial para a realização das atividades posteriores. A atividade de contextualização certamente auxiliou o desenvolvimento de modelos explicativos pelos alunos, que atuaram de forma interessada e ativa durante as aulas. A descrição das aulas e os resultados da aplicação do Projeto se encontram ao longo deste artigo. Por fim, notou-se que este estudo de caso, foi realmente eficaz em termos didáticos, propiciando de maneira efetiva o desenvolvimento dos saberes escolares propostos.

Palavras -c -chave: Projetos Temáticos, Didática da a Física, Materiais Experimentais, Brinquedos, Alfabetização Científico Técnica.

## Introdução

Analisando de forma mais detalhada todo o panorama exposto pela realidade do sistema educacional vigente, percebe-se a excessiva descontextualização dos conteúdos abordados, bem como a linearização do conhecimento a ser ensinado. Esse processo (o de fragmentação, expresso por meio de conteúdos disciplinares) é uma conseqüência cultural da adoção de padrões antiqüíssimos como, por exemplo, o método cartesiano, proposto por Descartes. Dentro da abordagem disciplinar, tradicionalmente utilizada em sala de aula, pode-se perceber nos apontamentos de muitos pesquisadores , que a fragmentação, linearização e descontextualização dos conteúdos abordados exclui, em grande parte, a relação existente entre a Ciência e o cotidiano do aluno, fazendo com que o mesmo não adote o conhecimento aprendido como a solução para determinado problema, ou pelo menos, que não adote como a solução de um problema seu(Pozo & Crespo, 1998; Peduzzi, 1997;Clement, 2004; entre outros) . Percebe -s -se da mesma forma, que apesar de os fatos relatados serem do conhecimento dos professores, estes continuam a propor abordagens como a referida acima .

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

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Indo a contrapartida a tudo o que foi exposto até então, nota -s-se que há uma recente preocupação, por meio dos educadores e de todos os participantes do núcleo formador de opinião na área, com a persistência de paradigmas disciplinares nos currículos de formação docente e discente, e a implicação dessa persistência para a "obtenção" de uma aprendizagem significativa. Segundo Fourez:

" A necessidade de tornar conteúdos científicos escolares dotados de significado, bem como de discutir o papel das Ciências e das tecnologias na sociedade contemporânea, tornou-se questão das mais importantes no cenário educacional das últimas décadas".

Diante de todos os fatos constatados por meio deste panorama diversos críticos têm atacado a perspectiva unicamente disciplinar dos currículos, apropriando-se da argumentação de que este enfoque não visa uma educação para a cidadania, formando alunos desprovidos de autonomia, e despreparados para lidarem com a complexidade e diversidade do mundo. A partir disso, a introdução de uma abordagem interdisciplinar passa a ser fortemente indicada como saída para os problemas apresentados.

É possível encontrar hoje na legislação vigente (Direretrizes Curriculares Nacionais) uma série de citações relativas à utilização das abordagens disciplinar e interdisciplinar no ensino de Ciências. A segunda abordagem, quando trabalhada adequadamente, tem como objetivo a educação através do aprendizado de competências, habilidades e valores, ou, segundo (Clement, 2004) de conteúdos conceituais, procedimentais e atitudinais. Dentro desse contexto, várias proposições e investigações têm sido feitas na área, tendo como objetivo a formulação de uma proposta que s seja mais adequada, ou que satisfaça mais as necessidades imediatas do sistema educacional. Uma dessas propostas é a Alfabetização Científica e Técnica (ACT), apresentada por Fourez:

" Uma alfabetização Científica-a-Técnica deve passar por um ensino de Ciênciaias em seu contexto e não como uma verdade que será um puro fim fim fim pela mesma. Alfabetizar técnico-cientificamente não significa que se darão cursos de Ciência humanas no lugar de processos científicos. Significarará sobretudo que se tomará consciciência de que as teoria e modelos científicos não serão bem compreendidos se não se sabe por que, em vista de que e para que foram inventadas."(Fourez, 1994,67)

Sabendo que a Alfabetização Cientifica a e Técnica tem uma boa perspectiva no que se refere à relação entre abordagens disciplinares e interdisciplinares, tivemos contato com um exemplo de modelo de trabalho que supre às necessidades educacionais impostas o trabalho de núcleos conceituais através de Projetos Temáticos, que são um instrumento didático criado para tornar as aulas mais contextualizadas, atuando através de temas geradores.

Neste artigo apresentaremos brevemente os resultados obtidos em um estudo de caso realizado com alunos de Ensino Básico formal (1 o e 2 o o séries do Ensino Médio). O estudo referido analisa o potencial didático do Projeto "Brincando com a Física", utilizando como meio de análise a aplicação deste Projeto Temático.

## Desenvolvimento da Proposta

Elaborado durante o segundo semestre de 2007 e o primeiro de 2008, o Projeto Brincando com a Física teve como objetivo principal modificar a atividade docente tradicional utilizando -se da produção de um material didático específico , norteador de novas metodologias , durante a realização de situações reais de

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aprendizagem. O desenvolvimento do Projeto citado foi dado em três etapas distintas, a saber:

- 1. Produção do Projeto Piloto: Esta etapa abrangia as atividades de escolha de temas (contextos), produção de material instrucional para os professores (planos de aula, anexos, manuais, roteiros experimentais) e simulações das situações de aprendizagem propostas pelo Projeto para uma pré-avaliação.
- 2. Re -elaboração do Projeto: Compreendia as atividades de avaliação do material instrucional do Projeto Piloto e reedição do mesmo, visando à melhoria de alguns pontos como erros ou equívocos metodológicos. Também foi produzida uma versão compacta a partir da re-elaboração, com o corte e remanejamento de algumas aulas.
- 3. Aplicação da versão compacta do Projeto Temático: Planejada com o propósito de verificar a eficácia do modelo, bem como de analisar a pertinência da contextualização proposta através do tema, esta etapa resumia-s-se na aplicação do Projeto, em versão compacta, a uma amostra de alunos, voluntários, de Ensino Médio.

Estas etapas originaram a estrutura final da proposta metodológica, que será descrita na sessão a seguir.

## Estrutura do Projeto

A proposta deste Projeto Temático visa à aprendizagem de conceitos físicos utilizando a temática "brinquedos e brincadeiras". A escolha do tema se justifica pela variedade de assuntos, relacionados à Mecânica, que ele abrange. Essa abordagem deverá permitir que os alunos mobilizem saberes escolares inerentes à disciplina de Física, bem como envolvê-la em um contexto atrativo, e de grande acessibilidade para os mesmos.

A A estrutura ra conceitual do Projeto contempla, em oito aulas, os conteúdos apresentados no quadro 01:

Quadro 01: Conteúdos contemplados no projeto.

Em termos gerais, o Projeto apresenta uma metodologia investigativa que envolve, em muitos casos, atividades de construção dos brinquedos. Essa metodologia permite a realização de uma abordagem diferenciada, na qual o foco da aprendizagem não é mais baseado nos conteúdos internos à disciplina de Física, mas sim no contexto de aplicação desses conteúdos. Nesse âmbito, é possível dizer

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que os alunos aprendem o funcionamento dos brinquedos utilizando-s-se da argumentação própria do conhecimento físico, e não o contrário. Em nossa opinião, esse tipo de abordagem propicia uma aprendizagem de competências e habilidades mais rica, aproximando-se dos objetivos almejados pela legislação vigente (Diretrizes Curriculares Nacionais ).

## Procedimentos Didáticos

- A maioria das aulas é fundamentada em cinco procedimentos didáticos principais, sendo estes:
- 1. Apresentação do brinquedo e levantamento do contexto de inserção do brinquedo dentro do cotidiano dos alunos;
- 2. Construção do brinquedo;
- 3. Levantamento das concepções prévias a respeito do funcionamento do brinquedo;
- 4. Explicação Física;
- 5. Retomada do problema inicial (funcionamento do brinquedo).

## Descrição das aulas

Como este relato reporta-se à aplicação da versão compacta do projeto, seguimos agora especificando características próprias desta versão. A descrição de cada aula da versão compacta s será apresentada resumidamente a seguir:

## Aula 1: Brincando com a Física

Objetivos Específicos: : Caracterizada como a aula de abertura do Projeto Temático, tendo o como objetivo principal apresentar aos alunos os objetivos gerais do Projeto e as atividades a serem realizadas no decorrer do mesmo, bem como o os objetos de estudo (os brinquedos a serem estudados). Para inserir os alunos no contexto proposto, faz -s-se um a breve revisão histórica relativa a ao tema: brinquedos.

## Aula 2: Tartaruga-t-teimosa

Objetivos Específicos: : Utilizar-r-se da metodologia de construção ão de brinquedos, para aprofundar os conceitos centro de gravidade, centro de massa de um corpo e as condições de equilíbrio de um corpo extenso. Identificar sistemas de forças verificando seus significados práticos. Associar centro de gravidade com os possíveis tipos de equilíbrio.

## Aula 3: Pipas

Objetivos Específicos: : Construção de uma pipa e levantamento das concepções prévias relativas ao funcionamento do brinquedo.

## Aula 4: Pipas

Objetivos Específicos: : Explicar o funcionamento do brinquedo (pipa) atravévés da realização de atividades experimentais simples. Compreender o movimento das pipas de acordo com os conceitos de força peso e Segunda Lei de Newton.

## Aula 5: Bumerangue

Objetivos Específicos: : Compreender os princípios físicos que fazem o bumerangue voar e voltar ao arremessador, bem como o movimento giroscópico.

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Associar as forças que atuam no bumerangue ao Teorema de Bernoulli, utilizandose de simulações e experimentos de pensamento.

## Aula 6: Jogo de Tabuleiro

Objetivos Específicos: : Retomar todos os conteúdos abordados ao longo do mini -curso, promovendo a avaliação da aprendizagem dos conceitos físicos trabalhados através de brincadeiras como o jogo de damas.

## Aplicação do Projeto

Com o objetivo de verificar o real potencial didático do material elaborado para o Projeto, foram criadas situações reais de aprendizagem nas quais o Projeto foi aplicado. A aplicação foi realizada durante os dias 14, 15 e 16 de abril de 2008, com dezoito alunos, voluntários, cursando os 1 o e 2o 2o anos do Ensino Médio nas dependências de um colégio particular da região de Joinville, como atividade extracurricular.

Ao final do Projeto foram distribuídos questionários aos alunos, com a finalidade de avaliar o caráter motivacional das atividades. A análise deste instrumento de coleta de dados, juntamente com as observações realizadas durante a aplicação, serviu como base empírica para constatação dos resultados.

## Resultados

De maneira geral, as observações nos propiciaram a constatação de que os alunos participaram ativamente das atividades propostas, colaborando nos momentos de construção de materiais/brinquedos, de discussões promovidas pelo problema de investigação, de enunciação de hipóteses explicativas e de desenvolvimento de modelos teóricos que descrevessem o fenômeno estudado (funcionamento do brinquedo). Essa demonstração de interesse foi percebida também através da análise dos dados obtidos com alguns itens do questionário , como podemos ver na transcrição a seguir:

"Antes não gostava de estudar física, agora vejo como uma "b"brincadeira", de descobrir como é o mundo." (Aluno 1)

- "A forma com que foi explicada, fez com que eu me interessasse mais com o assunto, prestando mais atenção e querendo aprender mais do que o normal." (Aluno 4)

"(...) quando tu vê as coisas acontecerem, tu pensa de maneira diferente." (Aluno 12)

A maioria dos alunos, quando induzidos a expressar sua opinião a respeito da qualidade do mini curso assistido, respondeu (através de uma escala valorativa) de maneira positiva. O resultado obtido neste item, de cecerta forma, confirma a constatação propiciada durante as observações.

Quando questionados a respeito do fato de terem pensado,anteriormente, em uma relação entre o funcionamento dos brinquedos apresentados e as explicações físicas trabalhadas durante as aulas, obtivemos os seguintes resultados:

"Sim. Há física em todos os brinquedos, mas as explicações estão sempre longe do nosso conhecimento." (Aluno 2)

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"Sim, mas nunca tinha interesse em descobrir "tais conceitos"; agora percibi o quanto é legal e interess ante conhecer esse outro lado, esse outro "mundo" (Aluno 3)

"Não porque eu sempre pensei que a física é só calcular." (Aluno 6)

Analisando cada aula separadamente, é possível verificar muitas características importantes relativas ao conteúdo apresentado. TaTais características serão apresentadas abaixo.

Apesar de originar-r-se de uma proposta interessante dentro dos aspectos esperados pelo mini curso, a de inserir os alunos dentro do contexto do trabalho a partir da apresentação dos "brinquedos tema" de cada aula a fim de abordar um pouco da história de origem e desenvolvimento de cada um deles, a alternativa de inserir esse contexto histórico durante a primeira aula e suprimí-í-lo depois (julgando que tais conhecimentos não precisem ser mais trabalhados no momento em que o brinquedo torna-se tema de aula) pareceu um tanto ineficaz. Apresentado sob esta estrutura, o tópico história dos brinquedos, bem como os conceitos inseridos neste, propicia uma aprendizagem apenas declarativa, desconexa dos objetivos próprios de aprendizagem e, portanto, pouco significativa para o Projeto. Sugerimos, neste caso, que o tópico seja trabalhado juntamente com os outros conteúdos referentes ao brinquedo tema, ou seja, em cada aula específica.

Superando nossas expectativas iniciais para esta aula, as quais não esperavam tamanho interesse atribuído a um brinquedo que, a princípio, parece pouco interessante atrelado à possibilidade de extrapolação dos conteúdos conceituais abordados (devido à aglutinação das 2 a e 3 a aulas para a versão compacta utilizada na aplicação), a aula 2 d demonstrou ser muito rica didaticamente . Para fins de registro, cabe informar que o brinquedo tema desta aula passou a ser a tartaruga teimosa, tornando-se o joão-bobo apenas um exemplo de caso similar. Os alunos sentiram -se realmente desafiados com a construção de um brinquedo (desconhecido para muitos) sem saber anteriormente os procedimentos de montagem do mesmo. No decorrer da atividade foram desenvolvidas habilidades como a argumentação , envolvendo processos de desenvolvimento tanto de hipóteses quanto de estratégias de resolução. Nesta aula constata-s-se a mobilização dos conteúdos conceituais, procedimentais e atitudinais propostos por este tipo de abordagem.

Ao brinquedo tema pipas foram destinadas duas aulas (3(3 a a e 4a 4a aulas), das quais a primeira objetivava a construção do brinquedo juntamente com o levantamento das pré-concepções a respeito do funcionamento deste. A atividade propiciou a enunciação de alguns modelos explicativos bem interessantes, e que já utilizavam (mesmo que de forma primitiva) os conceitos de equilíbrio, força (estes dois trabalhados durante a segunda aula) e pressão. O único empecilho encontrado durante essa aula foi a programação dos tempos didáticos para a confecção do material de estudo (pipa), que pode, dependendo do ambiente de aplicação, ser extrapolado devido à dificuldade inerente a sua montagem.

A quarta aula teve como ponto importante a utilização do material referente à campanha nacional de combate ao uso do cerol, que se tornou um mecanismo de discussão e conscientização de todos os alunos. O momento didático de explicação Física dos fenômenos envolvidos no funcionamento do brinquedo contou com a retomada das concepções levantadas na aula anterior e com a realização de atividades experimentais simples, que propiciaram o entendimento de conceitos

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tradicionalmente considerados inadequados para o período ao qual os alunos se encontravam (iniciando recentemente o Ensino Médio). Nesta aula foi possível novamente constatar o potencial de e aprendizagem desta abordagem, através das inúmeras tentativas de generalização dos conceitos trabalhados e aplicação des tes a outros exemplos similares (funcionamento dos balões de ar, dos aviões e dos carros de corrida são alguns exemplos de tentativas), ), como é possível verificar abaixo, na citação retirada do questionário respondido por Aluno 1:

"A forma que o avião, pipa e bumerangue voam são coisas que estão no cotidiano mas que não sabemos explicar."

Apesar dos acidentes normais de percurso, que incluem nesta aula o fato de que todas as simulações programadas não puderam ser mostradas para os alunos exatamente no momento planejado para esta atividade, o brinquedo tema bumerangue revelou-se como um dos brinquedos mais instigantes de todo o minicurso segundo um dos itens do questionário respondido pelos alunos. Este resultado foi realmente interessante, pois a quinta aula foi uma das únicas planejadas sem a atividade de montagem do brinquedo, baseando-se apenas na observação de um brinquedo apresentado pepelo professor e de desenhos com outros modelos para a realização das atividades de levantamento de concepções alternativas e discussões de modelos explicativos pertinentes. Visando a melhoria da aprendizagem de determinados conceitos, foram feitos alguns exexperimentos de pensamento com os alunos (como sentir a brisa do vento ao andar de bicicleta e andar de bicicleta sem as mãos, que trabalham a construção dos conceitos de velocidade relativa do ar e torque, ou movimento de precessão de um corpo), no entanto, sugere-s-se que tais atividades possam ser realizadas com aparatos como um ventilador para abordar conceitos como velocidade relativa do vento e uma roda de bicicleta para estudar movimento de precessão de um corpo. Ao longo do processo de construção dos modelos explicativos, os alunos foram capazes de mobilizar grande parte dos conteúdos trabalhados durante as quatro aulas anteriores (Torque, Força, Pressão, Teorema de Bernoulli são alguns exemplos), pressupondo até, em certos casos uma descrição qualitativa coerente para os movimentos de precessão do bumerangue.

Á última aula foi destinado o brinquedo tema jogo de tabuleiro, mais especificamente jogo de damas. Este tema coube bem à finalização proposta para o Projeto durante esta aula. Com o objetivo de realizar uma atividade de avaliação da aprendizagem dos conteúdos apresentados através de uma proposta diferenciada, foi criado o jogo "Brincando com a Física" , que consiste na modificação e adaptação das regras originais do jogo de damas, a fim de realizar um jogo de tabuleiro gigante onde cada um dos alunos é peça atuante do jogo, participando integralmente do processo de avaliação. A A execução desta atividade, porém, teve que ser adaptada devido ao fato de que não haveria espaço disponível na escola de aplicação do Projeto para a montagem do tabuleiro gigante. A adaptação foi, neste caso, a utlização de um tabuleiro de xadrez (um pouco maior que os normais) com as respectivas peças Além da utilização da lógica necessária para a execução das jogadas, esta atividade insere os alunos na perspectiva das atividades de resolução de problemas, tão tradicional dentro do Ensino de Física, mas utilizando-s-se do trabalho em equipe, e da construção de conceitos através do confronto de opiniões dentro de cada equipe. Os alunos demonstraram um interesse particular por esta atividade, desenvolvendo linhas de raciocínio interessantes para alcançar a resolução do problema. A argumentação própria da Ciência/Física e o desenvolvimento de opiniões relativas aos temas de cada questãtão sorteada foram

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realizados naturalmente, sem a necessidade da intervenção do professor como incentivador e promotor do diálogo, o que nos faz constatar que, neste aspecto (o de motivação e o de avaliação de conteúdos procedimentais e atitudinais, além de conceituais) a atividade proposta por essa aula foi muito eficaz. Quanto à aprendizagem dos alunos no decorrer do curso, um dos principais pontos de verificação da aprendizagem se dá nesta atividade, quando se percebe o desenvolvimento da capacidade de questionar, argumentar, hipotetisar, desenvolver estratégias de resolução, compartilhar os dados com os companheiros de equipe e solucionar problemas através de investigações similares ás propostas nas dinâmicas de sala de aula.

## Conclusão

Não é difícil perceber que grande parte dos alunos não tem como objetivo de ensino a construção de conhecimentos, mas sim a memorização de informações relativas a um outro ambiente que não o seu cotidiano, gerando as tão famosas concepções alternativas. Este é o resultado hisistórico e cultural das abordagens promovidas em prol da aprendizagem de conceitos, em sala de aula. Mesmo sabendo da existência destes fatores, a aplicação do Projeto Brincando com a Física nos propiciou a visão de que a inércia escolar, muitas vezes, pode e ser superada quando trabalhamos utilizando contextualização, manipulação e investigação.

- A construção de materiais experimentais e brinquedos (característica importante do Projeto utilizado na aplicação) contribuiu de maneira particular no processo de ens ino, servindo como um impulso, uma motivação inicial para a realização das atividades posteriores. A atividade de contextualização certamente auxiliou o desenvolvimento de modelos explicativos pelos alunos, que atuaram de forma interessada e ativa durante a as aulas.

Concluímos então que o Projeto, neste estudo de caso, foi realmente eficaz em termos didáticos, salvo alguns empecilhos apresentados no percurso, propiciando de maneira efetiva o desenvolvimento dos saberes escolares propostos.

## Referências

BRASIL . D Diretrizes Curriculares Nacionais da Educação Básica. Resolução nº 3, Brasília: MEC/CNE/CEB, 1998. (CD-Rom Diretrizes Curriculares da Educação Básica).

CLEMENT, Luiz. Resolução de Problemas e o Ensino de Procedimentos e Atitudes em Aulas de Física. Santa Maria/RS: UFSM, 2004. (Dissertação de Mestrado).

FOUREZ, Gérard. Alfabetización Científica y Tecnológica. . Buenos Aires: Ediciones Colihue, 1994

PEDUZZI, Luiz O. Q. Sobre a resolução de problemas no ensino da física. In: Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis: UFSC, v.14 n.3, p.229253, 1997.

POZO, Juan Ignácio; CRESPO, M. A. G. Aprender y Enseñar Ciencia . Madrid: Editora Morata, 1998.

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