EXPERIMENTOS FÍSICOS NAS SALAS DE AULA DO ENSINO FUNDAMENTAL: MEIO DE ACESSO À LINGUAGEM FÍSICA

## EXPERIMENTOS FÍSICOS NAS SALAS DE AULA DO ENSINO FUNDAMENTAL: MEIO DE ACESSO À LINGUAGEM FÍSICA

Guilherme Urias a [guilherme.urias@gmail.com] Alice Asiss b [alice@feg.unesp.br]

a UNESP - Universidade Estadual Paulista, Campus de Guaratinguetá - Cursinho da Feg b UNESP - Universidade Estadual Paulista, Campus de Guaratinguetá - DFQ

## RESESUMO

Neste artigo, propomos o uso de experimentos no ensino fundamental (alunos a partir de sete anos), a fim de que se possa aproveitar a natural curiosidade dos alunos para trabalhar os conceitos físicos presentes no seu cotidiano, introduzindo a linguagem científica na sua estrutura cognitiva, pois a falta dessa linguagem pode ser uma das causas das dificuldades no aprendizado dos alunos quando estiverem no ensino médio. No entanto, nos deparamos com o problema da má formação dos profissionais que lidam com as crianças nas primeiras séries do ensino fundamental, que não possuem embasamento teórico mínimo para ensinar e exemplificar os fenômenos físicos a partir de experimentos. Levantamos esse problema da formação dos professores de Ciências, a fim frisarmos a necessidade de que conceitos específicos sobre a física poderiam estar presentes na formação acadêmica desses professores, visando facilitar o seu trabalho com os alunos por meio de experiências relacionadas aos diversos tópicos da física. Isso viabilizaria a introdução da física, por meio de experimentos de fácil compreensão, no ensino fundamental, o que poderia propiciar aos alunos a motivação para aprenderem essa disciplina , bem como colocá-los em contato com a ciência, despertando o pensamento crítico e aperfeiçoando a percepção dos fenômenos por meio da observação. Assim, acreditamos que o processo de construção da rede de significados físicos, a partir da obtenção de subsunçores ligados à física, pode ser facilitado se iniciado no ensino fundamental. Com isso, consideramos que o ensino de física pode ser priorizado nessa fase, visando à formação dos subsunçores necessários para aprendizagem dessa disciplina no ensino médio .

## ININTRODUÇÃO

A busca da superação de um ensino de Física pautado em resoluções automáticas de equações desprovidas de significado conceitual para os estudantes é crescente. Para uma aprendizagem significativa, se faz necessário que o professor propicie o entendimento dos conceitos físicos, por meio de discussões acerca dos conteúdos em questão, a partir das concepções prévias dos estudantes.

Para isso, é preciso que o professor, no papel de facilitador, encontre uma forma qualitativa de transformar a teoria em prática, ou seja, buscar meios didáticos que estabeleçam as ligações necessárias para a efetiva compreensão dos fenômenos físicos e, assim, fornecer uma visão diferenciada do mundo que o cerca.

Neste trabalho sugerimos a utilização de um modelo que pode facilitar o processo de aprendizagem dos conceitos físicos, a partir da formação de uma rede de significados que é estabelecida quando o aluno associa os fenômenos físicos ao seu cotidiano. Nessa perspectiva, "o conhecimento pode ser visto como uma rede de significados, em permanente processo de transformação", de modo que os significados se modificam a cada nova relação entre os referidos conhecimentos, uma vez que "a cada nova interação, a cada possibilidade de diferentes interpretações, uma nova ramificação se abre, um significado se transforma, novas relações se estabelecem, possibilidades de compreensão são criadas" (SMOLE).

Na tentativa de criação dessa rede de significados, propomos o uso de experimentos no ensino fundamental (alunos a partir de sete anos), a fim de que se possa aproveitar a natural

curiosidade desses alunos para trabalhar os conceitos físicos presentes no seu cotidiano, introduzindo a linguagem científica na estrutura cognitiva desses aprendizes, pois a falta dessa linguagem pode ser uma das causas das dificuldades no aprendizado dos alunos quando estiverem no ensino médio.

Nesse sentido, é fundamental que os professores de ciências do ensino fundamental recebam uma formação acadêmica adequada, a fim de que tenham condições de aplicicar experimentos com o embasamento teórico necessário para viabilizar aos alunos uma aprendizagem significativa.

Para tanto, propomos que as atividades sejam fundamentadas na teoria da aprendizagem significativa de Ausubel (1968), em que os subsunçores são o os protagonistas da rede de significados, pois ancoram os novos conceitos na estrutura de conhecimentos que os alunos já possuem.

Assim, cria -se a possibilidade da utilização de aulas experimentais para formar esses subsunçores na estrutura cognitiva dos s alunos, de forma a facilitar o caminho para a aprendizagem significativa. Se, de fato, for possível criar essas âncoras de conhecimentos que irão "fabricar" a rede de significados físicos, estaremos a caminho da resolução de um grave problema, que é a faltlta de entendimento e de interesse dos alunos pela física.

Neste artigo, propomos a utilização de um experimento simples, envolvendo o conceito de pressão, com alunos do ensino fundamental, mediante uma abordagem que pode propiciar a aprendizagem significatitiva relativa aos conceitos envolvidos no experimento.

## FÍSICA NO ENSINO FUNDAMENTAL

A física é uma das disciplinas mais temidas pelos alunos do ensino médio. A forma como a física é abordada em sala de aula, privilegiando-se o tratamento formal dos conteúdos sem significado conceitual para o estudante, está bem distante dos fenômenos físicos presentes no nosso cotidiano. Essa abordagem gera o desinteresse dos alunos por essa disciplina. Nesse sentido, acreditamos que a utilização de uma abordagem mais qualititativa no ensino fundamental, partindo das concepções que os alunos trazem, pode propiciar a curiosidade e o interesse desses alunos em aprenderem a física.

Sabemos que a física está intrinsecamente associada ao cotidiano, rodeando nossas ações e despertando curiosidades que geram questões que os homens ambicionam responder e, sob esse aspecto, a física se distancia da matemática. Não que a compreensão aritmética seja dispensável, mas a percepção desses fenômenos naturais fica dependente apenas da curiosidadade pertencente ao homem.

O ser humano questiona naturalmente, especialmente quando criança. As crianças são curiosas por natureza, pois estão no início do processo de construção da rede de significados, que engloba todas as suas experiências vividas até o momento. Crianças sempre colocam aos adultos perguntas do tipo "por que é assim?", "por que isso acontece?", "como isso acontece?", "o que tem aqui dentro?", em se tratando de física, "por que o Sol brilha?", "qual o tamanho do espaço?", "por que as coisasas caem?", "por que ficou gelado?", "por que ficou quente?", "por que o céu é azul?". Todas essas perguntas demonstram a curiosidade das crianças. Elas necessitam das respostas, pois a pergunta como elemento criativo faz a conexão entre as experiências cotitidianas e o conceito criado pela criança.

Mas por que com o passar dos anos essa curiosidade desaparece? Por que os alunos do ensino médio repudiam a física?

A má formação dos professores de Ciências do ensino fundamental pode ser uma das causas desses pr oblemas, pois os profissionais responsáveis por educar as crianças não possuem conhecimentos específicos sobre esse assunto.

Esses professores não têm a formação direcionada para conceitos específicos da física, impossibilitando assim, abordagens de conteúdúdos em experimentos que poderiam ser realizados em sala de aula. Nesse sentido, como podemos esperar que nossos alunos cheguem ao ensino médio

com conhecimentos físicos básicos, se os professores que os ensinam não receberam formação pedagógica relacionada a à Física na graduação para uma explanação adequada desses conteúdos?

Isso leva muitos desses professores a não se sentirem capacitados para trabalharem com os conteúdos relativos à Física, e conseqüentemente, possuem dificuldades em fazerem uso das atividades experimentais necessárias para introduzir os conceitos físicos relacionados ao cotidiano dos alunos (Charpak, 1996).

Com isso, nos deparamos com o problema da má formação dos profissionais que lidam com as crianças nas primeiras séries do ensino fundamental, que não possuem embasamento teórico mínimo para ensinarem e exemplificarem os fenômenos físicos a partir de experimentos. Thomaz (2000, p.368) coloca alguns questionamentos relativos a essa questão, dentre os quais destacamos:

- · Será que na formação de professores de ciências está se ajudando os futuros professores a refletir, elaborar e concretizar estratégias relativamente à realização da componente experimental de modo a desenvolver as capacidades científicas dos seus futuros alunos?
- · Não será urge nte encontrar uma maneira de ajudar os professores de ciências, já trabalhando no terreno, a refletir sobre o papel da experimentação no processo do ensino/aprendizagem?

Nesse sentido, as concepções dos professores sobre o papel do experimento são determininantes no modo como ele vai utilizá -lo, propiciando ou não o desenvolvimento das capacidades científicas dos alunos. Daí a necessidade da formação adequada dos professores de Ciências, a fim de viabilizar que eles utilizem abordagens que propiciem o desenvovolvimento dessas capacidades.

Levantamos esse problema da formação dos professores de Ciências, a fim frisarmos a necessidade de que conceitos específicos sobre a física estejam presentes na formação acadêmica desses professores, visando facilitar o seu trabalho com os alunos por meio de experiências relacionadas aos diversos tópicos da física.

A introdução da física, por meio de experimentos de fácil compreensão, pode propiciar aos alunos a motivação para aprenderem essa disciplina, bem como colocá-los em m contato com a ciência, despertando o pensamento crítico e aperfeiçoando a percepção dos fenômenos por meio da observação. Para tal, é fundamental a utilização de estratégias metodológicas adequadas, que privilegiem a reflexão e a formulação de hipóteses popor parte dos alunos. Segundo Araújo e Abib (2003, p.190),

a utilização adequada de diferentes metodologias experimentais, tenham elas a natureza de demonstração, verificação ou investigação, pode possibilitar a formação de um ambiente propício ao aprendizado de diversos conceitos científicos sem que sejam desvalorizados ou desprezados os conceitos prévios dos estudantes. Assim, mesmo as atividades de caráter demonstrativo, (...) que visam principalmente a ilustração de diversos aspectos dos fenômenos estududados, podem contribuir para o aprendizado dos conceitos físicos abordados, na medida em que essa modalidade pode ser empregada através de procedimentos que vão desde uma mera observação de fenômenos até a criação de situações que permitam uma participação mais ativa dos estudantes, incluindo a exploração dos seus conceitos alternativos de modo a haver maiores possibilidades de que venham a refletir e reestruturar esses conceitos.

Nessa perspectiva, o professor deve direcionar a atividade experimental, ututilizando estratégias que facilitem a ancoragem dos conceitos presentes nos experimentos na estrutura cognitiva do aluno. O professor ainda deve determinar quais são os subsunçores que o aluno possui em sua rede de significados, pois identificando esses sububsunçores (concepções prévias), poderá planejar a seqüência e a forma de trabalhar os conceitos envolvidos.

Assim, acreditamos que o processo de construção da rede de significados físicos, a partir da obtenção de subsunçores ligados à física, mediante a utilização de experimentos, pode ser facilitado

se iniciado no ensino fundamental. Com isso, consideramos que o ensino de física pode ser priorizado nessa fase, visando à melhor formação dos alunos.

## TEORIA DA APRENDIZAGEM EM SIGNIFICATIVA

A teoria da aprendizagegem significativa de David Ausubel (1968) enfatiza a importância dos conceitos prévios para a aquisição dos novos conhecimentos.

De acordo com Moreira e Massini (1982), "o problema principal da aprendizagem consiste na aquisição de um corpo organizado de conhecimentos e na estabilização de idéias interrelacionadas que constituem a estrutura da disciplina" (p.41). Nesse sentido, fazer ligações entre as experiências vividas no cotidiano dos alunos e as teorias físicas, pode facilitar a compreensão dos tópicos os teóricos de física trabalhados em sala de aula. Essas assimilações podem contribuir para a criação de alguns subsunçores na rede de significados dos alunos. As concepções cotidianas irão ancorar os novos conhecimentos de forma a produzir uma forte ligação entre eles. Por exemplo, quando se pensa em limão, muitas outras lembranças são resgatadas na rede de significados da pessoa, como fruta, redonda, ácida, etc. Essa organização acontece com tudo o que se conhece, e quanto mais essas informações são acessadas, mais forte é a ligação entre elas, e se torna progressivamente mais fácil acessá -las na rede.

Nesse sentido, é importante colocar os alunos em contato com a física, por meio de experimentos simples que demonstrem a manifestação dos fenômenos físicos, para que os conceitos aprendidos em sala de aula sejam relacionados aos conceitos envolvidos no experimento, fornecendo assim, condições para que os novos conhecimentos possam ser ancorados na rede de significados. A má formação da rede de significados físicos pode ser um dos motivos pelos quais os alunos do ensino médio apresentam uma grande dificuldade em aprender física.

Sendo assim, a física introduzida no ensino fundamental pode viabilizar que os alunos construam, em sua rede de significados, os subsunçores adequados para que venham a ser utilizados quando forem trabalhados os conteúdos de Física no ensino médio.

No ensino médio, muitos dos conceitos que são introduzidos não fazem parte da estrutura cognitiva dos alunos, o que dificulta que eles associem esses conhecimentos com os fenômenos físicos presentes no seu cotidiano, não conseguindo assim, fazer a articulação entre o dia -a-a-dia e os fenômenos físicos.

Porém, esse fato não implica que os alunos que nunca tiveram contato com a Física antes do ensino médio, não tenham condições de aprenderem significativamente os seus conteúdos. A introdução dos conceitos físicos no ensino fundamental pode facilitar aprendizagem dos referidos conteúdos no ensino médio, pois a bagagem de subsunçores que o aluno traz popode dar condições para que ele ancore os conceitos em sua rede de significados físicos.

Segundo Carvalho (2005), a linguagem científica é fundamental para o entendimento significativo dos conceitos físicos. Essa autora ressalta que "é preciso que o estudantnte consiga ver algum sentido no conjunto de questões feitas pelo professor e principalmente que compreenda a Física como uma forma diferente de pensar e falar sobre o mundo, que ele passe a entender essa outra língua - - a língua das ciências" (p.61).

Nessa perspectiva, consideramos que um dos problemas relativos à dificuldade em aprender física, bem como outras ciências, está associado à deficiência na formação da estrutura cognitiva do aluno, em que símbolos e significados físicos podem estar à deriva em sua ua rede de conhecimentos. Ou seja, podem não existir subsunçores que estabeleçam a ancoragem dos novos conhecimentos. Essa deficiência pode se dar em virtude de os conceitos físicos não terem sido trabalhados de forma adequada no ensino fundamental, não propiciando a formação da estrutura lingüística científica que facilite a aprendizagem significativa desses conceitos.

Ausubel (1968) aponta que

para todas as finalidades práticas, a aquisição de conhecimento na matéria de ensino depende da aprendizagem verbrbal e de outras formas de aprendizagem simbólica. De fato, é

em grande parte devido à linguagem e à simbolização que a maioria das formas complexas de funcionamento cognitivo se torna possível (p. 79).

Na teoria da aprendizagem significativa de Ausubel a lilinguagem é destacada como meio que possibilita a interação social, o que facilita a construção de sua estrutura cognitiva.

Sendo assim, uma estratégia metodológica que se utilize de experimentos em aulas de Física no ensino fundamental pode viabilizar a interação social, bem como propiciar que sejam trabalhados os símbolos e os significados que possibilitam a assimilação dos conteúdos físicos para a formação da estrutura da linguagem científica. É importante destacar que, mesmo que os experimentos sejam realizados de forma demonstrativa por parte do professor, é possível a exploração das concepções iniciais dos alunos e a ocorrência da interação social em sala de aula.

## PROPOSTA DE UMA ATIVIDADE EXPERIMENTAL NO ENSINO FUNDAMENTAL

Neste trabalho, partindo da hipótese de que a utilização de experimentos no ensino fundamental pode viabilizar a construção de uma rede de significados físicos na estrutura cognitiva do aluno, sugerimos a utilização de uma atividade experimental simples, que pode ser realizada com mateteriais do cotidiano, a fim de trabalhar o conceito de pressão.

O experimento consiste na utilização de uma garrafa pet, na qual são feitos cinco orifícios alinhados, em alturas diferentes. Ao preenchermos essa garrafa com água, é possível trabalhar o conceito de pressão, uma vez que esse está relacionado à velocidade com que o jato de água sai de cada orifício.

É importante destacar a necessidade de que se coloque um anteparo vertical em frente aos jatos, a fim de focar a atenção do aluno para a velocidade dos jatos de água ao saírem dos orifícios. Essa estratégia de colocar o anteparo vertical na frente da garrafa decorre do fato de que o alcance horizontal depende tanto da velocidade inicial do jato, como da altura em que esse se encontra. Segundo Dornelles Filho (1996, p.78), "os orifícios posicionados simetricamente acima e abaixo de hm hmax x terão o mesmo alcance", como mostra a Figura 01.

Figura 01: Representação do alcance dos jatos de água. O alcance máximo se dá pelo orifício em hm hmax (DORNELLES FILHOHO, 1996)

<!-- image -->

Ao iniciar o vazamento de água, os alunos poderão perceber que cada jato sai com uma velocidade diferente, como ilustrado na Figura 02. Nesse momento, o professor pode levantar o seguinte questionamento: Por que a velocidade do jato de água que sai do orifício mais próximo da base da garrafa é maior?

Figura 02: Exemplo do experimento evidenciando os jatos de água com diferentes velocidades

<!-- image -->

É importante que os alunos formulem hipóteses para responder a esse questionamento, o que pode levar o professor a perceber quais são os subsunçores que os alunos têm em sua rede de significados que podem contribuir para a elaboração do conceito de pressão. Identificar o que os alunos sabem sobre o assunto é fundamental para a continuidade do trabalho, pois os conceitos poderão ser corrigidos ou incrementados no decorrer da experiência.

Para iniciar a construção desse conceito é importante que o professor leve os alunos a estabelecerem a relação de dependência entre o posicionamento do orifífício e a altura da coluna de água. Mediante essa percepção, o professor pode reforçar essa relação de dependência por meio do seguinte questionamento: Por que a velocidade de cada jato diminui com a diminuição da coluna de água? Esse questionamento pode levar os alunos a relacionarem a velocidade de saída de cada jato com a altura da coluna de água.

A partir dessa relação, o professor pode sistematizar e organizar as idéias trabalhadas, a fim de introduzir o conceito de pressão, induzindo os alunos a compreenderem que a maior coluna de água exerce uma maior pressão sobre o orifício, ou seja, compreenderem que a pressão é diretamente proporcional à altura da coluna de água. Essa pressão exercida pela coluna de água tem como conseqüência uma velocidade maior do jato. Isso pode levar os alunos a construírem, em sua rede de significados, a relação de dependência entre a velocidade do jato, a altura da coluna de água e a pressão.

Essa abordagem pode viabilizar a criação de alguns subsunçores básicos na rede de significados físicos, o que pode favorecer a aprendizagem significativa desses conceitos quando forem trabalhados com maior profundidade e abrangência no ensino médio.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Freqüentemente, as dúvidas nas salas de aula são frutos da falta de de conceitos físicos, da falta de conhecimento matemático e da dificuldade de associar um tópico a outro. Em uma aula em que os conhecimentos físicos são trabalhados de forma fragmentada, os alunos não conseguem estabelecer a rede de significados, o que os levam a não compreensão desses conhecimentos, bem como das equações que os constituem.

A introdução da física no ensino fundamental pode facilitar a criação de subsunçores, contribuindo para a aprendizagem significativa dos alunos. Para uma aprendizagem sisignificativa, é necessário que o aluno consiga estabelecer essa rede de significados, interligando os conhecimentos físicos. Essa aprendizagem será facilitada se esses conhecimentos forem articulados ao seu cotidiano, já que os alunos podem manifestar mais interesse em aprenderem quando aplicados a uma situação real.

Se assim for, fica claro que em nosso sistema educacional existe uma lacuna a ser preenchida, que é a falta do ensino de física no ensino fundamental. Essa pode ser uma das causas

das dificuldades dos alunos ao tomarem contato com essa disciplina pela primeira vez no ensino médio.

Essas dificuldades podem ser decorrentes da falta da linguagem científica que não está inserida na estrutura cognitiva dos alunos, pois a grade curricular é deficiente e no que se refere aos conteúdos específicos de Física.

A estratégia metodológica proposta neste artigo pode propiciar o acesso à linguagem da Física articulada ao cotidiano dos alunos, o que pode levar à criação dos subsunçores necessários para viabilizar uma aprendizagem significativa de alguns conceitos que serão trabalhados no ensino médio.

Para tanto, é necessário que o professor levante problemas e induza os alunos a conclusões adequadas do ponto de vista científico. É esperado que os alunos já possuam m algumas concepções sobre diversos fenômenos. Tais concepções são decorrentes da vivência do cotidiano, e são construídas a partir da percepção imediata do aluno da realidade que o cerca. Essas concepções, geralmente, não são cientificamente corretas. Moldando-as de acordo com os conceitos físicos, já no ensino fundamental, é possível estabelecer na estrutura cognitiva do aluno uma organização conceitual que pode facilitar a sua compreensão futura dos conteúdos.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARAÚJO, M.S.T.; ABIB, M.L.V.S. Atividades Experimentais no Ensino de Física: Diferentes Enfoques, Diferentes Finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 25, no. 2, Junho, 2003.

AUSUBEL, D.P. (1968). Educational psychology: y: a cognitive view. New York, Holt, Rinehart and Winston.

CARVALHO, A. M. P. I Introduzindo os alunos no universo das ciências. In: Jorge Werthein; Célio da Cunha. (Org.). Educação Científica e Desenvolvimento: O que pensam os cientistas. Brasília: UNESCO, 2005, v., p. 61-67.

CHARPAK, G. (1996). L La Main a la Pâte : Les Sciences a l'École Primaire. França: Flammarion.

DORNELLES FILHO, A.A. Uma questão em hidrodinâmica. Caderno Caterinense de Ensino de Física, v.13, n.1, p.76-6-79, 1996

MOREIRA, M. A., MANSINI E. F. S. (1982). Aprendizagem Significativ a: A teoria de David Ausubel. Brasil, Editora Moraes.

SMOLE, K. C. S. A Aprendizagem significativa: o lugar do conhecimento e da inteligência. Disponível em: &lt;http://www.fe.unb.br/pie/zAPRENDIZAGEM%20SIGNIFICATIVA.htm&gt;. Acesso em 10/04/2008.

THOMAZ, M.S.A. A experimentação e a formação de professores de ciências: uma reflexão. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v.17, n.3, PP.3600369, 2000.