INTERDISCIPLINARIDADE ENTRE A FÍSICA E A BIOLOGIA ATRAVÉS DE UM EXPERIMENTO

## INTERDISCIPLINARIDADE ENTRE A F FÍSICA E A BIOLOGIA ATRAVÉS DE UM UM EXPERIMENTO

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José Carlos Xavier da Silva a, [xavier@uerj.br] *Soraia Rodrigues de Azeredoa a [azeredosoraia@ig.com.br] Paula Rocha Pessanha a [paularodrigues@ibest.com.br] Carlos Eduardo Lealc lc [ceduduardo\_leal@yahoo.com.br] Luiz Brandão Puginellid id [luizbrand@gmail.com] Sandra Mara Lanes d [sandramara.lanes@gmail.com] Luiz Felipe Barbosa a [soyohko@gmail.com] Luiz Fernando dos Santos a [lf\_santos001@yahoo.com.br] Marcelo Bomfim Corrêa a [mbcfisica@hotmail.com] Thomas Fejolo a [fejolo18@hotmail.com] Welleson Jackson Silva a [taquitouerj@yahoo.com.br]

a Universidade do Estado do Rio de Janeiro – Instituto de Física b Colégio Andrews c Universidade do Estado do Rio de Janeiro – Faculdade de Engenharia d

Colégio Estadual João Alfredo

## RESESUMO

O modelo antigo de ciência considerado compartimentado e isolado não satisfaz , nos dias de hoje , o ensino de Física. Alguns pesquisadores em ensino têm usado a interdisciplinaridade como bandeira principal para a relação ensino-aprendizado, o que é tema discutido entre professores da atualidade. Além m disso, os vestibulares atuais como, por exemplo, o da UERJ procura a avaliar as competências e habilidades do aluno usando questões interdisciplinares. Estabelecer conexões entre disiscursos disciplinares pode dar ao aluno a oportunidade não só de aprender um determinado assunto por dois caminhos diferentes, possibilitando uma maior compreensão o do que foi ensinado e aumentar o "ângulo de visão", mas também o capacita a perceber como a ciência se insere em seu cotidiano . O uso de um trabalho interdisciplinar tem o objetivo de utilizar o conteúdo de Biologia como auxílílio ao aprendizado de Física e e vice-versa. Para a integração efetiva destas disciplinas devemos ressalta r r que antes é necessssário analisar se os conteúdos da Física, o qual l neste trabalho é a Pressão e da Biologia, que é o Sistema Respiratório, podem ser ministrados em períodos iguais durante o ano letivo. A proposta é que o ensino de Física seja pensado a partir do processo: situação - problema - modelo, entendendo-se "situação" nesse caso como a referência de uma idéia física. Essa é uma característica da Física: fazer modelos da realidade para entendê -la; obter meios para encarar um problema. A compreensão dessa dinâmica constitui importante competência, dentro da competência maior de investigação, e está estreitamente relacionada à contextualização e à interdisciplinaridade. Para verificar esta interdisciplinaridade usamos como espaço amostral alunos da sétima e oitava e um experimento confeccionado com materiais simples e de baixos custos, que foi utilizado para simular o funcionamento do pulmão e nesse experimento verificar a interdisciplinaridade entre a Física e a Biologia.

O modelo antigo de ciência considerado do compartimentado e isolado não satisfaz nos dias de hoje o ensino de Física. Alguns pesquisadores em ensino têm usado a interdisciplinaridade como bandeira principal para a relação ensino-aprendizado, o que é tema discutido entre professores da atualidade . Além m disso, os vestibulares atuais como, por exemplo, o da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (U(UERJ) (www.uerj.br/vestibular), procura a avaliar as competências e habilidades do aluno usando questões interdisciplinares. Porém, o ensino atual não está á adequado a esse novo paradigma, pela falta de formação dos professores a essa nova proposta, já que as universidades não se preocupam em formar professores que possam atuar em áreas afins como a Física, Biologia e Química.

A organização da escola ainda esestá centrada na idéia de disciplina, porém o objetivo o de se trabalhar com a interdiscipiplinaridade na área educacional l não é ir contra esta organização, como explica as Orientações Curriculares Para o Ensino Médio (2006), e sim, mostrar que ela pode interligigar as disciplinas sem as eliminarem, levando a um saber mais amplo sobre um fenômeno:

A interdisciplinaridade não é a busca de uma unificação desses saberes, pois admitir isso seria negar aspectos históricos e epistemológicos da construção desse conhecimento e negar as características específicas, com objetos de estudo bem definidos, como a Física, a Química e a Biologia. (p(p.51)

A integração da Física com a Biologia, num trabalho pedagógico interdisciplinar, r, pode levar o estudante a ser capaz de estabelecer ligações de interdependência a das ciências possibilitando , desta maneira, a construção de uma nova idéia de aprendizado. Conforme afirma Fazenda (2002), "a interdisciplinaridade é um fator de transformação pessoal e não apenas a integração de teorias, contnteúdos, métodos ou outros aspectos do conhecimento". Desta forma, tem-se a idéia de um conhecimento nãoofragmentado em múltiplas disciplinas com o fim em si mesmas, mas a oportunidade de haver umuma junção de dois conhecimentos, fafazendo com que o aluno passe a conhecer um mundo novo cheio de descobertas, o qual pode ser transformado, atravévés de novas visões e concepções, passando o a utilizar os conceitos e conteúdos aprendidos na sua vida e no seu cotidiano.

Uma das indagações mais comentadas por um aluno ao ao prprofessor numa aula de Física é: "Para que sererve isto?". Esta pergunta a é um reflexo ou conseqüência da fragmentação do saber, o qual impossibilita a verdadeira compreensão de conhecimento, , gerando, muitas vezes, o desinteresse pela aula. Assim, o trabalho ininterdisciplinar pode ajudá-lo a não mais desconhecer as diferentes linguagens que um determinado assunto pode apresentar sem a necessidade de haver qualquer divisão ou distinção destas linguagens. O aluno descobre um mundo novo através da desconstrução da visão fragmentada que ele tem do conhecimento:

O trabalho interdisciplinar mostra ao aluno que é possível estabelecer conexões entre discursos disciplinares, desconstruindo a visão fragmentada que ele tem do conhecimento. (HARTMANN, N, 2007)

Estabelecer conexões entre discursos disciplinares pode dar r ao aluno a oportunidade não só de aprender um determinado assunto por dois caminhos diferentes, possibilitando uma maior compreensão o do que foi ensinado por aumentar o "ângulo de visão", mas também o capacita a perceber como a ciência se insere em seu cotididiano.

Estabelecer vínculos entre conteúdos das disciplinas é uma tarefa tanto de professores quanto de alunos. (HARTMANN, 2007). ).

O uso de um trabalho interdisciplinar, r, neste caso, , tem o objetivo de utilizar o contnteúdo de Biologia como auxílílio ao aprendizado de Física e e vice-versa. Para a integração efetiva destas disciplinas devemos ressaltar r que antes é necessário analisar se os conteúdos da Física, o qual l neste trabalho é a Pressão o e da Biologia, que é o Sistema Respiratório , podem ser dados em períodos iguais durante o ano letivo. De acordo com Hartmann (2007), o uso da interdisciplinaridade não é um trabalho de disputa entre as disciplinas, mas um serviço em conjunto, objetivando somente ampliar a visão do aluno no a respeito de certos conhecimentos e conseqüentemente contribuindo na sua formação para vida.

A escolha por trabalhar com a interdisciplinaridade na sala de aula é uma tentativa de proporcionar, aos alunos, , uma maior visão de mundo, pois:

[...] trata-se e da construção de um novo saber a respeito da realidade, recorrendo-se aos saberes disciplinares e explorando ao máximo os limites e as potencialidades de cada área do conhecimento. O objeto de estudo é o mesmo, mas levará a um novo saber, que não é necessasariamente da Física, da Química ou da Biologia, mas um saber mais amplo sobre aquela situação , aquele fenômeno. (ORIENTAÇÕES CURRICULARES PARA O ENSINO MÉDIO, p. 52 ).

Desta maneira, este trabalho verifica a possibilidade de uma abordagem interdisciplinar no no ensino fufundamental através da articulação de duas disciplinas, pois acreditamos que esta abordagem para o ensino deva começar no início da vida da criança e no ensino formal, quando ela já começa a compreender fenômenos da natureza e para isso, usamos como ferramenta de ensino , um experimento de Física e, por conseguinte, pesquisar e analisar a atitude do aluno no quque diz respeito ao aprendizado mediante a observação de de uma experiência que será descrita mais à frente .

## A ININTERDISCIPLINARIDADE

É importante destacar alguns autores e suas definições e conceituações sobre o termo interdisciplinaridade, e, já que não tem m um significado único. Como diz Ferreira (1993), conceituar esta palavra é tarefa bastante complexa, uma vez que ela envolve uma acumulação fantástica de equívocos e possibilidades que podem criar barreiras ou hesitação para a implantação de um trabalho interdisciplinar na área educacional .

Assunpção (1993), para definir, separou a palavra analisando o significado de cada parte. O termo Interdisciplinaridade se compõe de um prefixo - inter - e de um sufixo - dade - que, ao se justaporem ao substantivo - disciplina - nos levam à seguinte possibilidade interpretativa, onde: inter , prefixo latino, que significa posição ou ação intermediária, reciprocida de, interação... Por sua vez, dade (ou idade) sufixo latino, guarda a propriedade de substantivar alguns adjetivos, atribuindo -lhes o sentido de ação ou resultado de ação, qualidade, estado ou, ainda, modo de ser. Já a palavra disciplina, núcleo do termo, significa a epistemé, podendo ser caracterizada como ordem que convém ao funcionamento duma organização ou ainda um regime de ordem impmposta ou livremente consentida.

Japiassu (1992) a apresenta c como um dos conceitos de interdisciplinaridade a "interação entre duas ou mais disciplinas, podendo ir da simples comunicação das idéias até a integração mútua dos conceitos, da epistemologia, da terminologia, da metodologia, dos procedimentos, dos dados e da organização da pesquisa. É imprescindível a complementaridade de dos métodos, dos conceitos, das estruturas e dos axiomas sobre as quais se fundam as diversas práticas científicas. Diríamos que o objetivo utópico do interdisciplinar é a unidade do saber".

Piaget (1979) , afirma que a interdisciplinaridade é o segundo nínível de associação entre as disciplinas, em que a cooperação entre várias disciplinas provoca intercâmbios reais; isto é, existe verdadeira reciprocidade nos intercâmbios e, conseqüentemente, enriquecimentos mútuos.

De acordo com o Instituto Paulo Freire, a interdisciplinaridade visa a garantir a construção de um conhecimento globalizante, rompendo com as fronteiras das disciplinas. Para isso, integrar conteúdos não seria suficiente. Seria preciso uma atitude e postura interdisciplinar. Atitude de busca, envolvimento, compromisso, reciprocidade diante do conhecimento. Para que seja possível a explicação dos fenômenos , naturais e sociais , é preciso uma tradução entre as diferentes discipiplinas, e justamente ququando esses conceitos isolados precisam ser colocados em contato, surge a interdisciplinaridade (Hartmann, 2007).

Estas conceituações citadas expressam a diversidade de definições e posicionamento de diversos pesquisadores. Muito se tem discutido em relaçã o ao conceito do termo, visto que diferentes autores o o definem de maneiras distintas. . Concluindo, portanto, no dizer de Fazenda (1994, p.13), que "é impossível a construção de uma única, absoluta e geral teoria da interdisciplinaridade".

Uma pergunta pode vir à mente quando se fala em interdisciplinaridade na na educação: "Por que trabalhar com a interdisciplinaridade no campo educacional?". No livro Globalização e Interdisciplinaridade, e, o educador espanhol Jurjo Torres Santomé , da Universidade de La &RUXxaxa, afirma que a interdisciplinaridade dá significado ao conteúdo escolar .

## O ENSINO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA

## O Ensino de Física

Ensinar Física atualmente se tornou um grande desafio para os s professores, pois s é crescente o desinteresse e baixo rendimento dos alunos nesta disciplina.

Pode -se apontar como uma das causas dessa situação a artificialidade dos problemas tratados pela Física escolar. Assim, a proposta é que o ensino de Física seja pensado a partir do processo: situação - - problema - - modelo, entendendo-o-se "situação" nesse caso como a referência de uma idéia física. Essa é uma característica da Física: fazer modelos da realidade para entendê-la; obter meios para encarar um problema. A compreensão dessa dinâmica constitui importante competência, dentro da competência maior de investigação, e está estreitamente relacionada à contextualização e à interdisciplinaridade (PCNEM, 2006) .

## O Ensino de Biologia

Os conteúdos de Biologia devem propiciar condições para que o educando compreenda a vida como manifestação de sistemas organizados e integrados, em constante interação com o ambiente físicooquímico. O aluno precisa ser capaz de estabelecer relações que lhe permitam reconhecer que tais sistemas se perpetuam por meio da reprodução e se modificam no tempo em função do processo evolutivo, responsável pela enorme diversidade de organismos e das intrincadas relações estabelecidas pelos seres vivos entre si e com o ambiente. O aluno deve ser capaz de reconhecer -se como organismo e, portanto, sujeito aos mesmos processos e fenômenos que os demais. (PCNEM, 2006).

Por meio de "estratégias para a ação" o trabalho do professor é o de mediador, ou seja, responsável por apresentar problemas ao aluno que o desafiem a buscar a solução. O processo ensino -aprendizagem é bilateral, dinâmico e coletivo, portanto é necessário que se esta beleçam parcerias entre o professor e os alunos e dos alunos entre si. Diversas são as estratégias que propiciam a instalação de uma relação dialógica em sala de aula, e, entre elas, podemos destacar uma a que, pela característica, pode ser privilegiada no enensino da Biologia: ensinar por meio da experimentação.

## Ciências no Ensino Fundamental e o Ensino Experimental

Este trabalho foi realizado numa escola particular localizada na zona sul da cidade do Rio de Janeiro, de alto nível sócio -econômico. Os alulunos obobservados foram somente do sétimo e oitavo ano do ensino fundamental (antiga sexta e sétima séries s do ensino fundamental) . Foram trabalhadas com uma turma do sétimo ano e duas do oitavo ano.

Como dizem os Parâmetros Curriculares Nacionais (1998), o ensino de Ciências não pode ser uma abordagem dos conhecimentos por meio de definições e classificações estanques que devem ser decoradas pelo estudante, pois isto contraria as principais concepções de aprendizagem humana. É mais importante obter uma aprendizagem m significativa como a memorização de conteúdos debatidos e compreendidos pelos estudantes do que a mera repetição automática de textos cobrada em situação de prova.

Um dos componentes indispensáveis para o processo de ensino e aprendizagem é a experimentaçãção, principalmente no ensino de Química, Física ou Biologia. É um m componente necessário para o processo de ensino-aprendizagem dos diversos conteúdos do conhecimento científico - conceituais, procedimentais e atitudinais - no sentido de favorecer a construçução de inter -relações entre a teoria e a prática, bem como relações entre as concepções prévias do aluno e as novas idéias que serão trabalhadas. Uma grande importância da a realização de atividades experimentais é a de proporcionar aos alunos oportunidades para o desenvolvimento de habilidades e competências, atitudes e valores, além da re-construção de conceitos.

A experimentação é vista como um importante fator de influência para o aprendizado cognitivo do aluno. Concebe-se a experimentação como uma forma de favorecer o estabelecimento de um elo entre o mundo dos objetos, o mundo dos conceitos, leis e teorias e os das linguagens simbólicas (Seré, 2003).

As atividades experimentais devem partir de um problema, de uma questão a ser respondida. Cabe ao professor orientar os alunos na busca de respostas. As questões propostas devem propiciar oportunidade para que os alunos elaborem hipóteses, testem-nas, organizem os resultados obtidos, reflitam sobre o significado de resultados esperados e, sobretudo, o dos inenesperados, e usem as conclusões para a construção do conceito pretendido. Os caminhos podem ser diversos, e a liberdade para descobri-i-los é uma forte aliada na construção do conhecimento individual.

Para o desenvolvimento deste trabalho houve uma combinação prévia a com a professora de Ciências da maneira a com que seria abordado o experimento e um pedido para que ela permanecesse na sala de aula durante o tempo de pesquisa, participando também da interação com o experimento , sem produzir informação para os estudantes s sobre teoria .

Como diz Hartmann (2007, p.188), "O 'combinar' pode começar quando um professor percebe que o assunto que está discutindo com os alunos mantém relação com outra disciplina. O professor passa então a interagir com o colega para ampliar r sua compreensão do assunto e colocar em prática uma atividade comum. O interesse em aprender algo que é explicado por outra disciplina é uma mudança na atitude dos professores e também uma mudança na própria aula, pois o docente passa a abordar em aula questões não relacionado o diretamente à sua disciplina", desta forma, ampliando seus horizontes e adquirindo exemplos que podem ser usados em sua aula, quando na explanação de seus conteúdos .

## O EXPERIMENTO

A antiga experiência do " Pulmão" foi escolhida, pois envolve conceitos de Física juntamente com os de Biologia, e também, por poder ser trabalhada nas séries do ensino fundamental, já que os alunos estudam o corpo humano nas aulas de de Ciências no oitavo ano e aprenderem m algumas noções de pressão do ar e variação de pressão no sexto ano , de acordo com os Parâmetros Curriculares Nacional.

O experimento foi baseado no pulmão humano o qual faz parte do sistema respiratório. Ele engloba os processos de expiração e inspiração pela movimentação do diafragma. O processo de expiração p promove a saídída de ar dos pulmões, dá-se pela contração da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma eleva-a-se e as costelas abaixam-se, o que e diminui o volume da caixa torácica, com conseqüente aumento da pressão in terna, forçando o ar a sair dos pulmões. Enquanto a inspiração promove a entrada de ar nos pulmões, dá-se pela expansão o da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma abaixa-se e as costelas elevam-se, promovendo o aumento da caixa torácica, com conseqüente redução da pressão interna (em relação à externa), forçando o ar a entrar nos pulmões.

O experimento consiste em um pequeno pote de plástico transparente vedado na parte superior (parte aberta) com um pedaço de luva cirúrgica amarra da com um elástico que serve para vedar a parte interna do pote em relação ao meio, mas admitindo uma variação volumétrica, por ser uma película elástica. Na parte inferior do frasco, existem dois furos pequenos com diâmetros iguais aproximadamente de um tubo de caneta. Na parte interna há duas bolas (bexigas) fixas cada uma em um dos furos por uma cola instantânea (figura 1). Sendo o custo total para a confecção deste experimento de aproximadamente R$ 6,00.

Figura 1: o experimento - - - protótipo de pulmão .

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Delineamento metodológico

A metodologia usada neste trabalho baseou-u-se na confecção de um prprotótipo de pulmão e na apresentação do experimento em sala de aula de Ciências para alunos do sétimo e oitavo ano do ensino fundamental (antigas sexta e sétima séries do ensino fundamental)l), para que houvesse também a participação da professora desta disciplina na interação com a experiência . Salientando que houve, antes do início da aula, uma combinação com esta docente a respeito da maneira que seria abordada a experiência.

A apresentação se eximiu de explicações prévias dos conteúdos de Física e Biologia neles abordados, justamente para obter dos alunos, suas próprias construções de raciocínio e analisar se eles conseguem relacionar o observado com um pulmão humano. Porém, foi levado em consideração o currículo da escola, no qual o sétimo ano não vê o Sistema Respiratório em seu conteúdo, enquanto o oitavo ano já havia visto este conteúdo ao longo do ano letivo, e, portanto, sabia -se que poderia ocorrer o fato dos alunos do oitavo ano relacionarem o experimento com o pulmão humano com muito mais facilidade do que os alunos do sétimo ano. Desta maneira, então, a análise dos trabalhos (redações) dos alunos do sétimo ano, foi considerada com base nas suas concepções prévias e nos conhecimentos adquiridos ao longo de sua vida.

A interação aluno-experimento foi livre, como ocorre num laboratório de projetos, no qual, segundo Amaral (1997), "a experimentação ocorre como etapa de um processo de investigação em que o conhehecimento visado é automaticamente construído pelo aluno, estimulando uma pesquisa científica autêntica", podendo, com isso, proporcionar novas maneiras de manusear e conseqüentemente novas descobertas.

Depois disto, sem fazer qualquer explicação teórica prprévia ou alguma indução, para não interferir na construção do raciocínio da criança e nas suas concepções prévias , eles foram orientados a a escrever uma redação o sobre o que observaram e comomo explicariam o fenômeno visto. A redação, portanto, foi o espaço amostral para perceber se a interdisciplinaridade aconteceu naturalmente durante a relaçãoexperimento-o-aluno-observação .

## Análise das redações

- O trabalho obteve 100% de participação dos alunos no que se refere à interação com a expeperiência apresentada. Enquanto, ao elaborarem as redações solicitadas, alguns demonstraram certa resistência e sentimento de incapacidade de escrever o que pensavam.

Dentre os 78 alunos observados, 38 8 não fizeram a relação do experimimento de Física com o pulmão, 36 6 conseguiram relacioionar com o pulmão o e 4 não quiseram escrever. Tem-se que 47% 7% dos alunos fizeram a interligação das duas disciplinas, ou seja, conseguiram relacionar o fenômeno de pressão, explicado pela Física, com o processo de inspiração e expiração (sistema respiratório ) estudado na Biologia.

## RESESULTADOS E CONCLUSÃO

Os resultados deste trabalho mostram que um bom percentual de alunos atribuiu o processo físico de diferença de pressão como responsável pelo enchimento das bexigas, relacionando-as com as cavidades de um pulmãmão humano. o.

Com isso, é mostrado que se ensinarmos Física usando experimentos de Biologia , aumentamos a probabilidade de de o aluno conseguir interligar os conteúdos aprendidos nas duas

disciplinas, e assim, proporcionar uma aprendizagem significativa, ampliandndo a visão dele tanto da Física como da Biologia. O fato, também, do experimento do "Pulmão Humano", ser algo que faz parte da realidade, facilita a aprendizagem e a torna mais interessante.

Concluímos, portanto, que os estudantes envolvidos na pesquisa posossuem plena capacidade de perceber o fenômeno ocorrido, o que o que nos leva a pensar r que a Física pode ser introduzida de uma forma interdisciplinar, usando poucos conceitos de matemática, explorando bastante os fenômenos s e a modelação, e assim, facilitandndo o ensino de Física no ensino fundamental, diminuindo o número de conteúdos do Ensino médio, podendo o assim, contribuir para a introdução da Física Moderna no currículo do ensino médio, como hoje em dia é desejo dos estudiosos em ensino de Física, já que os alunos desde as primeiras séries do ensino fundamental teriam contato com a Física.

A parceria entre os professores é muito importante no trabalho interdisciplinar. O diálogo , a reflexão em conjunto e e conseqüentemente a união, entre os profissionais de diferentes disciplinas são ferramentas que podem ajudar para uma melhor formação dos estudantes brasileiros .

A rerealidade que se vê nas escolas é de docentes envolvidos somente em suas matérias , sem nunca conversarem m a respeito da da contribuição que uma disciplina pode dar para outra a e muito menos realizar algum projeto o em conjunto.

Segundo Gusdorf (1990), o prefixo "inter" não indica apenas uma ma pluralidade, uma justaposição, , evoca também , , um espaço comum, um fator de coesão entre saberes diferentes.

Uma das mais importantes mudanças que ocorrem devido ao trabalho interdisciplinar é o fato dos professores compreenderem que as diferentes disciplinas não estão no currículo para disputar entre si espaço na cabeça do aluno, mas para juntas contribuírem para a formamação dele. Os colegas passam a serem vistos como parceiros e não como concorrentes na tarefa de inserir o aluno no universo do saber escolar. As disciplinas deixam de ter importância diferenciada para serem todas igualmente responsáveis por desenvolver habilidades que permitam aos alunos continuarem aprendendo mesmo depois de terem concluído o Ensino Médio (Hartmann, 2007).

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