A experimentação como Caminho para Solução de Problema

## A EXPERIMENTAÇÃO COMO CAMINHO PARA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS

## Luiz Alfredo Andrade Ferraz , Fernanda Assis Martins , Frederico Carlos Assis 1 2 Portugal , Gabriela Silva Pinto 3 4

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- SEEDUC RJ /Colégio Estadual Cardoso Fontes, lafer@globo.com 2 CEFET-RJ/UnED PETROPOLIS, feassismartins@yahoo.com.br CEFET-RJ/ UnED PETROPOLIS, fredericomatematico@yahoo.com.br 4 CEFET-RJ/ UnED PETROPOLIS, gabi263@gmail.com
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## Resumo

Podemos observar que a dificuldade na interpretação de problemas de Física, em classes do Ensino Médio na Rede Pública é cada vez maior. A falta de leitura, a quantidade mínima de horas/aula e sobretudo a preponderância na exposição oral de conteúdos sem qualquer vínculo com a experimentação e a realidade são pontos que fundamentam essa observação.

Entendemos que a partir da experimentação, o aluno desenvolve a capacidade de interpretar fisicamente as situações apresentadas, preocupando-se primeiramente com o fenômeno para depois, com maior significância, partir para a modelagem matemática do mesmo.

- O trabalho que ora apresentamos teve início no projeto PIBID (Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência), promovido pelo CEFET/RJ, que disponibilizou o Laboratório de Física da UnED Petrópolis para a confecção do dispositivo utilizado nas aulas.

Nosso trabalho integra a formação do professor - a equipe de autores é formada por alunos do curso de licenciatura em Física do CEFET - RJ; a formação continuada do docente - a coordenação do grupo é feita por um professor atuante na rede pública de ensino e, sobretudo, visa propor melhorias para a aprendizagem da Física através de experimentos de baixo custo aplicados em escolas da rede pública. Nesse trabalho foi utilizada a metodologia de pesquisa de campo que nos permitiu detectar as dificuldades mais acentuadas dos alunos na resolução de problemas. A partir da pesquisa, foram propostas atividades de experimentação em grupo. O que pretendemos mostrar com nosso trabalho é o resultado dessa inserção do experimental num planejamento que pressupõe um número reduzido de aulas em escolas que não dispõem de laboratórios de Física.

## Palavras-chave

EXPERIMENTOS, ENSINO MÉDIO, FORMAÇÃO DO PROFESSOR

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## Introdução

Nosso trabalho busca apresentar alguns dos resultados de um projeto desenvolvido pelo CEFET-RJ na cidade de Petrópolis para a formação de seus alunos do curso de licenciatura em Física.

- O Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência - PIBID, integra a formação do licenciando em Física, a formação continuada do professor atuante na rede pública de ensino e a melhoria da qualidade do ensino da Física.

Essas três frentes do programa são complementares e se realimentam mutuamente, como a prática nos mostrou. Resultados que eram esperados a médio e longo prazo, apareceram já no início de seu desenvolvimento e serão apresentados neste trabalho.

## O primeiro momento

Professores de Física atuantes na rede pública de ensino foram convidados a participar do programa, mediante apresentação de currículo e entrevista seletiva. O mesmo aconteceu com os licenciandos de Física do CEFET.

A formação de cada equipe do PIBID foi feita a partir da disponibilidade e compatibilidade de tempo do professor coordenador e dos licenciandos participantes. Nossa equipe ficou composta de quatro integrantes: o professor coordenador e três licenciandos.

Durante quatro semanas nos reunimos para discutir a realidade da sala de aula. As discussões foram baseadas em textos propostos pelo supervisor do programa (professor do CEFET) e pelos próprios integrantes da equipe. Além disso, discutimos aquilo que era observado na sala de aula pelos licenciandos, uma vez que participavam das aulas do professor coordenador.

- A escola escolhida para o desenvolvimento do programa foi o Liceu Municipal Pref. Cordolino Ambrósio, na cidade de Petrópolis-RJ, no turno da noite, nas turmas do 2° ano do Ensino Médio. Apesar de noturno, o ensino ali é regular e os alunos apresentam, em sua maioria, idade correspondente às séries freqüentadas.
- A presença dos licenciandos em sala de aula foi bem recebida por parte dos alunos e a interação entre eles se deu de maneira espontânea e tranqüila.

Ao final das aulas, a equipe se reunia ainda na escola para troca de impressões. Essa troca foi o primeiro grande resultado do programa. O professor coordenador, com 29 anos de magistério, ouvindo a percepção daqueles que estão em processo de formação, com novas técnicas, estudos recentes e visão de longo alcance e os licenciandos ouvindo as inquietações, sucessos e fracassos de estratégias aplicadas ao longo de uma carreira. Esse diálogo vem nos trazendo um enriquecimento mútuo, vertido de modo imediato no trabalho de sala de aula.

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## Entendendo as dificuldades

Enquanto tratamos do fenômeno físico, de sua conceituação e ocorrência natural, podemos perceber uma atenção maior por parte dos alunos. Alguns deles conseguem, inclusive, associar o fenômeno a algum evento cotidiano em particular. No entanto, quando a proposta é resolver situações problemas, a atitude muda. Nesse momento, a Física torna-se algo imperceptível e inatingível para muitos alunos.

E se eles vissem o fenômeno acontecendo de verdade, será que conseguiriam entender melhor o problema?' - essa foi a questão norteadora de nossa imersão no projeto. Por essa ocasião, o tópico abordado era Energia Mecânica. Começamos então a estudar juntos algumas questões clássicas de vestibular sobre essa matéria e quais delas eram realmente significativas, ao mesmo tempo em que possibilitavam uma execução experimental.

Através de entrevistas individuais com os alunos, procuramos perceber onde residiam as suas maiores dificuldades na interpretação dos problemas. A partir dessas observações, o professor perguntou aos alunos se não seria interessante experimentar o problema. A manifestação dos alunos não deixou dúvida sobre o desejo de ver o problema de perto, como dito por um dos alunos.

## Preparando o experimento

Dentro do tópico de Conservação de Energia Mecânica, nos deparamos com a seguinte situação problema: Uma esfera E1 é abandonada do alto de uma rampa simples, de uma altura h. Outra esfera idêntica E2 é abandonada em outra rampa com um looping, à mesma altura h que E1. Qual a relação entre as velocidades das duas esferas ao chegar ao fim da rampa?

A situação acima foi escolhida pela equipe por contemplar não só a conservação de energia mecânica, mas pela possibilidade de revermos com os alunos outros pontos, como por exemplo atrito e lançamento horizontal e também por conter elementos de divergência entre a teoria e o senso comum. Divergência que, acreditamos, cria uma dificuldade extra na resolução de problemas de Física para os alunos de Ensino Médio.

No laboratório do CEFET - unidade Petrópolis - começamos a montagem das rampas. O supervisor do programa nos conseguiu o material necessário. O trabalho foi elaborado em conjunto pela equipe. Trocamos as canetas e papéis por furadeira, chave de fenda, serra, etc. Em uma tarde conseguimos montar três rampas.

Durante a montagem, discutíamos as formas de abordagem que teríamos com os alunos, o que nos ajudou a aparelhar a rampa de forma a conseguir o melhor desempenho do ponto de vista pedagógico, isto é, a melhoria da interpretação do problema. Cada um dos integrantes da equipe contribuiu com seus conhecimentos e experiências para a montagem. Quem tinha alguma prática de trabalho com madeira e ferramentas como furadeira e serra tico-tico cuidou da estrutura de sustentação da rampa, enquanto os outros preparavam as partes de medição. Isso nos remeteu à necessidade de levar em conta o conhecimento prévio de cada aluno no processo de aprendizagem.

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Como afirma Wanda Aguiar, Drª em Psicologia Social:

Cada sujeito tem sua própria história e é a partir dela que reflete a realidade que o circunda. Dessa forma, só quando consideramos a realidade social é que poderemos explicar um movimento que é individual e ao mesmo tempo social/histórico. Nossa tarefa consiste, portanto, em apreender a forma como nossos sujeitos configuram o social, um movimento que sem duvida é individual, único e ao mesmo tempo histórico e social (Aguiar, 2002; 139).

## O Experimento em sala de aula

Em nosso planejamento decidimos que antes de apresentar as soluções matemáticas do problema proposto, instigaríamos os alunos a pensarem sobre o mesmo. Nossa intenção era que eles pensassem se a velocidade da bolinha, ao final do trajeto, seria a mesma ou seria diferente comparando-se as pistas, para assim verificar se a energia mecânica seria conservada ou se haveria perda de energia no decorrer do trajeto.

Antes de levarmos o projeto à sala de aula, tivemos um contratempo e uma de nossas pistas quebrou. Decidimos a partir disto que separaríamos a turma em dois grupos. Cada grupo, além da pista, disporia de um tapete com marcações de 10 em 10 cm, para que fosse comparado o alcance da bolinha em cada uma das pistas, podendo assim analisar o comportamento da velocidade. A bolinha estaria pintada com tinta de carimbo, assim, ao cair no tapete com as medidas, ficaria sua marca, facilitando a medida do alcance pelos alunos.

Levamos também bolinhas de diferentes massas, mas de mesmo volume (ou quase), para que além do comportamento da velocidade, também fosse observado se a massa interferiria no sistema.

Ao aplicarmos o projeto em sala de aula fizemos como havia sido planejado, o professor, antes de qualquer atitude, perguntou aos alunos o que eles achavam que aconteceria naquele sistema: a velocidade seria a mesma nos dois casos? O que nos permite observar que a energia será conservada?. Estas perguntas renderam ótimas discussões e fizeram com que os alunos ficassem mais interessados, pois ao perguntá-los sobre qual seria o comportamento da velocidade ao final do trajeto, a maioria dos alunos opinou sobre a maior velocidade na pista sem o looping e ao mostrarmos a solução matemática do problema vimos que a velocidade teria que ser a mesma nos dois casos.

Isso despertou a curiosidade dos alunos - eles não acreditavam que seria possível que a velocidade fosse a mesma em ambos os casos. Assim, convidamolos a descobrirem isso através da prática. Cada grupo foi acompanhado por pelo menos uma pessoa de nossa equipe.

Primeiramente, levantamos a questão da velocidade. Ao verem a bolinha sendo lançada de cada uma das pistas, os alunos observaram que havia um alcance menor da bolinha lançada da pista com o looping . Assim, chegaram à conclusão de que a velocidade realmente seria menor neste caso. Mas como isto seria possível

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se, ao demonstrarmos as equações matemáticas de conservação de energia, a velocidade se apresentava igual nos dois casos e dependia exclusivamente da altura da qual o objeto era lançado?

Os alunos chegaram à conclusão de que a bolinha perdia energia para a pista ao passar pelo looping , pois o mesmo tremia quando aquela passava. Assim, propuseram segurar a pista para diminuir a vibração (foto 3).

Observaram que as equações apresentadas seriam válidas para um sistema perfeito, sem perda de energia, sem atrito e sem resistência do ar. Assim, passamos para a comparação entre as diferentes massas das bolinhas. Foram utilizadas bolinhas de diferentes materiais, como: madeira, aço, plástico e chumbo.

Os alunos observaram que as bolinhas caíam em lugares próximos, só não caíam no mesmo lugar devido à resistência do ar e ao atrito com a pista, que não eram considerados nas equações matemáticas. As bolinhas mais leves atingiam uma menor distância, pois sofriam mais com a resistência que o ar exercia sobre elas.

Após a aplicação do experimento, fizemos uma breve entrevista com alguns alunos acerca do tipo de aula apresentada e tivemos um alto índice de aprovação. Pudemos observar o maior interesse dos alunos neste tipo de aula. Mostravam-se mais motivados, mais atentos e instigados a aprender mais. Observamos que sua posição em relação à resolução de problemas de Física havia mudado. A Física passou de matéria difícil, com vários cálculos, à matéria interessante e fácil de aprender. Pudemos perceber que os alunos reconhecem a importância da teoria, mas que a compreensão se amplia aliada à prática.

## A inserção no PIBID

A participação no PIBID tem nos proporcionado uma oportunidade extraordinária de rever estratégias e estabelecer novas posturas em sala de aula. O projeto que ora apresentamos é prova da eficácia do programa que, segundo a Capes:

foi criado com a finalidade de valorizar o magistério e apoiar estudantes de licenciatura plena, das instituições municipais públicas e comunitárias, sem fins econômicos, de educação superior. Em 2010, acontece a terceira edição do programa que oferece bolsas para aprimorar a formação docente e contribuir para elevação do padrão de qualidade da educação básica.

Um dos objetivos do Pibid é a elevação da qualidade das ações acadêmicas voltadas à formação inicial de professores nos cursos de licenciatura das instituições de educação superior. Assim como a inserção dos licenciandos no cotidiano de escolas da rede pública de educação, o que promove a integração entre educação superior e educação básica.

O programa visa também proporcionar aos futuros professores participação em experiências metodológicas, tecnológicas e práticas docentes de caráter inovador e interdisciplinar e que busquem a supe-

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ração de problemas identificados no processo de ensinoaprendizagem. Além de incentivar as escolas públicas de educação básica a tornarem-se protagonistas nos processos formativos dos estudantes das licenciaturas, mobilizando seus professores como coformadores dos futuros professores.

## Considerações finais

A proposta que apresentamos é simples. Ilustrar a resolução de problemas com experimentos não é novidade. Investir na formação de futuros professores e na formação continuada dos professores em serviço é, felizmente, cada vez mais comum em nosso país. Mesmo sabendo de tudo isso, entendemos que o trabalho que estamos realizando é algo de fundamental importância no campo da Educação: integrar a experiência de sala de aula com a teoria estudada na universidade; valorizando os profissionais em serviço, preparando efetiva e eficazmente o futuro professor de Física, proporcionando a ele a inserção precoce em sala de aula, só tem a acrescentar ao Ensino da Física, sobretudo no que diz respeito à rede pública de ensino.

- O trabalho em grupo é importante na construção do conhecimento, uma vez que os alunos trocam saberes através das discussões feitas em sala, levantando hipóteses, compartilhando ideias, e, com o experimento vão testando as hipóteses e, com isso, construindo o saber. Através desse trabalho pudemos perceber que a interação não só favorece a aprendizagem, mas também altera comportamentos diante do conhecimento.

Entendemos que a oportunidade que os licenciandos têm tido de incrementar seus estudos acadêmicos e teóricos com a prática de sala de aula é fundamental para uma formação sólida em suas licenciaturas. Além disso, perceber o quanto a prática é importante para o ensino da Física, faz com que eles se preparem para aulas mais dinâmicas e motivadoras, diferentes daquelas que deram à Física a fama de matéria pouco interessante e ininteligível.

A elaboração deste pôster suscitou na equipe o interesse de aprofundamento na metodologia da pesquisa científica, disciplina ainda não cursada pelos licenciandos e distante da prática educativa do professor coordenador, que inserido no cotidiano escolar e em sua poesia, passou a interessar-se também pelas regras da academia, o que nos revela que todos os objetivos do PIBID se cumpriram nesta experiência.

## Referências

AGUIAR, W.M.J. Consciência e atividade: categorias fundamentais da psicologia sóciohistórica. In BOCK, A. M.; GONÇALVES, M. G. M. e FURTADO, O (org.) Psicologia Sócio-histórica: uma perspectiva crítica em psicologia. São Paulo: Cortez, 2002

GASPAR, ALBERTO Física Ensino Médio vol 1. São Paulo. Ed Ática, 2000

GRUPO DE REELABORAÇÃO DO ENSINO DE FÍSICA. Física 1: Mecânica / GREF, 6ª ed. São Paulo: EDUSP, 2000

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Site da CAPES - http://www.capes.gov.br/educacao-basica/capespibid, último acesso em 28 de novembro de 2010

## Anexo 1

Fig. 1 - A montagem

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Fig. 2 - As rampas

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Fig. 3 - Os alunos tentando diminuir a vibração da pista provocada pelo deslocamento da bolinha.

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Fig. 4 - A diferença entre a teoria e a prática: alunos discutem sobre as marcações feitas.

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Fig. 5 - Um momento 'diferente' em sala de aula. Muita participação.

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