SEGUINDO OS PASSOS DE AMPÈRE: ANALOGIAS PERSONIFICADAS PARA O ENSINO DE FÍSICA

## SEGUINDO OS PASSOS DE AMPÈRE: ANALOGIAS PERSONIFICADAS PARA O ENSINO DE FÍSICA

Leonardo de Almeida Prata 1 , Alexandre Lopes de Oliveira 2

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ) - Campus Nilópolis/Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Ensino de Ciências/ lapdt@hotmail.com

2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ) - Campus Nilópolis/Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Ensino de Ciências/ alexandre.oliveira@ifrj.edu.br

## Resumo

A utilização de analogias no ensino de física é um assunto importante para o ensino de ciências. Sendo também uma estratégia de dois gumes, por uma parte facilita a pesquisa adentro do desconhecido e por outro, devido à variedade de fenômenos e natureza, as analogias estão fadadas a apresentar limitações em algum ponto. Com o intuito de aproximar os referenciais teóricos da disciplina de física ao cotidiano dos estudantes, faremos uma extensão de uma das ideias de Andre-Marie Ampère acerca da corrente elétrica. A analogia utilizada por ele incluiu o elemento humano para facilitar a compreensão do fenômeno. E é exatamente o que um professor busca para melhorar suas aulas. Assim, pretendemos discutir a utilidade prática desta metodologia no sentido pedagógico, pois o diálogo entre a 'realidade' social e a 'realidade' física, é uma ferramenta potencial nos processos de ensino-aprendizagem. Com isso, podemos também adicionar elementos lúdicos para tornar as analogias uma referência da vida cotidiana, como sugere os PCN. A concatenação do elemento lúdico com as concepções prévias dos estudantes em uma aula de física é potencialmente vantajosa aos professores, tornando as introduções aos conceitos mais do que uma simples brincadeira, ou seja, num resgate do cotidiano social servindo como guia para o conhecimento científico. O elemento motivador é tão importante quanto o assunto a ser trabalhado em aula e uma aplicação pedagógica a partir da observação da analogia de Ampère. O diferencial do nosso trabalho aponta que ao se utilizar de algum aspecto emocional ou social nas analogias, estas ficam potencialmente para a posterioridade da sala de aula, mesclando o prazer de aprender com a necessidade de almejar novos conhecimentos.

Palavras-chave : Analogias, Eletricidade, Ampère, Ensino de Física.

## Considerações iniciais

A utilização de analogias no ensino de física é um assunto controverso no meio acadêmico. Pois muitos autores defendem a sua utilização como ferramenta potencializadora da aprendizagem. Porém, muitos outros exaurem as limitações e desvantagens de suas aplicações. Sendo assim uma estratégia de dois gumes, por uma parte facilita a pesquisa adentro do desconhecido e por outro, devido à variedade de fenômenos e natureza, as analogias estão fadadas a apresentar limitações em algum ponto (DUARTE, 2005).

Destarte, as analogias são poderosas ferramentas que podem auxiliar o professor em seus objetivos de se fazer entender, apesar de controversa a sua manutenção no território científico. Assim, podemos entender que:

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Uma analogia pode ser definida como uma comparação entre dois conceitos que mantém certa semelhança. Os elementos que constituem uma analogia são: o análogo (representa o conhecimento já familiar, é aquele onde há diferenças bem nítidas), o alvo (representa o conhecimento desconhecido) e as relações analógicas (conjunto de relações que se estabelecem, sejam elas de semelhança ou de diferença, permitindo a compreensão/entendimento do alvo) (FERRAZ e TERRAZZAN, 2001).

No presente estudo sobre a importância das analogias no ensino conceitual de física para o ensino médio, apresentamos uma extensão de uma das ideias de Andre-Marie Ampère acerca da corrente elétrica. O célebre cientista para divulgar seus estudos sobre a natureza da corrente elétrica e seu sentido, o imaginou nadando dentro de um condutor elétrico para representar o sentido da corrente elétrica, assim, a direção da corrente estando de frente para uma agulha, o pólo norte será refletido na direção da sua mão esquerda (MARTIN e COLES, 1919). Este pensamento dele é muito pouco divulgado nos livros acadêmicos e inexistente em livros de ensino médio, tal é a controvérsia acerca da aceitação desta comparação, que foi logo substituída pela regra da mão direita. A analogia utilizada por ele incluiu o elemento humano para facilitar a compreensão do fenômeno. Assim, pretendemos discutir a utilidade prática desta metodologia no sentido pedagógico. Tal regra pode ser verificada na figura 1.

Figura 1: Regra da natação de Ampère. current/rules-direction-magnetic.php)

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(Fonte: http://www.tutorvista.com/content/science/science-ii/magnetic-effects-electric-

O interesse pelas disciplinas científicas vem se tornado cada vez mais reduzido, o que parece ser uma situação contraditória, se recordarmos que a nossa sociedade moderna é totalmente dependente das tecnologias, e a facilidade ao acesso de informações parece não seduzir os estudantes como se esperava pelo progresso adquirido pela humanidade. Isto é um fato e ao mesmo tempo um cenário que faz surgir uma questão central no papel do professor: como ser útil para conduzir os alunos à compreensão das ciências? Assim, o presente trabalho pretende aproximar os valores pessoais aos conceitos físicos para mostrar aos alunos que eles podem compreender aquelas curtas definições nas aulas, nos livros e apostilas de física, se houvesse algo a mais para se identificar, chamar a atenção, ou até quem sabe associar afetivamente, como parece ter feito Ampère. Assim, buscamos identificar alguns conceitos análogos em suas vidas que correspondessem àquilo que eles tentavam compreender sem muito sucesso na escola.

Com isso, podemos também adicionar elementos lúdicos para tornar as analogias uma referência da vida cotidiana, o que pode render bons frutos do ponto

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de vista pedagógico, por se utilizar do cotidiano dos educandos, como sugere os Parâmetros Curriculares Nacionais para Ensino Médio (PCN) (BRASIL, 2002). A inclusão de elementos lúdicos no ensino de ciências também é um assunto que gera discussões e controvérsias nos pontos de vista de diversos professores no dia-a-dia.

Através de diversos estudos na área de ensino de ciências, percebemos que a linguagem do cotidiano é um caminho para alcançar a cognição dos estudantes e pode ser uma marca registrada na prática pedagógica de um professor que procura sensibilizar um número máximo de alunos, principalmente àqueles alunos que possuem dificuldades diversas. As analogias e elementos lúdicos estão presentes como artifícios pedagógicos com uma finalidade distinta: transmitir o conhecimento de forma significativa, e suas concatenações se apresentam na facilitação da aprendizagem através da ativação de cognições distintas.

Um dos primordiais desafios do professor moderno é exatamente conquistar os alunos perante o quadro de desinteresse apresentado pelos estudantes acerca dos estudos científicos. É neste ponto que a proposta do presente trabalho busca contribuir, fornecendo alguns elementos que podem adicionar no discurso motivador do professor através das analogias com um enfoque mais humano e afetivo.

A concatenação do elemento lúdico com as concepções prévias dos estudantes em uma aula de física é potencialmente vantajosa aos professores, tornando as introduções aos conceitos mais do que uma simples brincadeira, é um resgate do cotidiano social servindo como guia para o conhecimento científico. O elemento motivador é tão importante quanto o assunto a ser trabalhado em aula.

## Propósito da Pesquisa

Os objetivos do presente trabalho são:

- 1) A apresentação de algumas analogias desenvolvidas sob o prisma das relações sociais, aproveitando um caráter afetivo, para assim inserir o aluno na descrição que está sendo trabalhada, ou seja, uma aplicação pedagógica a partir da observação na analogia de Ampère, desenvolvendo o elemento humano nas comparações com os fenômenos físicos. Para isso resgatamos o termo analogias sociais (PRATA, OLIVEIRA e SIQUEIRA-BATISTA, 2011) para o ensino de física no ensino médio, propondo-se a uma personificação de conceitos e fenômenos físicos para uma melhor compreensão de alguns conteúdos da física em sala de aula, assumindo os riscos das limitações, dificuldades e controvérsias, em função do entendimento do estudante, em vista dos diversos problemas encontrados nos modelos tradicionais de ensino.
- 2) E servir de incentivo aos demais professores a trilharem suas analogias em sala de aula.

Prontamente, há uma extensa discussão entre diversos autores sobre a utilização de analogias para a construção do conhecimento em sala de aula (DUARTE,2005), preocupados com suas possíveis utilizações e abordagens e com os seus efeitos na educação e atentos à modernização das abordagens sugeridas nos PCN, segundo Moreira (1997):

[...] a aprendizagem do aluno é tanto mais significativa quanto maior for sua capacidade de modelar. Física é uma ciência de modelos, a modelagem é

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uma atividade sistemática dos físicos para construir e aplicar o conhecimento científico. Aprender Física implica, então, aprender a jogar o jogo da modelagem (MOREIRA, 1997, p.28).

É nesse espírito que os PCN apontam para um ensino de física com um novo sentido e estratégias, valorizando o cotidiano dos alunos. Onde podemos também associar como as relações humanas que descrevem as interações dos jovens estudantes de ensino médio em vários os seus aspectos de seus interesses inerentes à idade, como namoro, paquera, desejos pessoais, valores, ambições, etc. É aproveitando tais motivações intrínsecas dos jovens, que as analogias podem ser potencialmente aproximadas ao cotidiano deles, tornando o processo ensino aprendizagem cada vez mais natural e prazeroso.

De acordo com Rigolon (2008), com a finalidade de auxiliar o professor no que se refere à contextualização dos conteúdos científicos, a sugestão de utilizar as analogias dentro de uma metodologia própria permite um redimensionamento da função atribuída à memória no entendimento e assimilação de conceitos, na medida em que a observação, a reflexão e o raciocínio analógico podem substituir, em parte, a atividade de memorização do aluno.

Porém, alerta-se para o fato de que as analogias são limitadas por natureza e não podem explicar com plenitude em termos familiares, é o que acontece na teoria quântica, como por exemplo, nas analogias da dualidade da matéria e a massa zero do fóton que 'colide' com o elétron no efeito Comptom.

Logo, podemos definir como propósito geral do presente trabalho, apresentar as analogias sociais (PRATA, OLIVEIRA e SIQUEIRA-BATISTA, 2011) como uma potencial alternativa na prática pedagógica para os professores de física, auxiliando a estabelecer um processo ensino-aprendizagem mais significativo, considerando as ideias originais de Ampère, ou seja, a de incluir o ser humano e seus comportamentos nas analogias.

## Analogias na ciência e no ensino

Além de Ampère, vários outros conhecidos cientistas utilizaram analogias em suas descobertas e conceituações acerca de suas pesquisas, como mostra Nagem et al (2003), por que o pensamento analógico é uma forma de expressão da própria natureza humana, os avanços da humanidade, no sentido de apropriar-se de novos conhecimentos e valores, perpassam sempre pelos limites da cognição. E são através dos significados anteriores que se projetam a visão futura para as novas hipóteses, experimentos e descobertas.

As analogias têm constituído desde então um recurso para os teóricos da argumentação. A analogia é interpretada como um guia de investigações empíricas, sendo posteriormente eliminada após ter exaurido seu papel (RIGOLON, 2008).

Podemos também acrescentar que, segundo Nagem et al , (2003), psicólogos que estudam o papel da criatividade, verificaram que as analogias são frequentemente utilizadas por cientistas em suas descobertas. A origem dessa conclusão é o fato de muitos cientistas terem dito que obtiveram o 'insight' com o auxílio de uma analogia. Entretanto, os estudos nessa área ainda se mostram insuficientes.

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No caso do ensino de Física, as analogias utilizadas pela maioria dos professores se referem a comparações de fenômenos naturais de comportamento semelhante. Nestes termos, têm-se estudado as possibilidades e limites das analogias no ensino de física, as quais ainda são muito redundantes a exemplos clássicos geralmente criados pelos grandes cientistas. Um episódio clássico é relatado por Duarte (2005) onde Maxwell se utilizou do modelo do 'circuito hidráulico' para explicar o 'circuito elétrico', enfatizando-se que esta analogia, se mantém há mais de cem anos em muitos livros texto, exatamente por se tratar de uma boa analogia e pertencer a um fato histórico na física.

Se as analogias auxiliaram nas descobertas e pesquisas, é evidente que auxilia de forma semelhante na área de ensino, mas aqui nos especificaremos a um tipo de consideração para as analogias, que julgamos ser uma forma criativa e simples de trabalhar com a proposta de Ampère, pois necessita apenas de exemplos verbais que incrementam o discurso do professor em sala de aula.

Porém, tão importante quanto o potencial facilitador das analogias no ensino e na pesquisa é o caso de as próprias possuírem a capacidade de dispersar o pensamento em relação ao conceito alvo. Tal observação é o centro das mais duras críticas perante o uso de analogias como recurso didático.

## Desenvolvimento das Analogias sociais

A investigação aqui relatada tem como objetivo principal apresentar as potencialidades do uso das analogias sociais (PRATA, OLIVEIRA e SIQUEIRABATISTA, 2011) como estratégia de ensino para as aulas de física. Assim, as atividades didáticas estabelecem comparações entre conceitos físicos e eventos usuais da vida, envolvendo pessoas, valores e comportamentos. Trata-se de uma proposição focada na retenção da situação na psique do estudante a partir de uma afetividade e cognição de caráter social, análoga a um conceito ou fenômeno da natureza física. Tais relações são exploradas em atividades didáticas baseadas em analogias seguindo as propostas do modelo MECA (Metodologia de Ensino com Analogias), modelo que enfatiza o destaque das semelhanças e diferenças entre o análogo e o alvo. Fornecendo exemplos onde as relações amorosas podem fazer paralelo com os conteúdos matemáticos (NAGEM, CARVALHAES e DIAS, 2001).

As analogias sugeridas aqui no presente trabalho possuem como foco principal as comparações dos fenômenos físicos com algum comportamento humano. Logo, as relações interpessoais são adotadas como padrão para fazer as comparações, assim como Ampère estabeleceu a sua figura humana nadando como padrão para sua comparação com os fenômenos elétricos. Seguindo a mesma estratégia, podemos fazer algumas comparações dos assuntos abordados no ensino de Eletrostática para facilitar o entendimento de alguns conceitos iniciais.

Para começar a abordar o assunto sobre cargas elétricas, é interessante recordar a estrutura atômica, e assim comentar sobre os seus elementos constituintes: os prótons, elétrons e nêutrons. A associação do número da carga elétrica de um íon com suas propriedades elétricas, pode conseguintemente resultar num composto iônico, como é o caso da atração que ocorre com os íons Na e o Cl . + -Isto pode ser um bom pretexto para discutir os princípios da eletrostática,

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personificando os portadores de carga e relacionando a atração elétrica com a atração emocional, afetiva, amorosa, etc.

Explicando os conceitos iniciais da eletrostática utilizando as analogias sociais: para compreender a carga elétrica como uma propriedade da natureza, precisamos de dois portadores de cargas, um positivo e um negativo e, assim como os humanos , temos o homem e a mulher como as 'partículas' elementares da sociedade. E estes obedecem ao princípio eletrostático da atração entre cargas opostas. O homem se sente naturalmente atraído por uma mulher e vice-versa, na opção heterossexual. Da mesma forma, um homem não se sente naturalmente atraído por outro homem, o mesmo ocorre com as mulheres, nesse caso. A comparação pode gerar discussão em sala, e seja qual for os argumentos quanto à validade de seus análogos sociais, os conceitos físicos serão assimilados pelo interesse natural do se humano às questões afetivas.

Utilizando um pensamento semelhante, podemos também associar um corpo eletrizado, que possui um número diferente de elétrons e prótons e assim é reconhecido por possuir características elétricas da partícula que possui em excesso, com uma pessoa que também é reconhecida por possuir algo em excesso, como por exemplo uma pessoa que possui um nariz grande pode ser conhecido como 'narigudo' ou uma pessoa que possui um pé grande é chamado de 'pezão'. A comparação do excesso auxilia na percepção do saldo entre elétrons e prótons para constituir um corpo eletrizado de forma lúdica sem perder seu caráter didático.

A existência de carga elétrica nos corpos proporciona a ação de uma força elétrica entre estas que pode ser da atração ou repulsão. De acordo com as comparações anteriores, a relação da força com o inverso do quadrado da distância que se apresenta na Lei de Coulomb (e na Gravitação Universal de Newton originalmente) pode ser entendida a partir da necessidade do ser humano estar próximo dos entes queridos ou pessoas amadas, assim como quanto maior for a 'carga' de empatia, maior a vontade de se estar junto. A comparação não é matematicamente perfeita, mas gera uma ideia acerca das grandezas envolvidas nas Forças de Campo.

Como é a noção de Campo e suas interações a causa das Forças, pode-se confrontar o Campo Elétrico com uma região de odor de uma pessoa, uma pessoa perfumada demais será percebida por outra que entrar em seu 'Campo de Odor' e assim interagir com atração ou repulsão de acordo com a simpatia pelo odor emitido.

Na medida em que os alunos associam os conceitos científicos a sentimentos e situações sociais, torna-se o conteúdo potencialmente mais assimilável. A criatividade é um fator determinante que chama a atenção dos estudantes, auxiliando o alcance dos objetivos da aula.

De forma semelhante o professor pode trabalhar com alguns exercícios clássicos e comuns entre os professores de física, que expressam os conceitos físicos através de operações matemáticas, como por exemplo, na Eletrização por contato, quando as esferas condutoras e iguais interagem em contatos sucessivos. Neste caso, as cargas positivas de uma corpo seriam comparadas a valores de patrimônio pessoal, enquanto as cargas negativas seriam equivalentes às dívidas de uma pessoa. Assim, haverá uma soma dos bens ao juntar ou casar (cargas em contato), e divisão igualitária ao se separar (afastamento posterior das cargas ao contato).

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Para melhor ilustrar, seja o seguinte exercício: 3 esferas carregadas: A, B e C, com cargas +10Q, - 4Q e -5Q, respectivamente, são colocadas em contato. A esfera A toca B e separa logo em seguida, após isto, toca C e separa novamente, qual a carga final das cargas?

As cargas, para facilitar o entendimento do processo seriam identificadas como: A Æ Homem com certo patrimônio que está disposto a casar para estabelecer família. B Æ Mulher bonita e simpática, porém com certa dívida financeira. O casamento no caso é a união (soma algébrica) dos bens de ambos. Após certo tempo, o relacionamento infelizmente não dá certo, e ambos decidem pelo divórcio e assim, de acordo com a justiça, metade do patrimônio do casal é repartida pelos dois (divisão igualitária entre as partes envolvidas). Logo, o homem divorciado, agora com carga +3Q após o processo então decide dar mais uma chance ao destino e se apaixona por outra mulher, que deve mais que a anterior, esfera C. A nova união se dá e repete o processo até a mais uma inevitável separação, terminado o exercício.

## Considerações finais

O presente trabalho buscou contribuir de forma direta e criativa para com as aulas de eletrostática, sugerindo outras formas de abordar os conceitos, que geralmente são encarados de forma fria, impregnada de termos estranhos e de difícil 'visualização'. Apontamos que a Física possa ser caracterizada como através uma atividade humana, e assim, pode haver uma estreita relação com seus próprios comportamentos, pois é assim que a mente humana funciona. Aceitamos que muito além das analogias aqui sugeridas, o comportamento humano compara-se às leis específicas da natureza.

No ensino médio, nem todos os estudantes têm fascínio ou aptidão para as ciências exatas, o professor fica constantemente numa situação desfavorável onde não consegue atrair a atenção de todos. Partindo deste contexto que surgiram as ideias de se trabalhar com conceitos mais unânimes e gerais da vida, como as relações homem-mulher, paixões, particularidades humanas, etc.

As principais consequências da intervenção pedagógica do presente trabalho devem-se essencialmente em como uma breve introdução a um tema de certa aula de conteúdos, desde que abordada com resgates de interações sociais, sentimentos e concepções de vida, podem acarretar numa participação mais ativa nas aulas e posteriormente ficar registrada nas lembranças mais significativas dos estudantes. As memórias positivas podem marcar o período de aprendizado e formação, e é importante por esta serem capazes de levar o conhecimento a partir de um aspecto da vida.

Note-se que não pretendemos desmerecer as formas tradicionais do ensino. O diferencial do nosso trabalho aponta que ao se utilizar de algum aspecto emocional ou social nas analogias, estas podem ser uma alternativa em potencial para os conceitos trabalhados irem além da sala de aula, mesclando o prazer de aprender com a necessidade de almejar novos conhecimentos.

As consequências destas intervenções estão intensamente relacionadas à capacidade de visualização e imaginação do estudante em perceber os mecanismos da natureza e que podemos encontrar certas semelhanças nos padrões de

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comportamentos tanto dos humanos quanto dos fenômenos físicos, introduzindo o cotidiano nas explicações científicas, estabelecendo vínculos e significados. Sendo possível transportar ideias de um saber puramente científico para um saber de senso comum, sem afetar o conteúdo em sala de aula, deixando claro que estas analogias são apenas uma motivação inicial para as futuras explicações e aprofundamentos de conteúdos pelo professor. A capacidade de incluir o estudante no discurso, alterando-o, interagindo e transformando as relações propostas inicialmente pelo professor, adapta a disciplina de acordo com as vivências dos estudantes e torna-os aptos a buscar tais relações com o conteúdo abordado e colocá-lo em sintonia com o mundo contemporâneo.

## Referencias Bibliográficas

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DUARTE, M. C. Analogias da Educação em Ciências: contributos e desafios. Investigações em Ensino de Ciências, v. 10, n. 1, p. 7-29, 2005.

FERRAZ, D. F.; TERRAZZAN, E. A. O uso de analogias como recurso didático por professores de Biologia no Ensino Médio. Revista da ABRAPEC. Belo Horizonte: UFMG, v.1, n. 3, p. 124-135, 2001.

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MOREIRA, M. A. Aprendizagem significativa crítica. In: III Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa, Lisboa, 2000.

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PRATA, L. A.; OLIVEIRA, A. L. de; SIQUEIRA-BATISTA, R. O uso de analogias no ensino de física e o 'espaço-tempo' da dramatização. In: Anais do XIX Simpósio Nacional de Ensino de Física, Manaus, 2011.

RIGOLON, R. G. O conceito e o uso de analogias como recurso didático por licenciandos de Biologia. 132 f. Dissertação (Mestrado em Educação para as Ciências e o Ensino de Matemática) - Universidade Estadual de Maringá, Maringá, 2008.

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