Experimentação: Quais os impactos causados por uma aula experimental e quais seus obstáculos

## EXPERIMENTAÇÃO: QUAIS OS IMPACTOS CAUSADOS POR UMA AULA EXPERIMENTAL DE FÍSICA E QUAIS SEUS OBSTÁCULOS

## Antonio Romualdo de Lorena Neto 1 , Maria Inês Ribas Rodrigues 2

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UFABC/CCNH/Licenciatura em Física, netoinhos@yahoo.com.br

- 2 UFABC/CCNH/Licenciatura em Física, mariaines.ribas@ufabc.edu.br

## Resumo

Sob a perspectiva da alfabetização científica e técnica, com esse trabalho apresentamos a implementação de uma atividade experimental como alternativa para o desenvolvimento das concepções dos alunos do ensino médio e sua aproximação das atividades científicas. A atividade fora implementada durante a atuação de um bolsista do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID) da Universidade Federal do ABC (UFABC),numa escola pública da região da cidade de Santo André/SP, em duas turmas do terceiro ano. Em duas etapas, um pré-teste e uma atividade de laboratório, foram realizadas analises das concepções dos alunos antes e depois da prática, demonstrando assim os impactos causados no aprendizado desses alunos. Foi também levantado aqui algumas dificuldades e deficiências na implementação de uma aula prática de laboratório. As aulas desenvolvidas em laboratório causaram impactos positivos no aprendizado desses alunos, como pudemos observar nos dados analisados, assim como foram relatados no caderno de reflexões do bolsista.

Palavras-chave : Ensino de Física; Experimentos; concepções alternativas; PIBID.

## Introdução Teórica

As práticas tradicionais no ensino das ciências, fundamentadas apenas na abordagem teórica em sala de aula, não têm produzido bons resultados junto aos alunos de ensino fundamental e médio, ao considerarmos o decrescente interesse destes pelas carreiras científicas (Fourez,2003). Podemos perceber a necessidade de propostas alternativas que venham alcançar melhores resultados e reverter o cenário atual no ensino de ciências e de física junto ao nível Básico. Sob esta perspectiva, atuar na coletividade e no debate em grupos seria uma das preocupações da escola, como um todo, de forma a se alcançar a alfabetização científica e técnica dos indivíduos e dos grupos. Por meio de atividades dessa natureza, o aluno desenvolveria suas competências e estaria apto a mobilizar seu conhecimento cientifico em diversas situações do cotidiano. Para o autor existe a necessidade de contextualizar o ensino ao aluno:

É por isso, dirão alguns, que não é preciso procurar muito para ver o que tem sentido para o aluno, mas é necessário convidá-lo a entrar no universo das ciências, as quais resistem aos efeitos da ideologia dominante (FOURÉZ, p.122, 2003)

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No entanto, no contexto escolar, notamos a predominância de aulas expositivas, por parte dos professores, cabendo ao aluno respeitar o contrato didático (Ricardo, 2003) e solucionar problemas usando dados específicos àquela resolução, sem questionar a resposta ou a pertinência do problema. Para Ricardo(2003) uma ferramenta pedagógica importante é a de introduzir problemas com situações inesperadas pelos alunos, de forma causar certas perturbações no contrato didático, colaborando para a construção da autonomia intelectual do aluno.

Dentre as estratégias possíveis para propiciar o desenvolvimento de habilidades e competências científicas nos alunos encontram-se os experimentos, que podem ser implementados pedagogicamente de diversas formas. Sendo assim, as atividades experimentais acrescentam ao pensamento do aluno elementos de realidade e de experiência pessoal que podem preencher uma lacuna cognitiva característica dos conceitos científicos e dar a esses conceitos a força que essa vivencia dá aos conceitos espontâneos (Gaspar, 2005).

Com esses pressupostos, levamos também em consideração o desenvolvimento das concepções alternativas nos alunos (MORTMER, 1996), pois é através desse estudo que poderemos realizar uma análise da construção do conhecimento pelos alunos participantes do processo.

Neste artigo será apresentada e discutida uma prática de aula junto a alunos de 3º ano do Ensino Médio sobre o tema Eletrização. Colocaremos aqui as informações sobre o desenvolvimento da proposta, assim como as dificuldades de realização e os resultados alcançados juntos aos alunos que participaram da atividade.

Com essas preocupações, a equipe de física do PIBID-UFABC apresenta 1 como proposta a inserção de atividades experimentais.

## Metodologia

Essa atividade foi desenvolvida junto ao projeto PIBID, onde acontece a parceria entre a UFABC e escolas estaduais participantes. Resumidamente o projeto é desenvolvido através da iniciação à docência, por alunos da universidade junto a alunos de escolas publicas da região. O principal objetivo do projeto é propiciar um meio diferenciado de formação inicial de professores na universidade concomitantemente à formação continuada dos professores das escolas participantes do projeto, assim como dos seus formadores, na universidade.

Através de reuniões, visitas às escolas, leituras de artigos e outras atividades propostas pela coordenadora do projeto foram desenvolvidas propostas de regência pelos bolsistas a fim de serem implementadas junto às turmas de alunos das escolas participantes. A proposta aqui apresentada foi desenvolvida com duas turmas de 3º ano de uma escola pública da região de Santo André-SP. As turmas eram compostas de aproximadamente 35 alunos, e ambas do período noturno. Os alunos foram divididos em grupos de 5 alunos, ao todo foram 12 grupos, que se mantiveram os mesmos ao longo das atividades.

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De acordo com conteúdo relativo ao período, o tema selecionado fora a Eletrização . Essa proposta fora dividida em duas aulas de 45 minutos, sendo que 2 na primeira delas os alunos responderam a um pré-teste sobre eletrização. Já na segunda, realizada em laboratório, os alunos colocaram à prova, em forma de experimentação, as questões propostas no pré-teste.

Pré-teste : O objetivo do pré-teste foi conhecer as concepções prévias dos alunos relativas ao tema, de forma que essas pudessem ser confrontadas através da prática de laboratório, assim como obter os resultados do aprendizado dos alunos através das aulas convencionais.

- O pré-teste foi implementado em uma aula de 45 minutos e foi composto por 6 questões, onde em 5 questões foram propostas situações de eletrização para serem analisadas, além de uma questão aberta sobre a incidência de raios na Terra. Foram usadas ilustrações para as situações, assim como tabelas para serem preenchidas pelos alunos em acordo com suas concepções. As atividades nos grupos propiciou a discussão entre os participantes, de forma a encontrar um consenso de todos para respondê-las. Não foi permitida a troca de informações entre os grupos e nem qualquer espécie de consulta. Para que houvesse um maior comprometimento dos alunos, foi proposto que a forma de avaliação da atividade seria através do empenho do grupo em responder às questões, ou seja, não foi avaliado se havia resposta certa ou errada. Assim, os alunos puderam ficar mais à vontade para expressar suas concepções nas respostas.

Prática em Laboratório : A prática de laboratório foi executada na semana seguinte a semana em que foi realizado o pré-teste. Essa atividade foi desenvolvida pelos alunos através do uso de um roteiro de experimento elaborado pelo bolsista. No laboratório havia 4 tipos de experimentos práticos a serem realizados e um experimento demonstrativo executado pelo professor junto a um gerador de Van Der Graff, cada um disponível em uma bancada do laboratório. Os alunos ao longo da aula passaram pelas 5 bancadas, realizando os procedimentos propostos no roteiro, anotando assim os resultados e verificando a demonstração e explicação do professor. No experimento demonstrativo, o professor explicou o funcionamento do Gerador de Van Der Graff, e através da demonstração da descarga pelas esferas, relacionou a incidência de raios na Terra e a condutividade do ar no momento da descarga.

Os alunos puderam levar o roteiro para casa após o término da aula, e responderam 3 questões de verificação sobre os eventos apresentados. Nessas questões os alunos tentaram explicar os resultados dos experimentos e também responderam novamente a questão aberta sobre raios. Para formatação do texto a ser colado siga as instruções iniciais.

## Resultados e Discussões

Analisaremos agora as questões propostas na atividade e as respostas dos alunos. As questões serão analisadas de acordo com o assunto, juntando assim a questão do pré-teste com a do roteiro do experimento, para que sejam comparadas as respostas dos alunos sobre um mesmo assunto antes e depois da prática. As

médio.

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respostas foram separadas em grupos de acordo com o que foi respondido pelos grupos. Não será feita distinção entre as turmas em relação às questões práticas, porém uma turma foi prejudicada na aula prática, pois não foi possível fazer a demonstração com o Van Der Graff, já que a correia do gerador arrebentou na primeira demonstração, logo essa turma não respondeu às questões de verificação. Não colocaremos aqui as informações referentes às questões sobre raios, tanto do pré-teste, quanto nas questões de verificação, pois devido à quantidade de informações contidas no trabalho, deixaremos essas para outra análise.

Questão 1 Pré-teste - Questão 1 e 2 Roteiro: Eletrização por Atrito

Na questão 2 do pré-teste foi perguntado o que ocorre quando é atritada uma lã e uma régua, quais objetos ficam com carga e se há uma relação entre as cargas.

Nessa questão dividiremos em 3 categorias as respostas:

- 1. Responderam que ambos ficaram eletrizados e com cargas diferentes
- 2. A lã fica eletrizada e a régua neutra
- 3. Outras respostas

A maioria dos grupos se encaixou na categoria 1, no total sete. Esses grupos conseguiram responder em acordo com a teoria o que se espera que aconteça com os objetos envolvidos. Desses sete grupos, cinco grupos atribuíram os sinais das cargas para os objetos envolvidos e os outros dois apenas relacionaram que os sinais das cargas eram diferentes.

Na categoria 2, se encaixam apenas dois grupos, sendo que um grupo respondeu que a régua ficara carregada de nêutrons e o outro respondeu que a lã ficou carregada de elétrons.

Três grupos se encaixaram na categoria 3, sendo que o primeiro grupo respondeu que a régua ficará carregada negativamente mais a lã ficara neutra, o segundo disse que ocorrerá uma neutralização dos objetos e o terceiro respondeu que as cargas irão se misturar, assim o objetos terão cargas iguais.

No roteiro de experimento foi proposto que os alunos atritassem um pedaço de lã em uma régua para assim testar a interação da régua com pedaços de papel picado. Nessa primeira questão, podemos ver a primeira deficiência da atividade prática, já que não foi testada a interação da lã com os pedaços de papel.

Nesse primeiro experimento, todos os grupos notaram a interação entre a régua e o papel picado, sendo essa uma atração. Apenas 4 grupos comentaram que a régua ficou eletrizada, sendo que os demais apenas citaram a atração do papel pela régua.

Na questão 2 do roteiro foi proposto que dois membros do grupo atritassem, cada um, a lã em um canudo e testassem a interação entre os canudos. Nessa questão dividimos em 3 categorias as respostas:

- 1. Os canudos se repeliram, pois ficaram com cargas de mesmo sinal
- 2. Eles se atraíram
- 3. Outras

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Nessa questão, 9 grupos anotaram que os canudos se repeliram, logo estavam com cargas de mesmo sinal. Um grupo respondeu ainda que os canudos ficaram carregados positivamente.

Dois grupos se encaixaram na categoria 2, respondendo que os canudos se atraíram, mas sem explicar o porquê nem relacionar suas cargas. Apenas um grupo ficou na categoria 3 e respondeu que não houve interação porque um era positivo e outro negativo.

Questões 2 e 3 Pré-teste - Questão 4 Roteiro: Esfera Pendurada em Fio Isolante

Nessa questão, a partir de uma ilustração, foi proposta uma situação onde um objeto carregado positivamente era aproximado de uma esfera pendurada em fio isolante, em seguida foi proposto que fosse preenchida a tabela onde em cada situação havia um estado para a esfera: neutra, positivamente carregada, negativamente carregada. A seguir dividiremos em 2 categorias as respostas, sendo que todos os grupos responderam corretamente quando a esfera se encontrava carregada, tanto positiva quanto negativa, porém quando a esfera se encontrava neutra as respostas foram diferentes.

- 1. Ocorre a indução da esfera
- 2. Outras

Na categoria 1 houve grupos que citaram o processo de indução da esfera. Dentre as respostas, podemos citar um grupo que citou que os prótons se deslocariam para o lado oposto ao do objeto aproximado, dois grupos que citaram que os elétrons se deslocariam na direção do objeto aproximado, um grupo que respondeu que a esfera perde elétrons e outra que não respondeu o porquê da interação. Devido ao grande número de respostas diferentes, encaixamos nessa categoria as outras respostas citadas pelos grupos. Dentro dessa categoria podemos citar algumas respostas do tipo: ' Não haverá interação entre os objetos' , ' haverá neutralização do objeto carregado' , ' ambos ficarão eletrizados' , 'haverá uma troca de nêutrons '. Apenas um grupo não respondeu essa questão, ou seja, toda a tabela ficou em branco. Na questão 3, considerando a mesma situação da questão 2, foi questionado o que ocorreria após o contato entre os objetos, esfera e bastão carregado positivamente, sendo a inicialmente a esfera está neutra. Nessa questão separamos a resposta em 3 grupos:

- 1. A esfera transfere elétrons para o bastão
- 2. O bastão transfere elétrons para a esfera
- 3. Outras

Houve 7 grupos onde suas respostas encaixavam na categoria 1, onde alguns grupos ainda explicaram que haveria uma distribuição das cargas pelos objetos, onde ambos ficariam com cargas positivas. Houve um grupo que explicou que a carga final será proporcional a massa do objeto.

Dois grupos tiveram respostas que se encaixavam na categoria 2, sendo que um respondeu que ambos os objetos seriam neutralizados. O outro grupo respondeu que após a transferência de elétrons haveria um equilíbrio eletrostático. Dentre as respostas dos outros 3 grupos restantes, um respondeu que a esfera passa carga positiva para o bastão, outro que o bastão passa as cargas positivas para esfera e

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por fim o ultimo respondeu que as cargas irão se separar pois os prótons vão para um lado e os nêutrons para o outro. No roteiro, foi proposto que se aproximasse uma caneta de um objeto metálico pendurado em fio isolante.

No primeiro momento, foi aproximada a caneta neutra. Em seguida foi proposto que essa caneta fosse eletrizada por atrito e depois aproximada do objeto pendurado. Nessa prática, notamos também outra deficiência para com o que foi proposto no pré-teste, pois para que fosse reproduzida a mesma situação, seria necessário que o objeto eletrizado aproximado fosse de material condutor, porém foi impossível reproduzir a situação com o material disponível.

Todos os grupos ao executarem a pratica tiveram como resultado que a caneta, inicialmente neutra não teve nenhuma interação com o objeto metálico pendurado, porém após a eletrização da caneta por atrito, houve uma atração entre os dois objetos. Dentro dessas respostas, 4 grupos citaram que houve atração porque houve uma indução do objeto pendurado no fio.

## Questão 4 e 5 Pré-teste - Questão 3 Roteiro: Eletroscópio

A partir da ilustração de um eletroscópio, foi apresentada uma situação onde um objeto carregado positivamente era aproximado da esfera do eletroscópio. Foi proposto aos alunos que preenchessem a tabela acerca da carga: da esfera, das laminas e do eletroscópio ao todo, sendo que a carga do eletroscópio era questionada antes e depois do contato com o bastão. Nesta questão além de preencher a tabela eles tiveram que responder a razão de tais resultados. Nessa questão, percebemos que houve uma dificuldade por partes dos alunos em preencherem a tabela, assim como explicar os eventos que ocorreriam, devido ao grande número de diferentes respostas, foi possível agrupar em apenas 3 categorias as respostas dos alunos. Foi possível notar que a maioria dos grupos tentou compreender que interação aconteceria entre bastão e eletroscópio, porém foi grande o numero de respostas erradas e também a variedade de respostas

- 1. Preencheram corretamente a tabela
- 2. Preencheram erroneamente a tabela, porém tentaram compreender as interações.
- 3. Não conseguiram preencher a tabela

Apenas 2 grupos se encaixaram na categoria 1, e além disso souberam explicar o porquê das interações e as cargas dos objetos envolvidos. A maioria dos grupos, totalizando 7, se encaixou na categoria 2, onde preencheram a tabela e tentaram explicar de forma errônea as interações e cargas dos objetos envolvidos, porém houve dois grupos que mesmo respondendo quais as cargas das partes envolvidas, não soube explicar o porquê de suas respostas, logo a tabela não foi inteiramente preenchida.

Por fim, 3 grupos deixaram a tabela em branco, ou quase me branco. Não se sabe se esses grupos não entenderam a explicação sobre o eletroscópio, se houve um problema na interpretação do enunciado ou se não houve tempo para responder a questão. Na questão 5 do pré-teste foi questionado o que se espera que aconteça com as laminas de alumínio. Embora a resposta que esperávamos era sobre a interação que aconteceria entre as lâminas, a maioria dos grupos teve foco nas cargas finais das lâminas. Nessa questão separamos em 3 grupos as respostas:

- 1. As laminas ficaram com carga positiva

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- 2. Deixaram a resposta em branco

## 3. Outras

Dentro da categoria 1 se encaixam 5 grupos. Esses grupos responderam corretamente o fato de as laminas ficarem com carga positiva, porém apenas dois grupos citaram que as laminas vão se repelir e se afastar uma da outra.

Dois grupos deixaram a questão em branco, sendo que esses dois grupos pertenciam ao grupo que não preencheram a tabela na questão anterior.

Por fim 5 grupos se encaixam na categoria 3. Esses grupos tiveram respostas como: Nada irá acontecer pois alumínio não é condutor, a lamina irá atrair outros objetos, acontecerá troca de elétrons, ela ficará neutra, ela irá abrir e fechar.

Na questão 3 do roteiro foi proposto que o grupo eletrizasse uma caneta ou régua e aproximasse da esfera de um eletroscópio, anotando assim os resultados. Em uma das turmas, devido ao fato de o eletroscópio ser muito frágil e de difícil indução, foi usado o gerador de Van Der Graff para sua indução, logo em uma das turmas a questão 3 se deu de forma demonstrativa. Tanto os grupos que fizeram o teste, quanto os grupos que observaram a demonstração responderam que observaram uma repulsão entre as lâminas, logo ela se afastaram. Apenas um grupo não observou tal fenômeno, respondendo assim que a carga positiva sobe e a negativa desce. A deficiência desse experimento foi que ao ser realizado com a caneta, além dos problemas citados anteriormente, não era possível eletrizar o eletroscópio por contato, não podendo assim ser reproduzida a situação descrita no pré-teste.

Nas questões de verificação foi pedido aos alunos que explicassem as interações que ocorreram ao longo da prática e relacionassem as cargas dos objetos envolvidos. Ao todo, 5 grupos responderam essas questões. Embora as respostas tenham sido diferentes, os 5 grupos souberam explicar que tipo de interações ocorreriam, as relações entre as cargas assim como o deslocamento de elétrons de um objeto para o outro.

## Conclusões

Nesse trabalho foi possível notar que os alunos, a partir das aulas teóricas, souberam lidar com as questões onde eram propostos modelos simples, porém quando foram propostas situações de maior complexidade, como no caso do eletroscópio, a maioria deles não tinha ideia das interações que ocorreriam. Dessa forma, constatamos a dificuldade dos alunos de mobilizar recursos para outros contextos mais elaborados, a partir apenas das aulas teóricas. Nessa perspectiva, após a aula experimental foi possível notar que as respostas dos alunos demonstraram um maior entendimento das interações e do tema tratado, assim como demonstraram um aprendizado mais significativo. Através da visualização dos fenômenos, os alunos prestaram maior atenção às atividades e puderam refletir melhor sobre os fenômenos envolvidos através da sua visualização. Também foi possível notar a dificuldade ou impossibilidade de reproduzir certos experimentos, logo a aula experimental também possui seus obstáculos, quando comparada com as aulas teóricas. Por fim, foi possível concluir que as aulas em laboratório tiveram um impacto positivo tanto no aprendizado dos alunos, na construção do seu

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conhecimento de forma mais independente, como na participação desses alunos na aula, no desenvolvimento de trabalho nos grupos e também aproximando esses alunos do ambiente de laboratório e da prática cientifica.

## Referências

FOUREZ,Gérard. Crise no Ensino de Ciências . Investigações em Ensino de Ciências , v 8(2), p 129-123, 2003

GASPAR,Alberto;MONTEIRO, Isabel Cristina de Castro. Atividades Experimentais de Demonstração em Sala de Aula: Uma análise Segundo o Referencial da Teoria de Vygotsky . Investigações em Ensino de Ciências , v 10, p 227, 2005.

MORTMER, Eduardo Fleury. Construtivismo, mudança conceitual: para onde vamos?. . Investigações em Ensino de Ciências , v 1, n.1,p 20, 39, 1996.

SÉRÉ, Marie-Genevièr; NUNES, Suzana Maria Coelho. O Papel da Experimentação no Ensino da Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v 20, n.1, p 30-42, 2003.

RICARDO, Elio; SLONGO, Ione; PIETROCOLA, Maurício. A Perturbação do Contrato Didático e o Gerenciamento dos Paradoxos. Investigações em Ensino de Ciências ; v 8(2), p 153-163, 2003 (Arial 12, espaço depois 6 pt. Alinhamento à esquerda)

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