A EXPERIMENTAÇÃO COMO ESTRATÉGIA DIDÁTICA PARA A EDUCAÇÃO BÁSICA - UMA VISÃO DOS ESTUDANTES E PROFESSORES DE FÍSICA

## A EXPERIMENTAÇÃO COMO ESTRATÉGIA DIDÁTICA PARA A EDUCAÇÃO BÁSICA - UMA VISÃO DOS ESTUDANTES E PROFESSORES DE FÍSICA

## Charles dos Santos Guidotti , Luiz Fernando Mackedanz 1 2

1 Universidade Federal do Rio Grande/Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências, charles.guidotti@furg.br

2 Universidade Federal do Rio Grande/Instituto de Matemática, Estatística e Física/Programa de PósGraduação em Educação em Ciências, luismackedanz@furg.br

## Resumo

Este artigo apresenta e discute os resultados de um estudo exploratório realizado com professores de Física em exercício de escolas públicas de Ensino Médio da cidade do Rio Grande/RS e com graduandos em Física licenciatura da Universidade Federal do Rio Grande - FURG. Esse faz parte do projeto de pesquisa da dissertação de mestrado do Programa de Pós-Graduação Educação em Ciências da mesma instituição. O objetivo desse estudo foi reunir informações a respeito da experimentação na educação básica, no qual buscamos identificar as concepções de professores e futuros professores acerca das atividades experimentais, realizadas no laboratório tradicional e no laboratório de informática - experimentação com o uso de simulações computacionais - nas aulas de Física do Ensino Médio. Para isso, elaboramos dois questionários um para os professores e outro para os graduandos. Com essa pesquisa verificamos a necessidade de problematizar na formação inicial de professores o tema experimentação, pois podemos verificar que poucos professores realizam esse tipo de atividades e que esses e os futuros professores pouco entendem das potencialidades da experimentação para a construção do conhecimento.

Palavras-chave : Experimentação, Simulação Computacional, ensino de Física, Ensino médio.

## Introdução

Nas ultimas décadas não são poucos os autores que discutem a importância da experimentação para a melhoria do ensino das Ciências. Hodson (1994), Galiazzi (2001), Borges (2002), Laburu (2006), entre outros, destacam as potencialidades e limitações dessas atividades. Da mesma forma, outros pesquisadores tem abordado a importância das simulações computacionais para o ensino (Medeiros e Medeiros, 2002), assim como o uso dessas duas ferramentas de forma combinada (DORNELES, ARAUJO e VEIT, 2008).

No entanto, o que podemos observar na educação básica é um ensino tradicional, em que predomina a fala massiva e que pouco envolve os alunos em atividades que problematize o que está sendo ensinado. Contrariando, desse modo as Orientações Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+), que destacam:

É indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências em Física, privilegiando-se o fazer, manusear, operar, agir, em diferentes formas e níveis. (BRASIL, 2002, p. 37)

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Embora as atividades experimentais sejam indispensáveis para a melhoria do ensino de Ciências, em especial o de Física, o primordial é que a abordagem utilizada pelo docente deva proporcionar ao aluno operar sobre, a questionar o fenômeno e a investigar possibilidades e hipóteses, assim possibilitando melhorias em sua aprendizagem. Quando realizadas no Ensino Médio essas atividades têm caráter demonstrativo, em que na maioria das vezes os alunos apenas observam passivamente o professor realizar o experimento, ou ainda, atividades que trabalham com roteiros, extremamente fechados, que são previamente determinados pelo docente (BORGES, 2002).

Algumas dificuldades nas aulas experimentais não podem ser esquecidas, como experimentos perigosos ou de execução muito cara, outros envolvem fenômenos muito lentos ou então extremamente rápidos e de difícil compreensão, entre outros obstáculos encontrados pelos professores, como a falta de tempo para planejar as atividades e de recursos para a compra de componentes e materiais de reposição. Nessa perspectiva é que nas últimas duas décadas surgem atividades usando simulações computacionais que tem demonstrado um enorme avanço no seu potencial e na diversidade de uso.

'A necessidade de diversificar métodos para combater o insucesso escolar, que é particularmente nítido nas ciências exatas - da Física em particular conduz ao uso crescente e diversificado do computador, o que oferece atualmente várias possibilidades para ajudar a resolver esse problema' (Fiolhais e Trindade, 2003, p.1).

Os simuladores são recursos de aprendizagem que permitem ao aluno observar o comportamento de um determinado sistema ou fenômeno representado através de um modelo, ou seja, através de representações matemáticas, gráficas ou simbólicas. Servem então como uma forma de amenizar os problemas citados acima e auxiliar no processo de ensino e aprendizagem. No entanto, muitos pesquisadores, mesmo aqueles que defendem a utilização desse recurso, ainda questionam as potencialidades de alguns simuladores, pois, muitas vezes as simulações nem sempre descrevem um sistema real, ou seja, são baseados em modelos que contêm em excesso simplificações, assim tendo pouca ou nenhuma aproximação do fenômeno real (MEDEIROS e MEDEIROS, 2002).

Embora as simulações computacionais sejam questionadas pelos pesquisadores, elas surgem como uma boa alternativa para os professores da educação básica, desde que esses identifiquem as limitações físicas e pedagógicas dos softwares. O Governo Federal vêm investindo em programas educacionais que tem como objetivo promover o uso pedagógico da informática na rede pública de educação básica, como o Programa Nacional de Tecnologia Educacional (ProInfo) e o Programa Um Computador por Aluno (UCA), esses levam às escolas computadores, recursos digitais e conteúdos educacionais. No entanto, esse tipo de incentivo não é observado para os laboratórios de ciências.

Existem diferentes formas de realizar atividades experimentais, como por exemplo, resolução de problemas, simulações em computadores, experimentos no laboratório ou em sala de aula, entre outros. O importante não é a manipulação de objetos e artefatos concretos e sim o comprometimento com a busca de respostas/soluções bem articuladas (BORGES, 2002). Portanto, atividades deste

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tipo tem potencial para serem significativas aos estudantes, fazendo com que os mesmos sejam motivados a se envolverem com elas, facilitando a aprendizagem subjacente.

No entanto, são poucos os trabalhos que investigam as concepções de professores e futuros professores de Física, a respeito da realização dessas atividades no Ensino Médio e também o quanto estes estão preparados e motivados para realizar aulas práticas no laboratório de ciências ou de informática. Deste modo, o propósito dessa pesquisa foi realizar o levantamento das concepções de professores de Física em exercício e de graduandos em Física Licenciatura a respeito da experimentação na educação básica. .

## Metodologia e objetivos

Esta pesquisa é um estudo de campo do tipo qualitativa, e envolveu 25 sujeitos . Destes, 5 são professores de Física do ensino público da cidade do Rio 1 Grande/RS e 20 são graduandos do curso de Física Licenciatura da FURG. Todos os participantes da pesquisa estão vinculados ao subprojeto da Física do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID) . 2

Todos os professores que participaram dessa pesquisa são formados em Física com Licenciatura plena, sendo que 3 professores (P2, P4 e P5), possuem pós-graduação em nível de Especialização e 1 (P1) em nível de Mestrado. Já os 20 graduandos estão em diferentes níveis do curso de Física Licenciatura, distribuídos da seguinte forma:

- · Os alunos de A1 a A6 estão no terceiro semestre do curso;
- · Os graduandos de A7 a A15 estão no sétimo semestre;
- · Os estudantes de A16 a A20 estão no segundo semestre da graduação.

Os dados foram coletados através de dois questionários, um para os professores e outro para os licenciandos, cada um com oito perguntas. Os questionários foram elaborados de forma que os sujeitos respondessem aos seguintes objetivos da pesquisa:

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Tabela 1 Objetivo dos questionários da pesquisa

## Resultados e análise

## Professores

O primeiro questionamento feito aos professores investigava sobre a existência e a infraestrutura dos laboratórios de Ciências e de informática, assim como, com que frequência e para que fim eles os utilizavam. Todos os professores responderam que em suas escolas existem esses espaços, e que pelo menos uma vez ao ano eles os utilizam para apresentação de trabalhos ou aulas de reforço, apenas os professores P1 e P2 utilizam os laboratórios para desenvolver atividades experimentais. No entanto, todos os profissionais destacam a falta de recursos e pessoas especializadas para trabalharem na manutenção dos laboratórios, atribuindo a esse ultimo um dos principais motivos para não usarem o laboratório de informática.

'Temos laboratório de Ciência e laboratório de informática. Acredito que falta nas escolas uma pessoa, um técnico para monitorar essas salas. Resumindo, faltam recursos e pessoas especializadas. (...) atualmente o laboratório que existe eu utilizo nas apresentações de trabalhos e para aula de reforço com os alunos.' (P2)

Os professores ao ser questionados, sobre o que eles entendem por experimentação na educação básica, a maioria acredita que este tipo de atividade deva estimular a curiosidades dos alunos e levá-los a se questionar sobre o fenômeno, no entanto, apenas 3 professores (P1, P2 e P3), destacam a importância do envolvimento do estudante com a atividade.

'Estimular o aluno quanto a curiosidades, questionamentos, a participação ativa do aluno com a atividade. Procurando sempre relacionar essas atividades com o seu dia-dia. Tudo pode ser utilizado como atividade experimental, desde que tenha um fundamento, objetivo e se possa chegar a conclusões e/ou também motivar novas experiências, a fim de construir e reconstruir saberes.' (P1)

Os professores P2 e P3 destacam que qualquer atividade que possa mostrar algum fenômeno físico e ser analisado é considerada por eles como experimentação.

'Qualquer trabalho que possa mostrar algum tipo de fenômeno físico que possa ser analisado é, em minha opinião, é atividade experimental.' (P3)

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Em outra pergunta, são questionados se realizavam experimentação em suas práticas, assim como, qual o motivo deles realizarem essas atividades. Os professores P1, P2 e P4 responderam que sim e destacam a importância desse tipo de atividade para a compreensão do conteúdo que se está estudando.

'Sim, é importante recolocar o conteúdo desenvolvido com experimentos, relaciona-los com o dia-dia dos alunos, provocar curiosidade, questionamentos, argumentação, participação, enfim é o construir e reconstruir o saber.' (P1)

Quando questionados sobre as características dos experimentos, todos os professores destacam que os equipamentos utilizados são de baixo custo e simples, no entanto, os professores P2 e P4, dizem que normalmente essas atividades são de caráter demonstrativo, ou seja, o professor é o experimentador enquanto que os seus alunos o observam. O professor P2 retoma a discussão trazendo como fator de limitação a falta de equipamentos para uma grande quantidade de alunos.

'Procuro que sejam simples, de material pouco sofisticado e que seja construído de forma a que o aluno enxergue o seu funcionamento; durante as aulas o aluno é o expectador, ou seja, somente demonstro para os estudantes, devido ao grande numero de alunos (...)' (P4)

Quando perguntados se conheciam e consideravam possível realizar atividade experimental utilizando os simuladores computacionais, o professore P5 não conhecia esse recurso, os professores P2 e P4 conheciam, mas nunca utilizaram, o computador para esse fim, esses ainda resaltam que os simuladores não podem substituir o experimento real.

'(...) esse tipo de atividade não pode substituir uma atividade de laboratório' (P4)

Os professores P1 e P3 já utilizaram pelo menos uma vez esse recurso, ambos os professores destacam que esse tipo de ferramenta só é válido se os simuladores possuem boas representações da realidade.

'Se a simulação retratar fielmente uma simulação real, sim; por que não pode haver a desvinculação da física da realidade.' (P3)

- O professore P3 resalta ainda, a possibilidade de combinação entre os simuladores e o experimento real;

'Acho que as simulações computacionais são uma ótima alternativa para as aulas de Física, por que além de simular experimentos, há a vantagem de utiliza-los de forma combinada com o experimento real, para cálculos, análise de gráficos e outros recursos.' (P3)

Analisando as respostas dos professores apresentadas acima, verificamos que mesmo eles não utilizando frequentemente a experimentação, consideram-na uma boa ferramenta para ajudar na aprendizagem dos alunos, para isso, eles precisam de equipamentos e horários disponíveis para planejarem as sua atividades.

No entanto, poucos professores acreditam que possa haver a construção do conhecimento a partir da experimentação, talvez seja por esse motivo que quando

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essas atividades são realizadas elas são apenas demonstrativas, assim, não possibilitando o aluno a operar sobre, pois, esse tipo de atividade só terá significado se tiver o envolvimento proveitoso dos aprendizes (PACCA E SCARINCI, 2007).

## Graduandos

- O primeiro questionamento feito aos graduandos foi sobre o que eles entendiam por experimentação na educação básica. Todos os estudantes entendem que a experimentação é uma forma de colocar em prática o que é visto em sala de aula, ou seja, a experimentação é entendida como uma atividade auxiliar.
- '(...) entendo que a experimentação na educação básica é uma forma de colocar em prática o que é visto teoricamente.' (A4)

'No meu ponto de vista, atividade experimental é aquela na qual se demonstra o que acontece teoricamente; seja com experimentos elaborados ou mesmo com demonstrações básicas.' (A14)

Quando perguntados se estavam preparados para ministrar aulas experimentais, aqui só foram analisadas as respostas dos estudantes do sétimo semestre, pois, esses já passaram por todas as disciplinas do curso que deveriam trabalhar com o assunto. Dos 9 graduandos, 4 (A7, A8, A9 e A15) não se sentem preparados para planejar aulas desse tipo enquanto que 5 (A10, A11, A12, A13 e A14) acreditam serem capazes de realizar atividades de experimentação. No entanto é consenso entre todos, que o tema ainda é pouco explorado dentro da graduação.

'Não me sinto preparado, pois não tive uma boa preparação para elaborar esse tipo de atividade.' (A9)

Perguntados sobre a importância da experimentação para a melhoria na aprendizagem de Física dos alunos do Ensino Médio, 15% dos graduandos (A11, A12 e A18) dizem ser desnecessária esse tipo de atividade no ensino básico, assim como, se sentem desmotivados para realizar essa prática, apenas 20% dos estudantes (A2, A5, A7 e A14) acreditam que somente através da experimentação é possível à construção do conhecimento.

'É muito importante para construir o conhecimento a partir do que foi observado (...)' (A7)

Ainda verificamos que para 65% dos futuros professores a experimentação é 3 um bom recurso para complementar à aula teórica, servindo assim, de solução para despertar o interesse dos alunos para estudar Física.

'(...) Ajudar no interesse do aluno nas aulas, e entender melhor o conteúdo' (A19)

'É importante para despertar a curiosidade dos alunos e assim terão mais interesse em estudar (...)' (A10)

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Por fim os graduandos foram questionados quanto ao uso de simulações computacionais e se essas podem ser consideradas como atividade experimental. Para 60% dos licenciandos 4 as simulações computacionais podem ajudar a complementar as aulas teóricas, servindo assim, de uma ferramenta de auxilio ao professor, no entanto, não acreditam que esse tipo de atividade possa ser feita no lugar da experimentação que utiliza materiais reais. Pois, para muitos as potencialidades da experimentação está no manuseio dos materiais e não na metodologia de trabalho.

'(...), pois demonstra aos alunos a parte teórica dando um melhor entendimento da Física ' (A9)

'Acho que pode ajudar a complementar a teoria e a experimentação realizada, porém acho que só a simulação computacional não deve ser feita, pois os alunos não manuseiam o material (... )' (A1)

Enquanto que 35% dos estudantes, dizem que as simulações computacionais podem substituir as práticas experimentais, que são realizadas no laboratório tradicional e apenas um aluno A18 (5%) não respondeu a essa pergunta.

Podemos obsevar que as concepções dos graduandos sobre experimentação são limitadas, pois para muitos, a experimentação é somente aquela atividade de laboratório, com materiais concretos e que outras atividades não são consideradas experimentais. Talvez, pelo fato desse assunto não ser trabalhado com enfoque adequado para formação de professores. Comparando as respostas dos estudantes, podemos observar que os discursos dos graduandos que estão no sétimo semestre do curso de Física, são muito parecidos com as dos estudantes que estão no terceiro semestre, por exemplo, que tiveram poucas ou nem uma disciplina que deveria tratar do tema.

## Conclusão

De acordo com o objetivo da pesquisa, isto é, analisar as concepções de professores e futuros professores de Física a respeito da experimentação na educação básica, podemos observar que 88% dos respondentes, acreditam que as atividades experimentais podem favorecer a aprendizagem em Física, no entanto, poucos acreditam que somente com esse tipo de atividade, como por exemplo, uma aula investigativa através de um simulador, possa construir conhecimento nos alunos. Na concepção de 68% dos entrevistados a experimentação é apenas motivacional, ou seja, essa atividade é usada para estimular os estudantes a estudar Física, ou ainda, servindo apenas de ferramenta auxiliar durante as aulas.

Com esse trabalho podemos observar que os professores, de fato não realizam experimentação no Ensino Médio, podemos seguir as ideias de Borges (2002), onde os professores utilizam-se de desculpas a falta de tempo e de materiais para evitar esse tipo de atividade.

'(...) é um equívoco corriqueiro confundir atividades práticas com a necessidade de um ambiente com equipamentos especiais para realização de trabalhos experimentais, uma vez que podem ser desenvolvidas em

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qualquer sala de aula, sem a necessidade de instrumentos ou aparelhos sofisticados.' (BORGES, 2002)

Podemos analisar ainda, que para muitos dos respondentes, os experimentos virtuais não tem potencialidades suficientes para substituir os experimentos reais, visto que, muitos disseram que as simulações computacionais, não possibilitam a montagem e o manuseio de materiais concretos, ou seja, atribuindo a construção do conhecimento ao material e não a metodologia a ser utilizada para realizar experimentação.

A partir desse trabalho, vários questionamentos surgem: a concepção dos estudantes é decorrente do ambiente do curso de Licenciatura analisado ou uma tendência do ensino atual? Este caráter demonstrativo ou de curiosidade está presente nas concepções de experimentação ou surge no discurso dos alunos por seus conceitos prévios? Estes conceitos prévios são discutidos no decorrer de sua formação ou simplesmente 'cientifizados'?

## Referências

BORGES, A. T.. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , V. 24, Edição Especial, P. 9 - 30. 2002.

BRASIL. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. PCN+ Ensino Médio: Orientações Educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Física. Brasília: Ministério da Educação/Secretaria de Educação Média e Tecnológica, 2002.

DORNELES, P.F.; ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A. Integração entre atividades computacionais e experimentais como recurso instrucional no ensino de Eletromagnetismo em Física Geral. Ciência e Educação, v.18 n.1, p. 99-122, 2012.

FIOLHAIS, C.; TRINDADE, J. Física no computador: o computador como uma ferramenta no ensino e na aprendizagem das ciências físicas. Revista Brasileira de Ensino de Física , v.25, n.3, p. 269-272, set. 2003.

GALIAZZI, M.C. et al. Objetivos das atividades experimentais no Ensino Médio: a pesquisa coletiva como modo de formação de professores de Ciências. Ciência e Educação, v.7, n.2.p. 249-263, 2001.

HODSON, D.. Hacia um enfoque más crítico del trabajo de laboratório. Enseñanza de lãs Ciencias , v. 12, n. 3, p. 299 - 313. 1994.

LABURÚ, C. E. Fundamentos para um experimento cativante. Caderno Brasileiro de Ensino de Física ,v. 23, n. 3, dezembro de 2006.

MEDEIROS, A.; MEDEIROS, C.F...Possibilidades e limitações das simulações computacionais no Ensino de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 24, n.2, p. 77 - 86. 2002.

PACCA, J.L. A.; SCARINCI, A.L. Concepções dos professores e a resignificação das atividades na sala de aula . São Paulo: Instituto de Física da USP, 2007.

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