RESOLUÇÃO EXPERIMENTAL DE PROBLEMAS: UMA PROPOSTA PARA O DESENVOLVIMENTO DO OLHAR CRÍTICO DOS ESTUDANTES

## RESOLUÇÃO EXPERIMENTAL DE PROBLEMAS: UMA PROPOSTA PARA O DESENVOLVIMENTO DO OLHAR CRÍTICO DOS ESTUDANTES

Gustavo Affonso de Paula 1 , Heloize da Cunha Charret , Monica Borges 2 3

- 1 Sesc-DN/Escola Sesc de Ensino Médio gdepaula@escolasesc.com.br
- 2 Sesc-DN/Escola Sesc de Ensino Médio hcharret@escolasesc.com.br
- 3 Sesc-DN/Escola Sesc de Ensino Médio mborges@escolasesc.com.br

## Resumo

Esse trabalho propõe a análise de uma sequência didática videogravada onde estudantes são orientados a resolver experimentalmente uma questão de vestibular sobre transmissão de calor de forma experimental e autônoma. As pesquisas atuais sobre atividades didáticas de resolução de problemas (ADRP) e sobre a experimentação como metodologia em aulas de Física no Ensino Médio constituem o referencial a luz do qual a sequência didática foi analisada, de acordo com a perspectiva sócio-histórico cultural. De acordo com as observações, a metodologia experimental torna-se preenchida de contexto e significado diante de uma situação problema real, já as atividades didáticas de resolução de problemas, quando agregadas à experimentação, possuem mais chances de ser enfrentadas de forma consciente e planejada, devido às contingências de montagem do experimento e interpretação de dados. Sendo assim, as análises demonstraram que a união das duas metodologias é promissora para fomentar o ambiente reflexivo, a formação do olhar crítico e o engajamento dos estudantes, além de possibilitar a apropriação dos métodos típicos da Física.

Palavras-chave : Resolução de problemas, experimentação, ensino de Física.

## Introdução

Compreender os mecanismos de ensino e de aprendizagem de ciências tem sido o objetivo de muitas pesquisas na área de educação, das quais inúmeras destacam as atividades didáticas de resolução de problemas (ADRP) e de experimentação como metodologias de grande relevância nas salas de aula (SANJOSE et al, 2007; CUSTÓDIO, CLÈMENT, FERREIRA, 2012; BUTELER, COLEONE, GANGOSO, 2008; RIBEIRO, VERDAUX, 2013; HODSON, 1994.). Tais pesquisas, com frequência trazem críticas sobre a forma como essas práticas se desenvolvem nas salas de aula, alertando sobre a necessidade de maior reflexão sobre o assunto.

Sobre as ADRP, Custódio, Clèment & Ferreira (2012), indicam que paradoxalmente, o número de horas delegadas a este tipo de atividade durante as aulas não garante aos estudantes melhoria no desempenho quando submetidos a exames (internos ou externos).

Sobre a questão da experimentação, apesar da quase unanimidade de sua importância para o ensino de ciências e de muitas pesquisas, a exemplo de Ribeiro e Verdaux (2013), indicarem que as práticas experimentais atraem os estudantes pelo seu caráter inovador, despertam a curiosidade, além de fornecer materialidade para alguns conceitos mais abstratos, a presença desse tipo de metodologia nas

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26 a 30 de janeiro de 2015

salas de aula ainda é pequena e frequentemente atrelada ao caráter alegórico, ou de confirmação de leis já demonstradas de forma teórica. Mesmo no material didático de ciências, os tópicos que debatem ou incentivam a investigação experimental dos conceitos ainda residem fundamentalmente em curiosidades ao fim dos capítulos.

Esse trabalho objetiva analisar uma proposta que combina as duas metodologias citadas acima de forma a promover a reflexão crítica dos estudantes sobre métodos e resultados típicos da Física.

Os dados analisados consistem em uma sequência didática videogravada na qual duas estudantes são levadas a reproduzir experimentalmente e de forma autônoma uma questão originária do exame vestibular da UNB, envolvendo o conceito de transmissão de calor. A montagem experimental deveria capacitá-los a julgar as afirmativas presentes na questão alcançando a resposta correta.

A pesquisa foi orientada pelo enfoque sócio-histórico cultural, que leva em conta não apenas a construção dos conhecimentos, mas também os aspectos sociais imbricados no desenvolvimento dos mesmos (MORTIMER, 2006; GOULART, 2007) e buscou por indícios da eficiência da combinação entre as ADRP e experimentação para o desenvolvimento da visão crítica, proatividade, engajamento, bem como da apropriação de conceitos e métodos típicos das ciências da natureza.

## Referencial teórico

Apesar da incontestável centralidade das ADRP dentre as metodologias didáticas em cursos de Física, inúmeros trabalhos apontam para a necessidade de problematização desse tipo de metodologia em sala de aula. Custódio, Clement e Ferreira (2012) indicam que frequentemente os alunos são apresentados a essas tarefas como uma forma de demonstrar os conhecimentos adquiridos sobre um determinado tema, porém, para esses autores a resolução de problemas precisa ser revista e assumida como uma forma de construir o conhecimento, inclusive, como sugerem Buteler, Coleoni & Gangoso (2008) considerando os erros dos estudantes em uma perspectiva crítica.

Para Sanjose et al (2007) a pouca eficiência dos estudantes diante das ADRP parece estar atrelada a dificuldade que eles encontram em formular modelos para enfrentar os problemas propondo limites de funcionamento para os mesmos, argumento esse que também sugere a necessidade de problematização dessas atividades, de modo a desenvolver uma forma de olhar os fenômenos típica da Física.

Aliadas as críticas que se encontram sobre as ADRP, também são propostas algumas reflexões sobre outra metodologia frequente nos cursos de Física do Ensino Médio, qual seja, a experimentação, para Hodson (1994), as atividades experimentais seriam mais proveitosas se incluídas nas aulas não de maneira alegórica, mas com o intuito de levar o aluno a compreender os mecanismos de construção de conhecimentos típicos das ciências da natureza, habilitando-os para a construção de modelos e crítica com relação aos fenômenos naturais.

A união da metodologia experimental com as ADRP surge como uma alternativa promissora para a construção de um ambiente reflexivo em salas de aula de Física, já que a montagem experimental de um problema teórico pode potencialmente colocar o estudante diante de um problema real, cuja solução não

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envolve apenas uma verificação de conhecimentos adquiridos, mas sim um planejamento de ações que serão alvo de reflexão a cada ponto do processo.

Esse trabalho analisa uma aula vídeo gravada pertencente a um curso eletivo de uma escola de Ensino Médio intitulado 'Investlab - investigação experimental para resolução de problemas'. O curso é direcionado a alunos de segundo e terceiro anos do Ensino Médio e sua proposta é apresentar aos estudantes materiais que possibilitem o planejamento de ações experimentais para solucionar questões presentes em exames vestibulares, além de fomentar a reflexão crítica sobre os métodos utilizados, o erro nas medidas experimentais e, inclusive a crítica aos enunciados.

Na aula analisada, que contou com a participação de duas estudantes do terceiro ano do Ensino Médio (designadas no trabalho como A1, A2), trabalhou-se com uma questão sobre transmissão de calor, presente em uma prova da Universidade Federal de Brasília. A questão apresentava um gráfico de variação de temperatura de duas latas com 1kg de água, uma branca e uma preta, em função do tempo quando expostas ao sol e solicitava que algumas afirmativas feitas sobre a situação fossem julgadas.

Os dois professores de Física presentes (designados no trabalho como P1 e P2) disponibilizaram uma lâmpada, três latas de refrigerante (preta, branca e metálica), termômetros, balança, água, cronômetro e papel milimetrado para que as estudantes pudessem planejar suas ações, reproduzir o gráfico apresentado na questão e julgar as afirmativas através da observação experimental.

- A aula aconteceu dentro do laboratório e os materiais previamente selecionados foram apenas uma proposta dos professores para iniciar a tarefa, mas os estudantes foram orientados a solicitar outros materiais ou modificar a proposta caso sentissem necessidade.
- O encaminhamento de ações bem como a coleta e análise de dados ficou totalmente a cargo dos estudantes; os professores só estabeleceram o debate sobre os resultados obtidos ao fim da aula.

## Análises

Organizamos as análises buscando caracterizar a ADRP experimental em três etapas, são elas proposta e motivação; planejamento; execução e análise.

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## Proposta e Motivação

Logo no início do vídeo a atividade já se diferencia das tradicionais ADRP, pela inclusão de um elemento que não se apresentava na questão original, como demonstra o diálogo abaixo:

Prof 1:'na prática de hoje nós temos uma questão a UNB que trata de transferência de calor. Lá falava de um recipiente preto e um recipiente branco e aqui a gente vai ter também um recipiente prateado.

E aí vocês tem o material necessário para fazer...'

A2: 'Qual é a diferença?' (segurando a lata prateada)

A1 (imediatamente): 'a pintura'

A2: 'Não, assim...'

P1: 'Então, é isso que vocês vão ver hoje, se existe uma diferença, se ele é intermediário, se ele vai ter o mesmo comportamento do branco, aí eu não posso adiantar'

O diálogo acima sugere que as alunas são postas diante de um problema aberto, para o qual elas deverão propor uma forma de encaminhamento. Situação bem diferente das tradicionais práticas de confirmação de leis físicas. Essa tendência sem mantém mais a frente quando a professora P1 insere novo elemento diferenciado.

Prof 1:'vocês vão tentar reproduzir em escala, porque nem sempre as quantidades da questão dá para reproduzir aqui, né?'.

A proposta de adaptação das medidas da questão para a realidade do laboratório, já é por si mesma um conteúdo, pois para propor um encaminhamento as estudantes precisariam estabelecer um modelo que considerasse a influência do volume no tempo de aquecimento das amostras, e a influência dessa alteração na escala proposta para o gráfico.

## Planejamento

A proposta de encaminhamento da tarefa apresentada pelas estudantes sugere uma postura crítica e reflexiva diante da atividade, estabelecendo um planejamento de ações. Como fica claro no diálogo entre as duas estudantes apresentado abaixo:

A1 ' se uma terceira lata fosse acrescentada a experiência, nas mesmas : condições, exceto por ter sido polida externamente... acho que é isso (fala para A2 com a lata metálica na mão). Até que tivesse uma superfície prateada espelhada ( A1 balança a cabeça apontando para a lata em confirmação da sua hipótese inicial ) a curva de variação da temperatura da água em seu interior em função do tempo teria seus pontos entre as duas apresentações no gráfico acima.'

A1 ( falando para A2, parecendo em dúvida, com a lata metálica na mão) : 'se ela for assim a curva fica entre as outras duas... '( pega a lata preta, olha para o papel)

A2 (após observar suas anotações) :' Eu acho que sim'

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A1 (com as latas preta e metálica na mão): 'Também acho, ela tá bem no meio... quer dizer a preta absorve mais, a branca repele mais, ela deve estar no meio... só que é metal...' (olha para A2 em dúvida)

A2: 'Não sei, vamos colocar verdadeiro, daí a gente coloca um asterisco e vê depois do experimento.'

As estudantes demonstram na leitura prévia e primeiras argumentações sobre a questão que estão estabelecendo um plano para encaminhar a solução, o diálogo sugere mais interesse em mobilizar os conhecimentos envolvidos no problema, do que marcar as respostas certas rapidamente.

## Execução e Análise

A postura crítica que marca a ação das estudantes durante a proposta e o planejamento de ações se mantém ativa no decorrer da atividade, quando as estudantes precisam lidar com a tomada de decisões e o inusitado de alguns dados experimentais.

As estudantes demonstram apropriação dos métodos inerentes a Física ao escolher a proporção de água com que vão montar o problema e ao criticar a leitura do termômetro, já que discutem não apenas os dados, mas também a forma de olhar para eles, como percebemos no diálogo abaixo:

A2: 'demora...'

A1: 'perae que eu vou colocar mais perto'

A2: 'não, deixa que eu vou abaixar... (descendo a lâmpada para mais próximo das latas)?'

A2: 'será que a gente não colocou muita água?'

A1: 'não, acho que não, a gente até tirou um pouco...'

A2: '23 o branco, 24 a polida, ué... e 21 a preta...

P2: 'a preta não tá mudando, né?'

A2: 'não...'

P2: 'e ai?'

A1: 'acho que o problema é o termômetro'

A2: 'será que é por que tá diferente a distância?'

A1: 'esse mercúrio tá muito claro também. Não sei, talvez o problema seja o termômetro mesmo...'

A2: 'será que a gente colocou muita água, P1? A gente colocou 100 ml primeiro...'

A1: 'aí a gente optou por colocar 122 g'

P1: 'São todas iguais?'

A2: 'Sim, são todas iguais'

P1: 'Você acha que é a quantidade de água, então'

A2: 'não sei, subiu um grau só, a branca e a polida.'

P1: 'Só?'

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A2: 'E aqui (aponta para o problema) tá dizendo que a preta subiu mais rápido.'

P1: 'Vocês querem refazer com uma quantidade de água menor?'

P2: 'O que vocês vão fazer?'

A1: 'é senão o gráfico não ficar legal'

A1 e A2: ' A gente vai refazer'

A2: ' Por que a gente colocou muita água'

A1: 'Ai tá demorando muito para dar uma diferença de temperatura'

Note-se que toda a discussão se desenvolve em torno de hipóteses para o comportamento inesperado. Também merece destaque o engajamento das alunas na tarefa, demonstrando querer reproduzir de forma adequada o experimento e não somente resolver corretamente a questão.

## Considerações finais

Os dados analisados sugerem que a experimentação associada as ADRP é uma metodologia de grande potencial para atender as demandas de práticas reflexivas nos cursos de Física do ensino médio.

Na atividade proposta percebe-se claramente na ação das estudantes as etapas propostas por Clement (2004) para a resolução de problemas, quais sejam: estratégia de resolução; execução da estratégia; análise dos resultados.

A atividade revelou-se promissora em suscitar a construção de modelos, fator sugerido por Sanjosé et al (2007) como principal fonte de fracassos nas ADRP. Diante de um problema aberto e que apresenta a metodologia de resolução como metaconteúdo, a proposição de um modelo de enfrentamento parece surgir mais naturalmente do que nas tradicionais atividades teóricas.

Apesar da atividade analisada ter acontecido de forma restrita, pois contou com apenas duas estudantes, a metodologia de investigação experimental e problematização crítica pode ser incorporada ao cenário das salas de aula de Física, sobretudo em situações que exigem material de baixo custo, no nosso caso, latas de refrigerantes, lâmpadas, termômetros e cronômetros. Analisando pelo ponto de vista da prática experimental em salas de aula de Física, a associação de uma situação problema concreta, agregada a dados reais e outras linguagens, como gráficos e tabelas, parece oferecer um cenário propício para a apropriação do método experimental não como fonte de confirmação de leis teóricas, mas como uma metodologia de ação típica da investigação científica.

De forma geral a atividade demonstrou suscitar o protagonismo das estudantes, fator extremamente importante para o aprendizado de qualquer disciplina. Esse protagonismo se evidencia no pequeno número de intervenções docentes durante a prática, além das inúmeras proposições de soluções das próprias estudantes diante dos entraves que se apresentaram.

Como desdobramentos desse trabalho pretendemos analisar essa metodologia aplicada ao cenário ampliado de uma sala de aula de Física curricular

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do Ensino Médio, avaliando os impactos sobre o protagonismo dos estudantes e sobre a construção de conhecimentos de Física.

## Referencias

BUTELER, L., COLEONI, Y. e Z. GANGOSO. ¿Qué información útil arrojan los errores de los estudiantes cuando resuelven problemas de física?: Un aporte desde la perspectiva de recursos cognitivos. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 7, 2, 349-365. (2008)

COLEONI, E.A.; OTERO, J.C.; GANGOSO, Z. y V. HAMITY. La construcción de la representación en la resolución de un problema de física. Investigaçoes em Ensino de Ciências , V.6 n.3. 2001

CUSTÓDIO, J. F.; CLEMENT, L.; FERREIRA, G. K. Revista Eletrônica de Enseñanza de las Ciências. V.11 n. 1. 2012

GOULART, Cecília . Enunciar é argumentar: analisando um episódio de uma aula de história com base em Bakhtin. Pro-posicções, v. 18, n.3 (54), set./dez. , 2007.

HODSON, D. Investigación y experiências didácticas: Hácia um enfoque más crítico del trabajo de laboratorio. Enseñanza de las Ciências. V. 12 n. 3. 1994

MORTIMER, Eduardo Fleury. Linguagem e formação de conceitos no ensino de ciências. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2006. 383 p.

RIBEIRO, J.; VERDEAUX, M. Atividades experimentais no ensino de óptica: uma revisão. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 34, n. 4, p. 4403-1/10, 2012.

SANJOSÉ, V.; VALENZUELA, T.; FORTES, M.C. e J.J. SOLAZ-PORTOLÉS (2007). Dificultades algebraicas en la resolución de problemas por transferencia. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 6, 3, 538-561.

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