A METODOLOGIA DA INSTRUÇÃO PELOS COLEGAS NA FORMAÇÃO DE PROFESSORES DE FÍSICA: UMA ANÁLISE DAS ESTRATÉGIAS ENUNCIATIVAS EM UM MINICURSO DE TÓPICOS DE MECÂNICA QUÂNTICA

## A METODOLOGIA DA INSTRUÇÃO PELOS COLEGAS NA FORMAÇÃO DE PROFESSORES DE FÍSICA: UMA ANÁLISE DAS ESTRATÉGIAS ENUNCIATIVAS EM UM MINICURSO DE TÓPICOS DE MECÂNICA QUÂNTICA 1

Marina Valentim , Letícia Zago , Yvonne Primerano Mascarenhas , Marcelo 1 2 3 Alves Barros 4

1 Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências, Universidade de São Paulo, marina.valentim@usp.br

2 Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, mbarros@ifsc.usp.br

3 Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, yvonne@ifsc.usp.br

4 Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, leticia.zago@usp.br

## Resumo

O trabalho a seguir apresenta uma análise e uma descrição das estratégias enunciativas utilizadas por futuros professores de física que implementaram uma sequência didática sobre tópicos de Mecânica Quântica como parte de um minicurso de 8 horas de duração para alunos do Ensino Médio, utilizando-se da metodologia da Instrução pelos Colegas (Peer Instruction). Participaram do projeto 12 professores em formação do Curso de Licenciatura em Ciências Exatas, do Instituto de Física da USP de São Carlos, bolsistas do projeto PIBID/CAPES no ano de 2013. Os futuros professores foram responsáveis por todo o processo desde aprender os conteúdos, preparar as aulas e ministrar o minicurso. A análise das estratégias enunciativas foi feita utilizando-se da ferramenta analítica proposta por Mortimer et al (2007) levando em conta um conjunto de modos de comunicação com objetivo de caracterizar o discurso de professores em um contexto de inovação curricular utilizando-se de uma metodologia interativa. A proposta desse trabalho visa contribuir para o avanço das pesquisas na formação de professores em um contexto de inovação curricular ampliando interpretações dos mecanismos e processos envolvidos na formação inicial de professores de Física quando estes trabalham com metodologias interativas de ensino, em particular, o método de Instrução pelos Colegas (Peer Instruction).

Palavras-chave : Instrução pelos Colegas; Ensino de Mecânica Quântica; Análise do Discurso; Formação de Professores.

## Introdução

As pesquisas sobre inovação curricular em Física no Ensino Médio têm focalizado sobre a necessidade da mudança de um paradigma de ensino centrado na transmissão de conteúdos para um que enfatiza as necessidades dos alunos, por meio de metodologias interativas que visam mudar a dinâmica atual da sala de aula, de modo a promover tanto a aprendizagem conceitual como o desenvolvimento de habilidades cognitivas e sociais de comunicação e argumentação. Apesar destes avanços nas pesquisas, o ensino baseado na transmissão de conteúdos tem resistido às mudanças, em grande parte, em função dos conhecimentos dos professores e suas crenças sobre a natureza de suas disciplinas, assim como suas identidades pessoais e profissionais sobre o ensino e aprendizagem de

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26 a 30 de janeiro de 2015

determinados conteúdos específicos (DAVIS, 2003). Em outras palavras, a forma pela qual os professores aprendem determinados conteúdos, aprendem a ensinar o que sabem e conseguem transmitir aos alunos são fatores que precisam ser melhor compreendidos durante um processo de inovação curricular em sala de aula (Couso, 2009; Pintò, 2005).

O trabalho a seguir apresenta uma análise e descrição das estratégias enunciativas que fizeram parte de um minicurso sobre tópicos de Mecânica Quântica para o Ensino Médio ministrado por 12 futuros professores de Física do Curso de Licenciatura em Ciências Exatas, do Instituto de Física da USP de São Carlos e bolsistas do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID/CAPES) no ano de 2013. Essa análise foi feita a partir da ferramenta analítica proposta por Mortimer e Scott (2003), Mortimer et al (2007) e Buty, Tiberghien e Le Marechal (2004). Essa análise leva em conta não apenas a linguagem verbal, mas um conjunto de modos de comunicação que serão descritas detalhadamente a seguir. Os futuros professores elaboraram uma sequência de ensino e aprendizagem sobre tópicos de Mecânica Quântica utilizando-se da metodologia da Instrução pelos Colegas ( Peer Instruction ) (MAZUR, 1997). A sequência didática foi implementada em um minicurso de 8 horas de duração para estudantes de escolas públicas privilegiando os seguintes tópicos: interferômetro de Mach-Zenhder; experimento da dupla fenda e efeito fotoelétrico. Os professores em formação utilizaram-se na preparação do minicurso o texto de apoio ao Professor de Física da UFRGS intitulado ' Inserção de mecânica quântica no ensino médio: uma proposta para professores ' dos autores Márcia Cândido Montano Webber e Trieste Freire Ricci (WEBBER; RICCI, 2006), realizaram as atividades propostas no roteiro exploratório do texto e utilizaram o software de distribuição gratuita Doppelspalt. Além dessas atividades, o grupo de professores participantes do projeto PIBID/CAPES tiveram encontros semanais com o professor supervisor da Universidade para discutir conteúdos, questões metodológicas e o planejamento da sequência didática dedicando um período de 8 horas semanais individuais para o projeto.

## A Instrução pelos Colegas ( Peer Instruction )

O minicurso sobre tópicos de Mecânica Quântica foi estruturado utilizandose a metodologia da Instrução pelos Colegas ( Peer Instruction ) e apresenta uma proposta que pretende transformar o ambiente de aprendizagem e envolver ativamente os estudantes. O objetivo principal da Instrução pelos Colegas é promover a aprendizagem dos fundamentos da Física através da discussão e engajamento entre os estudantes. Ao invés de assistir o professor transmitir informações, as aulas baseadas nesse método são estruturadas em pequenas apresentações de conceitos principais seguidas de testes conceituais para os alunos responderem individualmente e depois discutirem com os colegas. Ao invés de apresentar o assunto com o nível de detalhamento de um livro texto ou das anotações de aula de um professor, as aulas baseadas neste método consistem em um número de pequenas apresentações contendo conteúdos-chave, seguidas por testes conceituais sobre o assunto apresentado que serão discutido entre os estudantes (MAZUR, 2012).

' O peer instruction é uma abordagem interativa, que foi formulada para melhorar o processo de aprendizagem dos alunos, é flexível podendo ser

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usada em conjunto com outros métodos de ensino e fácil de ser usada ' (ROSENBERG; LORENZO; MAZUR, 2006, p.77) .

A aula baseada nessa metodologia tem inicialmente uma breve exposição oral do professor, em seguida, é apresentado aos alunos um teste conceitual, usualmente de múltipla escolha para ser respondido pelos estudantes individualmente. Após a primeira resposta individual os alunos discutem entre si e é realizada uma segunda votação pelos estudantes, seguida do fechamento do professor, como esquematizado na tabela 1 a seguir.

Tabela 1 - Esquema da aplicação do método Peer Instruction (CROUCH et al., 2007, p.6-7).

## A Estrutura Analítica

Apresentamos nesse trabalho uma análise e uma caracterização de um episódio retirado do minicurso sobre tópicos de Mecânica Quântica para o Ensino Médio, em que caracterizamos os movimentos discursivos e interativos de um professor juntamente com os alunos utilizando o sistema de categorias proposto por Mortimer et al (2007). As categorias utilizadas nesse trabalho são: tipo de conteúdo do discurso; padrões de interação; abordagem comunicativa e categorias analíticas de operações epistêmicas (movimentos epistêmicos e práticas epistêmicas).

Os tipos de conteúdo do discurso dizem respeito como a história cientifica é contada pelo professor nas aulas de ciências como, por exemplo, o assunto é apresentado nas aulas de Física. Existem algumas classificações para os tipos de conteúdo do discurso como: discurso de conteúdo que está relacionado apenas ao conteúdo científico das aulas; discurso de gestão e manejo de classe que está relacionado às intervenções do professor que visam apenas manter o desenvolvimento adequado das atividades propostas, sem intenção de desenvolver conteúdo científico (SILVA, 2008); discurso procedimental que está relacionado às instruções e o discurso de agenda que está relacionado às ações do professor, para guiar os estudantes na organização de suas ideias conduzindo o olhar deles sobre as questões abordadas com a intenção de manter uma narrativa científica.

Os padrões de interação referem-se aos modos de fala entre alunos e professor e como eles alternam esses diálogos. Mortimer e Scott (2003) definem como a sequência mais comum de interação a chamada de I-R-A (Iniciação do professor, Resposta do aluno, Avaliação do professor) e leva em conta a interação professor- aluno - professor. Primeiramente o professor faz uma pergunta ao aluno (I), espera a reposta do estudante (R) e finalmente o aluno é avaliado pelo professor (A) caracterizando como uma sequência triádica. Outro padrão triádico de discurso é

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- o I-R-F em que o professor ao invés de avaliar a resposta do aluno dá a ele um feedback , o que auxilia o estudante no desenvolvimento do seu ponto de vista.

A abordagem comunicativa é a forma com que o professor trabalha com os alunos para abordar as diferentes ideias que aparecem durante uma aula de ciências (MORTIMER; SCOTT, 2003, p.469). Existem quatro classes identificadas de abordagem comunicativa que são caracterizadas a partir do diálogo entre professores e alunos e que podem ser definidas em termos de duas dimensões: dimensão dialógica e de autoridade e dimensão interativa e não-interativa (MORTIMER; SCOTT, 2003). A dimensão dialógica caracteriza- se pelo diálogo do professor com os estudantes em que vários pontos de vistas são compartilhados, o professor traz ideias novas e escuta como os alunos trabalham com elas, como eles organizam a informação e as ideias em diferentes padrões (MERCER; HODGKINSON, 2008). Na dimensão de autoridade só existe um ponto de vista, o do professor; não são exploradas as ideias dos estudantes. As dimensões interativas ou não interativas estão relacionadas com a participação dos alunos ou não. Combinando essas dimensões temos quatro classes de abordagem comunicativas como ilustrado no quadro 2 a seguir.

Quadro 2 - Classificação da abordagem comunicativa.

As operações epistêmicas são as categorias utilizadas para caracterizar o conteúdo do discurso tanto dos professores como dos alunos e são divididas em duas categorias: as práticas epistêmicas referentes aos alunos e os movimentos epistêmicos referentes aos professores. No caso dos professores as categorias consideradas para caracterizar os movimentos epistêmicos estão descritas no quadro 3 a seguir.

Quadro 3 - Movimentos Epistêmicos.

## O Episódio de Ensino

- O episódio de ensino selecionado neste trabalho corresponde à discussão da pergunta de múltipla escolha apresentada a seguir, que foi utilizada no minicurso

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sobre o experimento da dupla fenda .O aluno deveria escolher entre as alternativas 2 a, b e c que classificava a interferência como pertencente ao mundo clássico, ao quântico ou aos dois mundos.

Classificar se o Fenômeno da Interferência exibe características pertencentes ao mundo clássico, ao mundo quântico ou aos dois mundos:

- a) mundo clássico b) mundo quântico c) mundo clássico e quântico

O motivo da escolha da apresentação desse teste nesse trabalho é por ser essa uma questão crucial para o entendimento do mundo quântico. Esse teste conceitual foi apresentado antes do experimento da dupla fenda e do interferômetro de Mach-Zenhder e foi essencial para o aluno conhecer que a interferência também é um fenômeno quântico. O fato do fenômeno da interferência pertencer ao mundo clássico e quântico e ocorrer com ondas, fótons e elétrons é uma estranheza para o estudante que está se iniciando no estudo da Física Quântica. O entendimento do caráter da dualidade onda-partícula é fundamental para o entendimento do mundo quântico e suas peculiaridades (FEYNMAN; LEIGHTON; SANDS, 1969). Outra razão para escolha desse episódio em detrimento de outros é a intensa participação dos alunos e a variedade de argumentos apresentados por eles sobre com características do mundo clássico e do mundo quântico. O episódio de ensino selecionado é a transcrição de uma discussão entre quatro alunos reunidos em uma bancada que foi filmado e gravado mediado por um professor em formação e está transcrito no quadro 4 a seguir, optamos por apresentar somente um episódio devido as limitações de espaço desse trabalho.

A questão é apresentada aos alunos após uma leitura de um trecho do livro do livro 'Alice no País dos Quantum' (GILMORE, 1998) que foi entregue aos estudantes no formato de uma apostila. Após a resposta individual desses alunos o professor verifica que é necessária uma discussão da questão, já que não houve uma maioria de respostas corretas (LASRY, MAZUR e WATKINS, 2008). O professor pede para que os alunos iniciem a discussão apresentando argumentos que justifiquem a sua escolha e confrontem a sua escolha com a de seus pares. A função do professor nesse momento é estimular a discussão entre os estudantes e fazer com que eles organizem as suas ideias, entendam por que escolheram determinada alternativa e criem argumentos para defender suas escolhas.

O professor estabelece nesse episódio um discurso de agenda através de perguntas aos estudantes do tipo: ' o que é a interferência? você sabe me dizer o que é? Porque que as ondas estão no mundo clássico e também no mundo quântico? '. O objetivo do professor com essas questões é fazer com que os alunos organizem suas ideias e reelaborem seus conceitos sobre o fenômeno da interferência. Durante a interação entre os alunos e o professor podemos verificar a presença de um discurso interativo/dialógico, já que os alunos expõem seus pontos de vista e as perguntas e considerações do professor são baseadas nessas respostas (diálogos transcritos no quadro 4 a seguir).

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O padrão de discurso estabelecido nesse episódio é de uma cadeia aberta do tipo I-R-R-R-R-I-R... já que o professor não faz nenhum fechamento da discussão deixando a cadeia aberta, sem síntese nem avaliação. Dessa forma, o professor permite que os alunos escolham a alternativa que para eles é a correta na segunda votação sem dar a resposta previamente. Existe nesse episódio um predomínio de interações em que o aluno é reflexivo sobre o conceito de interferência e estabelece conexões para dar respostas a professora, como por exemplo 'a interferência ela pode acontecer no mundo clássico e no mundo quântico porque tipo com os átomos'; 'porque tem onda no mundo clássico e no mundo quântico '; 'porque no mundo clássico os ondas são tipo ondas de água e tal e no mundo quântico eu acho que é onda eletromagnética' . Essas interações recebem o nome de interações de metaprocesso (MORTIMER et al., 2007).

Quadro 4 - Transcrição dos diálogos do episódio de ensino.

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Os movimentos epistêmicos do professor nesse episódio são predominantemente de reelaboração conduzindo os estudantes a reconsiderar aspectos esquecidos por eles e elaborar explicações próprias problematizando a ideia inicial dos alunos. Durante a discussão o professor realiza perguntas do tipo 'o que é a interferência ? você sabe me dizer o que é ?'; 'vocês sabem me dizer o porquê ela pode acontecer no mundo clássico e no mundo quântico ';agora se essa partícula ela se comporta como uma onda... a gente sabe medir... a gente sabe onde ela exatamente está ?' .Através dessas iniciações o professor faz com que os alunos reelaborem suas ideias sobre o conceito de interferência e esses estudantes utilizam-se de conceitos físicos para reavaliar ou confirmar suas escolhas como nos trechos : é 'quando uma onda tromba na outra'; ' porque no mundo clássico os ondas são tipo ondas de água e tal e no mundo quântico eu acho que é onda de ... onda eletromagnética onda sonora e tal '; 'não ela pode ir pra qualquer lugar (a partícula) a gente não vai saber certamente onde'; 'porque tem onda no mundo clássico e no mundo quântico'.

## Conclusão

Os dados da análise apresentados nesse trabalho mostram que o discurso do professor nesse contexto de inovação foi predominantemente de agenda, interativo dialógico com predomínio de movimentos de reelaboração, estabelecendo cadeias abertas de interação com os alunos com predomínio de iniciações de metaprocesso. Os resultados também apontam que o método da Instrução pelos Colegas pode ser uma resposta sobre a maneira de preparar os futuros professores para trabalhar aspectos metodológicos em um contexto de inovação curricular de forma a envolver os alunos mais ativamente em seu próprio processo de aprendizagem. Buscamos através desse trabalho contribuir para o avanço das pesquisas na formação de professores em um contexto de inovação curricular, ampliando nossa interpretação dos mecanismos e processos envolvidos na formação inicial de professores de Física quando estes trabalham com metodologias interativas de ensino, em particular, o método de Instrução pelos Colegas ( Peer Instruction).

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