EXPERIMENTO COM APARATO FÍSICO EM INVESTIGAÇÕES DA ÁREA DE ENSINO DE FÍSICA: UMA REVISÃO DE LITERATURA EM PERIÓDICOS ACADÊMICO-CIENTÍFICOS DO BRASIL

## EXPERIMENTO COM APARATO FÍSICO EM INVESTIGAÇÕES DA ÁREA DE ENSINO DE FÍSICA: UMA REVISÃO DE LITERATURA EM PERIÓDICOS ACADÊMICO-CIENTÍFICOS DO BRASIL

## Fernanda Sauzem Wesendonk 1 , Eduardo A. Terrazzan 2

1 Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho', câmpus de Bauru, fesauzem@hotmail.com 2 Universidade Federal de Santa Maria, eduterranec@ymail.com

## Resumo

Neste trabalho, apresentamos uma caracterização da produção acadêmico-científica recente sobre experimento realizado mediante a utilização de aparato físico no Ensino de Física, em termos de focos e intenções de pesquisa, bem como de resultados construídos no âmbito dessas investigações. Para isso, utilizamos como fontes de informações 10 Periódicos Acadêmico-Científicos nacionais, com publicações disponíveis em websites. Identificamos, mediante consulta nesses periódicos, 123 trabalhos publicados no período de 2009 a 2013, que apresentavam como foco principal de investigação 'experimento realizado mediante a utilização de aparato físico'. Classificamos os trabalhos identificados em 14 categorias. Ao final, constatamos que a frequência relativa de artigos que tratam sobre essa temática é baixa (7,5%) e que a maior parte dos trabalhos focam na apresentação de sugestões de experimentos para serem utilizados no ensino, mas sem se dedicarem aos fundamentos dessas sugestões, o que faz com que a contribuição para o desenvolvimento de discussões mais conceituais a respeito da experimentação no Ensino de Física seja relativamente baixa.

Palavras-chave : revisão de literatura, experimento com aparato físico, produções acadêmico-científicas, periódicos acadêmico-científicos, Ensino de Física

## Introdução

Consideramos que a experimentação representa um importante recurso didático no processo de ensino/aprendizagem de elementos do campo conceitual da Ciência, já que a experimentação é parte integrante de qualquer processo de produção de conhecimento nas Ciências Naturais; portanto faz parte da construção e evolução dessa área.

Desde o final do século XIX, período no qual as atividades práticas começaram a fazer parte dos currículos das disciplinas científicas na Inglaterra e nos Estados Unidos (BARBERÁ; VALDÉS, 1996), muitas pesquisas vem sendo publicadas sobre essa temática, o que nos leva acreditar que é de extrema relevância analisar a produção acadêmico-científica a respeito da experimentação no Ensino de Ciências Naturais.

Faz-se necessário realizar uma investigação sobre o que vem sendo produzido sobre a experimentação atualmente, principalmente, ao que se refere às questões que estão norteando essas pesquisas e às conclusões que vem sendo construídas, já que à medida que a área de pesquisa em Ensino de Ciências Naturais do Brasil cresce e se organiza, o volume e a diversificação de suas produções, por consequência, aumentam, surgindo, então, a necessidade de que sejam feitas revisões periódicas sobre as temáticas investigadas na área, de forma a contribuir para o avanço da consolidação do conhecimento construído. Nesse sentido, situamos como objeto deste estudo a produção acadêmico-científica

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26 a 30 de janeiro de 2015

recente sobre experimento realizado mediante a utilização de aparato físico no Ensino de Física.

Definimos Experimentos com Aparatos Físicos como montagens/dispositivos/aparatos que se referem a uma determinada situação da realidade natural (fenômeno ou processo) e que são acompanhados de procedimentos empíricos (qualitativos e/ou quantitativos) formando um conjunto com finalidades didático-pedagógicas, associadas a algumas possibilidades, tais como:

- 1. Questionar essa situação característica da realidade natural e o que os alunos sabem sobre ela;
- 2. Identificar e/ou controlar variáveis relevantes dessa situação e estabelecer relações entre essas variáveis;
- 3. Estudar/aprofundar o conhecimento sobre/construir e compartilhar conhecimentos sobre/essa situação , tomando-a como objeto mediador entre teorias/modelos/leis/conceitos científicos e a realidade natural;
- 4. Resolver problemas específicos associados a essa situação da realidade natural. (Adaptado e ampliado a partir de Lopes, 2004)

Diante do exposto, objetivamos, neste trabalho, apresentar uma caracterização da produção acadêmico-científica recente sobre experimento realizado mediante a utilização de aparato físico no Ensino de Física, em termos de focos e intenções de pesquisa, bem como de resultados construídos no âmbito dessas investigações.

## Procedimentos Metodológicos

Para realizar o levantamento de artigos, inicialmente, selecionamos um conjunto de 10 Periódicos Acadêmico-Científicos (PAC) nacionais, os quais possuem publicações disponíveis em websites. A amostra deste trabalho de revisão de literatura abrangeu trabalhos que se referem ao componente curricular Física. Para constituir essa amostra, consideramos, primeiramente, os PAC que tratam especificamente da área de Ensino de Física e, além desses, os PAC da área de Educação em Ciências que têm tradição em publicar artigos direcionados ao Ensino de Física. Um dos critérios utilizados para a escolha dos PAC foi a classificação desses no Qualis CAPES (a prioridade foi dada aos PAC com classificação A1 e A2 no âmbito da área de avaliação 'Ensino'). Além disso, selecionamos periódicos com outras classificações, por se tratarem de PAC já de destaque nas áreas citadas.

Após a seleção dos PAC, realizamos a identificação dos artigos publicados nos últimos cinco anos (2009-2013) de cada periódico, referentes ao Ensino de Física, que apresentavam no título, resumo e/ou palavras-chave alguns termos, tais como: 'Experimento(s)', 'Experiência(s)', 'Experimentação(ões)', 'Atividade(s) Experimental(ais)', 'Atividade(s) Prática(s)', 'Atividade(s) Laboratorial(ais)', 'Laboratório(s)', 'Laboratório(s) Didático(s)'.

Selecionamos apenas aqueles artigos que apresentavam a experimentação como foco principal de pesquisa. Utilizando esse critério, a nossa amostra ficou constituída por 123 artigos. Em seguida, realizamos, novamente, a leitura cuidadosa dos resumos dos trabalhos selecionados, assim como uma leitura abreviada dos textos completos, a fim de identificar as seguintes informações: nome completo do

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periódico analisado, ano de publicação do artigo, nome dos autores, título, palavraschave, foco de investigação, intenção principal de pesquisa e conclusões/considerações finais construídas. Todas essas informações foram reunidas em um quadro-síntese de informação.

Posteriormente, construímos categorias de análise a posteriori para classificar os 123 trabalhos encontrados, conforme os focos de investigação e as intenções de pesquisa.

## Resultados

Abaixo, encontra-se um quadro-síntese de informação com a distribuição do número de artigos analisados em cada PAC.

Quadro 1: Distribuição do número de trabalhos analisados em cada PAC

Quanto ao foco de investigação e às intenções das pesquisas, foi possível estabelecer 14 categorias representativas dos 123 artigos analisados, conforme a descrição abaixo:

- 1. Apresentação/Proposta de experimento com aparato físico para o estudo de Conceito/Lei/Modelo/Teoria/Processo/Fenômeno/Princípio no Ensino de Física

Nessa categoria foram agrupados 57 artigos (representando 46,3% dos trabalhos que tratam de experimento com aparato físico). As conclusões/considerações finais desses artigos apontam, em geral, para os seguintes aspectos: (1) utilidade do experimento proposto para o ensino e para a aprendizagem de conceitos abstratos; (2) simplicidade do experimento para o estudo de determinado conceito; (3) viabilidade do experimento para ser utilizado em sala de aula; (4) caráter motivador do experimento; (5) utilidade do experimento para introduzir, em sala de aula, a discussão de um novo assunto do campo conceitual da

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Física, ou para retomar a discussão de um determinado assunto; (6) capacidade do experimento em promover a interação entre alunos e entre aluno e professor.

## 2. Apresentação/Proposta de experimento com aparato físico para medição de grandezas físicas no Ensino de Física

Nessa categoria classificamos 20 artigos (16,2%), os quais apresentam pontos em comum em relação às conclusões/considerações finais construídas. Em geral, os autores apontam na seção de finalização desses artigos que o experimento é de fácil realização, claro e didático para ser utilizado em sala de aula; que o aparato experimental proposto é simples, de baixo custo, mas com uma boa precisão; que o experimento é apropriado para ser realizado em sala de aula, não oferecendo dificuldades ou riscos em seu desenvolvimento.

## 3. Contribuições da utilização de experimento com aparato físico para o Ensino de Física

Nesta categoria encontram-se 14 artigos (11,3%), na qual a maior parte (09) focaliza a contribuição da utilização do experimento para a aprendizagem dos alunos. Em geral, essas produções apresentam como conclusões/considerações finais proposições que indicam que o experimento com aparato físico se mostrou relevante e, em alguns casos, determinante no processo de aprendizagem dos alunos e que esse recurso tem potencial para ser utilizado em sala de aula.

## 4. Utilização de filmagens de experimento com aparato físico no Ensino de Física

Os trabalhos englobados nessa categoria (06; 4,8%) discutem o uso, no contexto escolar, de vídeos de experimentos realizados mediante a utilização de aparatos físicos. Quanto às conclusões esses trabalhos convergem para o mesmo ponto: a utilização de filmagens de experimentos com aparatos físicos no ensino podem se configurar em alternativa ao experimento tradicionalmente desenvolvido em sala de aula, ou até mesmo, tonar-se mais vantajoso que esse último. Alguns elementos levantados por esses trabalhos que podem justificar essa afirmação são: (1) a possibilidade de atividades que utilizem esse recurso de motivarem os alunos; (2) o envolvimento de aspectos recursivo-reflexivos e de aspectos cognitivos nessas atividades.

## 5. Implementação de experimento com aparato físico no Ensino de Física

Foram agrupados 05 trabalhos (4,0%) nessa categoria. Todos eles buscam, de algum modo, descrever ou relatar a implementação de uma atividade didática que tem por base um experimento realizado mediante a utilização de aparatos físicos.

Quanto às conclusões/considerações finais, podemos destacar os seguintes aspectos chave que apareceram no discurso dos autores: (1) os alunos se mostraram interessados com o desenvolvimento da atividade e, assim, compreenderam os assuntos abordados; (2) a atividade se mostrou com um alto potencial para ser utilizada no contexto escolar para o ensino de determinados assuntos; (3) os experimentos podem ser facilmente realizados em sala de aula, uma vez que são desenvolvidos com materiais de baixo custo.

## 6. Apresentação/Proposta de experimentos alternativos aos experimentos históricos com um importante papel no desenvolvimento da Física

Nesta categoria encontram-se os artigos (04; 3,2%) que tratam de propor ou apresentar experimentos realizados mediante a utilização de aparatos físicos como alternativa àqueles já consolidados no âmbito da Física e com um grande grau de

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relevância no desenvolvimento dessa área científica. O experimento que foi abordado em cada um desses artigos é: (1) motor elétrico de Faraday; (2) experimento de espalhamento de Rayleigh; (3) Pêndulo de Wiberforce e (4) dispositivo elétrico de produção e detecção de pulsos eletromagnéticos de Hertz.

Em relação às conclusões/considerações finais, os autores desses artigos convergem para a defesa de que esses experimentos propostos são, em parte, 'inovadores', de montagem simples (montados com materiais de baixo custo ou sucata) e possuem potencial para a discussão de assuntos da Física abordados em tais experimentos.

## 7. Revisão de literatura sobre experimentos no Ensino de Física

Nessa categoria foram abrangidos 04 trabalhos (3,2%) que apresentam uma revisão de literatura em PAC ou em anais/atas de eventos sobre experimento realizado mediante o uso de aparato físico ou sobre algum aspecto relacionado a essa modalidade de experimentação.

Em geral, essas produções apontam a necessidade de se realizar trabalhos dessa natureza, diante do número de produções que vem sendo publicadas nos últimos anos sobre a temática. Além disso, apontam para a questão da pouca discussão sobre as produções que tratam da experimentação e sobre a pouca divulgação e discussão da relevância e benefício dessas atividades para o processo de ensino/aprendizagem em Física.

## 8. Descrição de experimentos históricos com um importante papel no desenvolvimento da Física

Essa categoria abrange 02 trabalhos (1,6%) que procuram descrever experimentos desenvolvidos por cientistas na produção do conhecimento científico.

Um artigo aborda a descrição dos experimentos propostos e/ou desenvolvidos durante o século XIX, antes dos experimentos de Michelson e Morley, para procurar detectar o movimento da Terra em relação ao éter, relacionando-os ao desenvolvimento dos conceitos físicos e das teorias defendidas no período, dando especial ênfase à teoria do éter de Augustin Fresnel. Com esse trabalho, os autores concluem que esse tipo de descrição contribui para uma melhor compreensão sobre o processo de construção de elementos do campo conceitual da Física, bem como para um melhor entendimento sobre o processo de construção e evolução da Ciência. O segundo artigo aqui classificado descreve as experiências feitas por Dominique François Jean Arago, relativas à magnetização do ferro e do aço pela ação da corrente voltaica. Esse artigo se detém apenas a descrever o experimento, sem apresentar conclusões/considerações finais para o trabalho desenvolvido.

## 9. Utilização de experimento com aparato físico para discussão de aspectos históricos do desenvolvimento científico

Nessa categoria foram agrupados 03 trabalhos (2,4%), os quais se aproximam quanto às conclusões/considerações finais, ou seja, os autores concordam que o desenvolvimento de atividades que envolvem experimentos com aparatos físicos e História da Ciência permitem discussões em torno do processo de construção da Ciência e da Tecnologia e, além disso, auxiliem na construção de conhecimentos por parte dos alunos.

## 10. Discurso de professores e pesquisadores sobre a utilização de experimento com aparato físico/laboratório didático no Ensino de Física

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Nessa categoria foram agrupados 02 trabalhos (1,6%). O primeiro envolve o discurso de professores e pesquisadores sobre o laboratório didático e o segundo trabalho envolve o discurso apenas de professores sobre atividades experimentais.

O primeiro tem como intenção de pesquisa identificar e relacionar diferentes textos sobre o laboratório didático, enunciados por um grupo de seis professores de Física e por pesquisadores da área de Ensino de Ciências. Após analisar as falas dos sujeitos de pesquisa, os autores concluem que, de acordo com as falas dos professores, existe uma relação dialógica, em nível intertextual, entre os professores e os pesquisadores em Ensino de Física. As análises sugerem que os discursos dos professores incorporam vozes relacionadas: (1) à pesquisa em ensino; (2) à pesquisa básica e (3) ao conteúdo físico. Os enunciados explícitos e implícitos sobre o laboratório demostram distintas formas de já-ditos (termo utilizados pelos autores) entre os intertextos. A maioria dos já-ditos identificados refere-se à preocupação dos professores com a situação de infraestrutura escolar que acaba condicionando a utilização de atividades experimentais.

O segundo artigo busca investigar as concepções de professores sobre três estratégias de ensino - aula expositiva, aula experimental e aula de demonstração e analisar o seu processo de ressignificação, dirigido à coerência com princípios construtivistas de ensino e aprendizagem que os professores protagonizam em um programa de formação continuada. De acordo com a análise das informações coletadas com os professores, esses concebem a atividade experimental como construtivista e mais adequada para ensinar e aprender, mesmo que as justificativas para isso sejam duvidosas ou até inconscientes. Para os professores, toda aula que inclui alguma manipulação empírica é considerada como aula experimental. Como conclusão, os autores do artigo afirmam que o construtivismo não está exatamente na atividade que o professor apresenta, mas no modo como ele a conduz em sala de aula.

## 11. Utilização de experimento com aparato físico na Educação a Distância

Fazem parte dessa categoria 02 trabalhos (1,6%). O primeiro busca investigar a possibilidade de se construir um laboratório de Ensino de Física totalmente controlado remotamente com vistas a apoiar cursos de formação inicial e continuada de professores ministrados a distância. Com o desenvolvimento da pesquisa, os autores apontam que a construção bem sucedida de um protótipo de atividade experimental controlado remotamente torna viável a construção, com relativa facilidade, de um programa para a realização de cursos de Física experimental ministrados a distância. O outro artigo apresenta o desenvolvimento de um sistema de instrumentação virtual que possibilita a prática experimental a distância mediante a internet. As conclusões apontam que a ferramenta construída possui um alto grau de aplicabilidade na educação a distância.

## 12. Relação entre teorias de ensino e aprendizagem e a utilização de experimento com aparato físico no Ensino de Física

Dois artigos (1,6%) fazem parte dessa categoria. Um deles procura caracterizar as perspectivas de ensino e de aprendizagem de professores de Ciências Físico-Químicas da Educação Básica, analisando o trabalho experimental que desenvolvem e as formas de o avaliar. Constatou-se que não é frequente o uso de experimentos realizados mediante a utilização de aparatos físicos e, quando esse é utilizado, apresenta um caráter verificativo e/ou demonstrativo. Além disso, constatou-se que os professores demonstram dificuldades na avaliação das

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aprendizagens dos alunos. Essas constatações evidenciaram que a perspectiva de ensino e de aprendizagem desses professores é coerente com a perspectiva tradicional, ou seja, baseada na transmissão e recepção/memorização de informações. O outro artigo busca analisar a implicação da inserção da teoria sociointeracionista em atividades que tem por base o experimento, no âmbito do Laboratório de Física básica, no curso de graduação de Geofísica. Nesse contexto foram implementados roteiros abertos e contextualizados conforme curso de graduação. Os roteiros foram embasados na teoria sociointeracionista de Vygotsky. Os resultados dessa investigação indicam que a implementação de roteiros mediados por essa teoria promoveu uma melhor aprendizagem por parte dos alunos, assim como proporcionou o desenvolvimento de habilidades e atitudes científicas.

## 13. Discurso no âmbito de recomendações oficiais sobre a utilização de experimento com aparato físico no ensino

Essa categoria é composta por apenas 01 artigo (0,8%), que busca apresentar uma revisão das recomendações oficiais (Orientações Curriculares e Parâmetros Curriculares Nacionais) sobre o ensino científico contemporâneo de nível médio, especialmente no que se refere ao uso da experimentação, assim como uma revisão dos escritos de autores que abordam a utilização da pesquisa no Ensino de Ciências. A partir das prescrições apresentadas nesses documentos, tentou-se encontrar um ponto de convergência entre o que se tem escrito sobre a educação pela pesquisa e o uso de experimento didático-científico no Ensino de Física. As considerações teóricas foram complementadas por informações coletadas em uma oficina composta por uma sequência de encontros realizados com uma turma de Ensino Médio de uma escola pública estadual. Mediante a análise dos documentos e das informações coletadas nas oficinas, os autores afirmam não ter encontrado qualquer contradição ou incompatibilidade entre o uso de experimentos no contexto escolar e a educação pela pesquisa. Pelo contrário, nota-se que a utilização de experimentos no contexto de uma educação baseada na pesquisa, parece produzir benefícios em termos de aprendizagem.

## 14. Avaliação da qualidade de experimento com aparato físico desenvolvido no Ensino de Física

Um artigo (0,8%) compõe essa categoria, o qual busca incentivar professores e futuros docentes a investigarem as razões do mau funcionamento de um experimento. Nesse sentido, os autores salientam que mesmo em materiais didáticos que passam por certo controle de qualidade como os Cadernos dos Professores disponibilizados pela Secretaria de Educação do Estado de São Paulo e os Livros Didáticos, pode-se encontrar roteiros inadequados de atividades que tem por base um experimento. Por fim, os autores recomendam que esses materiais sejam considerados como auxiliares no trabalho didático-pedagógico desenvolvido no contexto escolar, e não como materiais que ditam o que deve ser feito em sala de aula.

## Considerações Finais

A quantidade de páginas estipulada para esse texto limita as discussões que poderiam ser feitas, principalmente no que se refere às possíveis coerências entre as intenções de pesquisa e as conclusões construídas no âmbito dos artigos que compõem cada categoria, já que entendemos que a conclusões de um trabalho deve ter um vínculo básico com o objetivo da investigação.

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Percebemos, com este trabalho de revisão de literatura, que há uma variedade relativamente grande de focos de pesquisa privilegiados pelos pesquisadores em Ensino de Ciências, em particular, em Ensino de Física, no que se refere à temática 'experimento realizado mediante a utilização de aparatos físicos'. Destacamos o interesse de pesquisadores em apresentar propostas de experimentos para o estudo de elementos do campo conceitual da Física. Em contrapartida, percebemos que essas produções pouco se dedicam a discutir os fundamentos dessa sugestão, o que faz com que a contribuição para o desenvolvimento de discussões mais conceituais a respeito do uso da experimentação em aulas de Física seja relativamente baixa.

As conclusões/considerações finais das produções, em geral, pouco contribuem para maiores discussões sobre as possíveis potencialidades do uso da experimentação no contexto escolar. Muitas investigações reafirmam as intenções de pesquisa no item de finalização do artigo ou reduzem esse item à apresentação dos procedimentos experimentais adotados e/ou dos resultados obtidos com tal atividade. Além do mais, ainda identificamos a utilização de proposições gerais e já recorrentes na área a respeito da utilização do experimento no ensino, tais como: 'auxilia na aprendizagem dos alunos', 'tem potencial para ser utilizado no ensino', 'contribui para o ensino de conceitos...', 'motiva os alunos'.

Muitos trabalhos utilizam como argumento o possível caráter motivador do experimento para indicar a relevância desse recurso no contexto escolar. Porém, devemos questionar esse aspecto. Investigações realizadas há mais de duas décadas já indicam que não faz sentido utilizar o experimento apenas como um meio para motivar os estudantes (HODSON 1994; LEITE, 2000), afinal, as atividades experimentais não são vistas do mesmo modo por todos os alunos. Soma-se a isso, que qualquer outro recurso didático também pode contribuir para motivar os estudantes.

Esta investigação nos permitiu ter um panorama das produções que tratam sobre experimento com aparato físico na área de Ensino de Física, publicadas em periódicos nacionais. Por outro lado, essas pesquisas não nos oferecem, em geral, aportes sustentáveis que possam contribuir efetivamente com ouras investigações sobre experimentação.

## Referências

BARBERÁ, O.; VALDÉS, P. El trabajo práctico en la enseñanza de las ciências: una revisión. Enseñanza de las Ciências . Barcelona, v.14, n.3, 1996.

HODSON, D. Hacia um enfoque más crítico del trabajo de laboratorio. Enseñanza de las ciências . Barcelona, v. 12, n. 3, 1994.

LEITE, L. O trabalho laboratorial e a avaliação das aprendizagens dos alunos. In Sequeira, M. et al. (org.). Trabalho prático e experimental na educação em Ciências . Braga: Universidade do Minho, 2000.

LOPES, J. Bernardino. Aprender e Ensinar Física . Lisboa: Fundação Calouste Gulbekian, Fundação para a Ciência e a Tecnologia/MCES, 2004. (Coleção 'Textos universitários de Ciências Sociais e Humanas'). ISBN 972-31-1079-2.

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