ENSINO E APRENDIZAGEM DE FÍSICA, ATRAVÉS DE EXPERIMENTOS QUALITATIVOS COM MATERIAIS DE BAIXO CUSTO.

## ENSINO E APRENDIZAGEM DE FÍSICA, ATRAVÉS DE EXPERIMENTOS QUALITATIVOS COM MATERIAIS DE BAIXO CUSTO.

## Janaina Maria da Silva Chaves , José Magno Xavier Sá , Fabio Alessandro 1 2 Rolemberg Silva 3

1 Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará/Departamento de Física, Janahchaves@hotmail.com

Resumo : A utilização de atividades experimentais como recurso metodológico garante a possibilidade para que os alunos possam entender de uma melhor forma os fenômenos naturais, ao passo que o acompanhamento da evolução do processo científico deve estar acompanhado da união entre teoria e prática, só assim, espera-se ajudar o desenvolvimento cognitivo do aluno na construção do conhecimento. Neste estudo foram utilizados experimentos confeccionados com materiais de baixo custo como recurso para melhoria do processo de ensino e aprendizagem de física em turmas de 1º e 3° ano do ensino Médio, de uma escola publica Marabá-PA, todos os elementos trabalhados dentro da proposta apresentada pelos PCN's. Para avaliar o desenvolvimento dos alunos foram aplicados questionários antes e após as apresentações do conteúdo, com a utilização do método proposto, com o intuito de comparar a trajetória de rendimento desses alunos. Foi constatado que houve um aumento no rendimento escolar significativo nas turmas, evidenciado pelo ganho de rendimento de 0,41 na turma do 1º ano e 0,50 na turma do 3º ano. Pode-se constatar com esse trabalho que a experimentação é sem duvida uma contribuição para um ensino significativo e que proporciona o desenvolvimento dos alunos, fazendo com que essa interação seja um elemento fundamental para a formação completa do educando.

Palavras-chave : Experimentos, ensino significativo e desenvolvimento cognitivo.

## 1-Introdução

A experimentação é sem dúvida uma boa maneira de ensinar física, porem ela não está muito presente em nossas escolas, as atividades pedagógicas experimentais não permeiam o ambiente escolar por vários motivos, entre eles, a limitação do professor devido ao excesso de carga horária, às vezes, por falta de conhecimento, ou até por falta de empenho em sua profissão (BORGES, 2002). A ciência continua sendo apresentada, na maior parte das vezes, apenas através de fórmulas, definições e exercícios padronizados, esta tônica subtrai do ensino de física elementos importantes, como a formação de diversas habilidades e competências, o que dificulta a percepção global dos conceitos, além de, do ponto de vista emocional, afastando o aluno do interesse pelo conhecimento científico (SANTOS e CASTELO, 2013).

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Tendo em vista que os conhecimentos de Física são essenciais para o entendimento de situações corriqueiras, e que o estudo desta está intimamente ligado à necessidade inerente do ser humano que é conhecer o mundo em que vive e as soluções para determinados problemas, podemos considerar que o projeto 'ENSINO E APRENDIZAGEM DE FÍSICA, ATRAVÉS DE EXPERIMENTOS QUALITATIVOS COM MATERIAIS DE BAIXO CUSTO' atende a todas essas especificidades, cujo objetivo está pautado em fazer com que o alunado por intermédio dos experimentos consiga internalizar suas dúvidas, e também o conhecimento empírico (trazidos de fora do ambiente escolar), ou seja, a sua bagagem cultural, seu conhecimento de mundo e (co) relacionar as experiências vividas em sala de aula com sua realidade.

Neste trabalho buscou-se a partir de uma metodologia mais interativa, envolvendo os alunos no desenvolvimento das atividades do processo ensino e aprendizagem, e obter um diagnóstico do conhecimento absorvido, através da percepção do aluno no confronto entre a abordagem do ensino de física do ponto de vista da pedagogia tradicional e uma abordagem mais cognitiva, onde a experimentação irá ajudar o desenvolvimento do aluno na construção do conhecimento.

## 2-Metodologia

A metodologia aplicada neste projeto teve cunho diagnóstico e operacional, em que, foram obtidos dados qualitativos e quantitativos da pesquisa aplicada com a intenção de analisar o desenvolvimento da prática pedagógica do ensino de física em uma escola da rede municipal de ensino médio da cidade de Marabá - Pará Brasil.

Para o desenvolvimento da pesquisa, inicialmente foi realizado um levantamento bibliográfico em que foi apurado resultados de pesquisas nacionais e internacionais sobre o uso de métodos interativos no ensino de física. Este levantamento permitiu identificar outras pesquisas relacionadas ao ensino, além de indicar fatores considerados relevantes no uso de experimentos. Em seguida, foram aplicadas algumas ações com a participação em conjunto com o professor titular da disciplina na escola. Durante o período em que o trabalho foi desenvolvido, principalmente nas turmas do primeiro ano e do terceiro ano do ensino médio, foram

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tratados os temas Movimento: variações e conservações' e 'Equipamentos eletromagnéticos e telecomunicações'.

Após o planejamento das aulas, conforme a execução dos planos de aulas, as atividades em sala de aula partiram com a aplicação de um questionário inicial diagnóstico de quatro (04) questões (em anexo), e para cada questão existia 04 (quatro) alternativas de múltipla escolha, tendo como resposta apenas uma alternativa correta. No questionário havia somente perguntas conceituais para avaliar os conhecimentos prévios dos alunos, sobre o tema, que iriam ser abordados durante a aula. Esse questionário foi utilizado para o levantamento dos dados e, o conhecimento pré-existentes dos discentes com o assunto proposto, ao final, após a abordagem do assunto, utilizando o modelo didático proposto, foi aplicado o mesmo questionário para avaliação, pós-conhecimento, do desempenho dos alunos sobre o assunto, chegando na discussão sobre o objetivo desse trabalho.

Durante a exposição do conteúdo, logo após a aplicação do primeiro questionário, os fenômenos em cada turma foram apresentados de acordo como postulado pelos Parâmetros Curriculares Nacional de Física. Neste momento foram validos os recursos tecnológicos como o Data Show, para a apresentação dos conteúdos em slides , ao tempo em que eram demonstrados, por meio dos experimentos confeccionados a partir de materiais de baixo custo, o conteúdo experimental, objetivando a visualização do fenômeno descrito na aula teórica, neste momento cada aluno acompanhava com o roteiro a descrição do experimento. Nessa relação, o aluno tinha a oportunidade de associar o conteúdo teórico com a apresentação fenomenológica, de forma a materializar o conhecimento para o entendimento do mundo real, demonstrando ainda, como aproveitar o conhecimento no dia-a-dia.

No intento de que os alunos consigam absorver o conteúdo de forma sistêmica, após a abordagem deste último, além de utilizar os experimentos como instrumento fixador de ideias, foi utilizado ainda, ao final de cada apresentação um mapa conceitual, sendo este o resumo geral de toda aula apresentada, representado por tópicos que são colocados em uma sequencia hierarquizada com interligações necessárias, é também uma ferramenta indispensável, pois define o objetivo principal do conteúdo, permitindo identificação de conceitos mal compreendidos pelos alunos, reforçando assim sua compreensão.

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Ao final das atividades, com os questionários aplicados no início e no fim, foram analisados o desempenho dos alunos de acordo com as suas respostas, e, portanto a avaliação da evolução do conhecimento. Pensou-se em utilizar esse tipo de abordagem com os alunos, por ser dinâmico, e com o intento, é claro, de que os alunos pudessem estar mais focados nas aulas, para conseguir absorver de maneira mais eficaz os conceitos apresentados.

## 2.1-Coleta de dados

Para analisar o desempenho das turmas foi utilizada uma ferramenta matemática conhecida por ganho normalizado que foi empregada por Hake em 1998 (SILVAL et. al, 2009), A equação 1, a seguir, define a grandeza ganho utilizada na analise dos resultados:

Equação 1.

Na equação 1, os valores das variáveis pós e pré são expressas em valor percentual. Esses valores foram obtidos a partir da proporção da quantidade de acertos dos alunos nos questionários aplicados antes e depois da abordagem do conteúdo, segundo a proposta do trabalho. O principal mérito do ganho normalizado é sua invariância para diferentes resultados de pré-questionário, dependendo somente do método de instrução utilizado (BARROS et. al, 2004).

## 3-Resultados e discussões

Nesta secção serão apresentados através de gráficos os resultados obtidos no pré e pós-questionários que foram aplicados na 1ª e 3ª ano do nível médio. O gráfico 1, a seguir, mostra a proporção de acertos do questionário aplicado antes [A] e depois [P] da abordagem do conteúdo proposto na disciplina de física do 3º ano, em que utilizamos um período de 10 horas/aula para apresentar o conteúdo que tratava dos 'Equipamentos eletromagnéticos e telecomunicações'.

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Gráfico 1- Evolução observada na aplicação dos questionários [A] e [P].

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No gráfico 1 podemos avaliar que os rendimentos dos questionários com a aplicação da pesquisa passaram de uma proporção de 24%, para uma proporção de 62%. Com esse resultado, para a turma do 3º ano obteve-se um ganho de 0,50.

O gráfico 2, a seguir, mostra a proporção de acertos do questionário aplicado antes [A] e depois [P] da abordagem do conteúdo proposto na disciplina de física do 1º ano, em que utilizamos um período de 10 horas/aula para apresentar o conteúdo que tratava 'Movimento: variações e conservações'.

Gráfico 3Evolução observada na aplicação dos questionários [A] e [P].

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No gráfico 2 podemos avaliar que os rendimentos dos questionários com a aplicação da pesquisa passaram de uma proporção de 34%, para uma proporção de 61%. Com esse resultado, para a turma do 1º ano obteve-se um ganho de 0,41.

A partir dos resultados apresentados pelo ganho nas duas turmas pode-se perceber uma evolução do aproveitamento dos conteúdos pelos alunos. Na turma do 3º ano o aproveitamento um ganho de 0,50 e na turma do 1º ano um ganho de 0,41.

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Desta forma, fica claro que com a atuação da proposta do trabalho pode-se verificar uma maior interação com os conteúdos devido à participação de todos com a dinâmica da aula. Os alunos se mostraram muito interessados em participar do desenvolvimento das experiências, se tornaram questionadores e influenciaram bastante para obtenção destes resultados.

## 4- Conclusões

A análise estatística dos dados deste trabalho mostra uma evolução do desempenho dos alunos, evidenciando a relação entre uma abordagem interativa, cognitiva e a abordagem do conteúdo num método tradicional. Foi verificado que no método interativo o desempenho foi superior em comparação com os dos métodos tradicionais. É importante citar que há vários tipos de métodos interativos que pode ser inserido em sala de aula, como por exemplo, atividades em grupos e experimentos de baixo custo, como os que foram utilizados nessa pesquisa. Desta forma, pode-se comparar, por exemplo, o ganho normalizado obtido neste trabalho com o ganho encontrado no artigo de (SILVAL et al, 2009) que foi de 0,27 para as turmas que tiveram o engajamento interativo, onde ele utilizava atividades em grupo dentro de sala de aula.

Considerando alguns trabalhos, como o de (FREITAS, 2010), em que ele concluiu que para a afirmação do cognitivo de um determinado assunto, é necessário a implementação de laboratórios, principalmente os que utilizam materiais de baixo custo, com materiais alternativos, que possibilitem a construção e o manuseio dos experimentos pelos alunos reproduzindo os conceitos teóricos, valorizando o trabalho dos entes envolvidos no processo, tornando o ensino mais atrativo e emocionante.

Conclui-se que a experimentação é sem duvida uma contribuição para um ensino significativo e que proporciona o desenvolvimento dos alunos, fazendo com que essa interação seja um elemento fundamental para a formação completa do educando.

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Questionários aplicados nas turmas do 1º e 3º ano para avaliação da aplicação da pesquisa

## Turma do 1º ano

- 1) (Ufmg 1997) A figura mostra três engrenagens, E1, E2 e E3, fixas pelos seus centros, e de raios, R1 ,R2 e R3, respectivamente. A relação entre os raios é R1 = R3 &lt;R2. A engrenagem da esquerda (E1) gira no sentido horário com período T1. Sendo T2 e T3 os períodos de E2 e E3, respectivamente, pode-se afirmar que as engrenagens vão girar de tal maneira que.
- a) T1 = T2 = T3, com E3 girando em sentido contrário a E1.
- b) T1 = T3 ≠ T2, com E3 girando em sentido contrário a E1.
- c) T1 = T2 = T3, com E3 girando no mesmo sentido que E1.
- d) T1 = T3 ≠ T2, com E3 girando no mesmo sentido que E1.

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- 2) A bicicleta possui uma corrente que liga uma coroa dentada dianteira (D) movimentada pelos pedais, a uma coroa localizada no eixo da roda traseira (T). O rendimento da roda traseira depende do tamanho relativo das coroas. Dos esquemas das coroas representadas a seguir, a roda traseira que dá o maior número de voltas por pedaladas é:

a)

b) c) d)

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- 3) Dois pontos A e B situam-se respectivamente a 20 cm e 30 cm do eixo de rotação da roda de um automóvel em movimento uniforme. É possível afirmar que:
- a) O período do movimento de A é menor que o de B.
- b) A frequência do movimento de A é maior que a de B.
- c) A velocidade angular do movimento de B é maior que a de A.
- d) As velocidades angulares de A e B são iguais.
- 4) A bicicleta, com um sistema constituído por pedal, coroa, catraca e corrente, exemplifica a transmissão de um movimento circular. Pode-se afirmar que, quando se imprime aos pedais da bicicleta um movimento circular uniforme,
- I. O movimento circular do pedal é transmitido à coroa com a mesma velocidade angular.
- II. A velocidade angular da coroa é igual à velocidade linear na extremidade da catraca.
- III. Cada volta do pedal corresponde a duas voltas da roda traseira, quando a coroa tem diâmetro duas vezes maior que o da catraca.

Está correto o contido em, apenas.

- a) I. b) II. c) III. d) I e III

## Turma do 3º ano

- 1) Dois corpos, A e B, de materiais diferentes, inicialmente nêutrons e isolados de outros corpos, são atraídos entre si. Após o atrito, observamos que:
- (a) Uma fica eletrizada positivamente e o outro continua neutro.
- (b) Um fica eletrizado negativamente e o outro continua neutro.
- (c) Ambos ficam eletrizados negativamente.
- (d) Um fica eletrizado negativamente e outro positivamente.
- 2) (UEL) É conhecido que 'cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem'.
- Dispõe-se de quatro pequenas esferas metálicas A, B, C, e D. Verifica-se que A repele B, que A atrai C, que C repele D e que D esta carregada positivamente. Pode-se concluir corretamente que:
- a) C está carregada negativamente
- b) A e C tem o mesmo sinal.
- c) A e B estão carregadas positivamente.

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- d) B tem carga negativa.
- 3) (UNIFESP) Uma estudante observou que, ao colocar sobre uma mesa horizontal três pêndulos eletrostáticos idênticos, esquisitamente entre si, como se cada um ocupasse o vértice de um triangulo equilátero, as esferas dos pêndulos se atraíram mutuamente. Sendo as três esferas metálicas, a estudante poderia conclui corretamente que:
- a) as três esferas estavam eletrizadas com cargas de mesmo sinal
- b) duas esferas estavam eletrizadas com cargas de mesmo sinal e uma carga de sinal oposto.
- c) duas esferas estavam eletrizadas com cargas de mesmo sinal e uma neutra
- d) esferas estavam eletrizadas com cargas de sinais opostos e uma neutra.
- 5) (UFSE) Um eletroscópio é carregado negativamente e, como consequência, suas lâminas se afastam, como indica a figura a baixo.

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Observa-se que, sem que algo se aproxime do eletroscópio, suas laminas aos pouco vão se fechando. Uma explicação possível para esse fato seria que essas lâminas com tempo:

- a) Absorvem nêutrons do ar.
- b) Absorvem elétrons do ar.
- c) Perdem nêutrons para o ar.
- d) Perdem elétrons para o ar.

## Referências Bibliográficas

BORGES, A. Tarciso. Novos Rumos para o Laboratório Escolar de Ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Minas Gerais, V. 19, n 3, p. 291-313, dez 2002.

SANTOS, Jenison Ferreira; CASTELO, Weimar Silva. O LABORATÓRIO DE FÍSICA NAS ESCOLAS PUBLICAS DE ENSINO MÉDIO DE PALMASTOCANTINS. 4º Jornada de Iniciação Cientifica e extensão, Palmas-TO 2013..

SILVAL, T. H.; SILVA, G. S. F e MANSOR M. O uso de inventário dos conceitos de força para analise das concepções de mecânica Newtoniana de alunos de licenciatura em Física. In XVIII SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICASNEF, Vitória-ES. 2009. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/snef/xiii/sys/resumos/to 451-2. pdf&gt; acesso em: 10 de agosto de 2011.

BARROS, J. A., SILVA, G. S. F., TAGLIATI, J. R., REMOLD, J. Engajamento interativo no curso de física I da UFJF. Revista Brasileira de ensino de Física . SBF, v 26, n 1, p 63-69, 2004.

FREITAS, Francisco Wagner Lisboa. Análise dos conceitos de aceleração, gravidade e força peso, apresentado nos livros de Física selecionados pelo MEC . 2010. 56p. Monografia (Centro de Ciências e tecnologia da Universidade do Ceará) - Curso de Física Licenciatura Plena, Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, 2010.

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