UMA PROPOSTA METODOLÓGICA PARA O DESENVOLVIMENTO DE CONCEITOS SOBRE O ÁTOMO NA APRENDIZAGEM DA ELÉTRICA

## UMA PROPOSTA METODOLÓGICA PARA O DESENVOLVIMENTO DE CONCEITOS SOBRE O ÁTOMO NA APRENDIZAGEM DA ELÉTRICA

Luana Damiane Hurko 1 , Eduardo Rengel , Mauro César Rufino , Lauro Luiz 2 3 Samojeden 4 , Sérgio Camargo 5

- 1 Universidade Federal do Paraná/Bolsista de Iniciação a Docência, luanahurko@gmail.com

## Resumo

Este projeto teve como principal objetivo desenvolver de conceitos relevantes sobre o átomo para análise e interpretação de fenômenos elétricos, tendo como referência a Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel. A proposta foi desenvolvida no âmbito do PIBID de Física da UFPR, em uma turma do terceiro ano do Ensino Médio de um Colégio da Rede Pública Estadual do Paraná, na cidade de Curitiba, que adota o sistema de blocos. Como forma de investigação das concepções prévias dos alunos sobre o átomo e sua relação com fenômenos elétricos, foi aplicado um questionário. Em seguida, foi desenvolvida uma sequência de aulas com enfoque histórico que abordava a evolução dos modelos atômicos. Após estudos iniciais dos conteúdos de elétrica, foram elaboradas questões para um teste avaliativo da disciplina, onde estas buscavam verificar se os alunos conseguiam estabelecer relações entre o átomo e a eletricidade. Ao fim do semestre, contamos com a disponibilidade de duas aulas para mais uma intervenção, a qual contou com uma atividade lúdica sobre corrente elétrica e os principais elementos de um circuito. São apresentadas análises de duas questões do questionário prévio e de uma questão do teste, assim como reflexões sobre os resultados.

Palavras-chave : Ensino de Física, Modelos Atômicos, Enfoque Histórico, Aprendizagem Significativa.

## Introdução

No ensino de Física é fundamental a construção do saber através da análise e discussão dos fatos históricos, nos quais as teorias e modelos foram criados. A partir do entendimento da evolução das teorias e modelos científicos, espera-se que os educandos compreendam o processo da construção do conhecimento e sejam estimulados a desenvolver hábitos de investigação e pesquisa, para uma atuação crítica no meio em que vivem.

Os conhecimentos no campo da elétrica, por sua vez, estabelecem relações de fundamental importância com os conhecimentos sobre o modelo atômico e a estrutura da matéria. Torna-se pertinente ter clara compreensão acerca do átomo à medida que esta pode facilitar a aprendizagem dos fenômenos elétricos, no momento em que estes são abordados.

A partir desta ideia, foi planejada uma sequência de aulas com enfoque na história dos modelos atômicos, tendo como base as ideias de subsunçor e

organizadores prévios da Teoria de Aprendizagem Significativa de Ausubel. O objetivo foi desenvolver, nos alunos, conceitos relevantes a respeito do átomo para facilitar a posterior aprendizagem dos conteúdos de eletricidade, contribuindo também para o desenvolvimento da capacidade de abstração e compreensão da construção do conhecimento científico. Esta proposta de aulas foi aplicada no âmbito do Programa Institucional de Bolsa a Iniciação a Docência (PIBID) da UFPR em um colégio da rede pública estadual de Curitiba, para uma turma da 3ª série do Ensino Médio, no início do segundo semestre do ano de 2013 e que adota o sistema de blocos.

Esta sequência de aulas está fundamentada de acordo com as expectativas 64 e 65 do Caderno de Expectativas de Aprendizagem do Estado do Paraná:

- '64. Compreenda os modelos concebidos para o átomo como uma possibilidade de interpretação da natureza da matéria, tendo em vista a ciência como um processo histórico e em construção e como uma tentativa humana de representação e entendimento da realidade em diferentes momentos históricos, concebendo o átomo como divisível e não como constituinte elementar da matéria.
- 65. Compreenda a estrutura da matéria em termos de partículas elementares, identificando o que e quais são essas partículas e classificando-as segundo seus atributos físicos, por exemplo, carga, massa e spin.' (PARANÁ, 2012).

Serão apresentados uma breve descrição das atividades desenvolvidas nas aulas e uma análise de respostas dos alunos a questões.

## Revisão de literatura

## O Enfoque Histórico no Ensino de Física

Durante muito tempo se pensa e se estuda sobre a estrutura da matéria, sendo que, o contexto histórico em que cada pensador vive, influencia nas ideias desenvolvidas por eles. Abordar a história do desenvolvimento do átomo se torna importante para que o aluno compreenda a evolução das ideias e conceitos utilizados no estudo da eletricidade, contribuindo também para a percepção de um conhecimento construído pelo homem de forma não linear.

De acordo com as Orientações Curriculares para o Ensino Médio, a utilização do enfoque histórico no Ensino de Física 'permite [...] compreender a construção do conhecimento físico como um processo histórico, em estreita relação com as condições sociais, políticas e econômicas de uma determinada época' (BRASIL, 2006, p. 64).

## A Aprendizagem Significativa de Ausubel

Para Ausubel, a aprendizagem significativa de um conceito depende fundamentalmente de conhecimentos específicos já existentes na estrutura cognitiva, sendo esses denominados subsunçores . O processo, segundo ele, ' ocorre quando a nova informação ancora-se em subsunçores relevantes preexistentes na estrutura cognitiva de quem aprende ' ( apud MOREIRA; MASINI, 2006, p. 17).

A utilização de organizadores prévios é recomendada por Ausubel para o desenvolvimento de subsunçores, facilitando a aprendizagem seguinte.

Organizadores prévios são materiais apresentados antes do material a ser aprendido e seu uso é proposto por Ausubel como estratégia para ' manipular a estrutura cognitiva a fim de facilitar a aprendizagem significativa ' ( apud MOREIRA; MASINI, 2006, p. 21).

Embora o principal objetivo da proposta de aulas tenha sido desenvolver conceitos relevantes sobre o átomo, a fim de facilitar a aprendizagem significativa do conteúdo de eletricidade, ela não é um organizador prévio, pois não contempla todas as suas características.

## Metodologia

Após estabelecimento dos objetivos, foram planejadas e ministradas várias atividades. Para o início das intervenções, foi elaborado um questionário com quatro perguntas sobre a constituição da matéria e o átomo, como forma de investigar as concepções prévias dos alunos. As questões foram apresentadas em três folhas separadas, para que o enunciado de uma questão não influenciasse na resposta de outra.

Na aula seguinte, inicialmente foi utilizado um texto produzido pelos bolsistas, abordando o contexto histórico, assim como as principais ideias de Empédocles sobre a constituição da matéria. Como material de apoio para a elaboração do texto, foram utilizados os trabalhos de Baptista (2003), Fernandes (2013) e Russell (1967). Após a leitura em conjunto com a turma, sendo que as cadeiras estavam dispostas em círculo, a aula foi conduzida para a discussão das diversas concepções dos alunos sobre o assunto. Ao finalizarmos a discussão, foi proposto um trabalho em grupo, que teve como objetivo a compreensão do desenvolvimento dos modelos atômicos. Cada grupo foi responsável por elaborar uma apresentação os quais tinham os seguintes temas: os modelos atômicos de Leucipo e Demócrito, Dalton, Thomson, Rutherford / Nagaoka e Bohr, assim como um sexto grupo responsável por descrever os principais eventos históricos entre os séculos IV a.C. e XVIII d.C.. Entre outros critérios de avaliação, foi solicitada aos alunos uma apresentação diferenciada, por exemplo, com música ou teatro. As duas aulas seguintes foram desenvolvidas no laboratório de informática, sendo destinadas ao planejamento das apresentações, sob orientação dos bolsistas envolvidos no projeto e do professor que utilizaram como fundamentação o trabalho de Melzer (2012).

Após as apresentações dos grupos, percebemos a necessidade em adicionar uma aula com relação ao planejamento inicial. Ela teve como objetivo principal esclarecer a diferença entre átomos, moléculas e células, pois a partir de algumas respostas presentes no questionário prévio e da participação oral, alguns alunos confundiam estes três conceitos. Outro motivo para a adição desta aula foi a de elucidar as principais características de cada modelo atômico.

Com a finalidade de inserção de um tópico de Física Moderna no projeto, foi elaborado pelos bolsistas um texto que tratava das principais características de um sistema quântico e o atual modelo atômico baseado no trabalho de Silva (2013), abordando este tema apenas de forma conceitual.

Como forma de feedback das intervenções, foi solicitado aos alunos que elaborassem um texto, buscando refletir sobre a evolução dos modelos e de sua

importância para o desenvolvimento de novas tecnologias e as mudanças ocorridas na sociedade.

Após duas semanas de aulas sem intervenção dos bolsistas, foi realizada a primeira avaliação escrita da disciplina na forma de teste. Nela foram inseridas três questões com o objetivo de verificar se os alunos conseguiam estabelecer relações entre os modelos atômicos e os fenômenos elétricos estudados até aquele momento.

Ao final do semestre, foi realizada uma última intervenção que teve como objetivo a compreensão do fenômeno corrente elétrica, assim como o funcionamento de componentes básicos de um circuito, como resistor, capacitor e fonte de F.E.M. Esta atividade foi representada de forma lúdica, tendo como base o vídeo 'Episódio 07 -Eletricidade (O Mundo de Beakman)', disponível no link <https://www.youtube.com/watch?v=KEJaw10Na1g> acessado em 10/10/2013. Durante a atividade os alunos, bolsistas e o professor formaram um círculo, simulando o fio condutor de um circuito e três alunos desempenharam o papel dos componentes. Para representar elétrons circulando, utilizamos bolas de basquete. O aluno responsável por interpretar a fonte de F.E.M., iniciava o movimento das cargas, o resistor tentava impedir a passagem das bolas para outros alunos, enquanto o do capacitor as armazenava em um recipiente.

As intervenções realizadas pelos bolsistas nesta turma totalizaram treze horas-aula, havendo várias mudanças no planejamento inicial, buscando adequar-se as especificidades da turma quanto ao desenvolvimento da proposta.

## Resultados

Concluindo a proposta, analisamos as respostas obtidas anterior e posteriormente às intervenções utilizando como argumento Análise de Conteúdo de Bardin (1977).

As concepções sobre átomo presentes com maior frequência na segunda questão do questionário prévio, 'Exponha aqui seu conhecimento sobre átomo, da forma que considerar melhor (desenho, gráfico, esquema, texto, etc).' , foram dispostas na Figura 01.

Figura 01: Categorias: A) Núcleo neutro e cargas em órbita; B) Partícula; C) Conceitos relacionados à Química; D) Célula; E) Menor parte da matéria; F) Outros.

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As repostas que ocorreram com maior frequência, relacionavam o átomo como sendo uma partícula, assim como conceitos comumente estudados na disciplina de química. Citamos como exemplo a seguinte frase inserida nesta categoria:

'Átomo seria em forma de molécula, com grande concentração de gás O2'.

Na categoria 'Outros' foram inseridas respostas que não se enquadravam e/ou que não foi possível clara interpretação por parte dos bolsistas. A Figura 1 representa um exemplo de resposta para a categoria 'Outros'.

Figura 02: Exemplo de resposta presente na categoria "Outros".

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A questão número quatro do questionário prévio, 'Você acha que existe relação entre fenômenos elétricos e os átomos? Se sim, dê um exemplo e explique essa relação. Caso contrário, justifique sua posição.' , solicitava que o aluno se posicionasse se há relação entre fenômenos elétricos e os átomos. As categorias de repostas para esta são apresentadas na Figura 03.

Figura 03: Categorias: A) Sim, não explicou; B) Sim, diferencia partes positivas e negativas; C) Sim, cita exemplo; D) Sim, relacionam com energia; E)Sim, outros; F) Não; G) Não sei/Em branco.

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Grande parte da turma defendeu que há relação entre fenômenos elétricos e os átomos. Dentre eles, oito alunos buscaram justificar esta relação diferenciando 'partes positivas e negativas no átomo'. Quatro alunos afirmaram não existir relação entre átomos e a elétrica, como exemplo, citamos a seguinte resposta:

'Não. Pois a eletricidade está mais ligado a terra e outros elementos, enquanto os átomos estão mais no espaço e no ar.'.

Observando as ideias expressas neste primeiro questionário, foi possível perceber que vários alunos diferenciavam erroneamente, do ponto de vista científico, os conceitos de átomo, molécula e célula.

Em uma das questões elaboradas para o teste aplicado pelo professor, após as intervenções, tinha como objetivo verificar se o aluno relacionava seus conhecimentos sobre a estrutura atômica com seus estudos iniciais sobre fenômenos elétricos. A Figura 04, expresso em percentagem, apresenta as categorias obtidas das respostas para esta questão.

Figura 04: Porcentagem das categorias de respostas obtidas para a questão: 'Estudamos que o átomo constitui a matéria, ou seja, tudo que conhecemos. Portanto entender o átomo é fundamental para compreender vários fenômenos elétricos. Com base nos estudos iniciais em elétrica, que conceitos do átomo se relacionam com conceitos da eletricidade?'.

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Observamos que 55,56% responderam não saber ou deixaram em branco. Entretanto, verificou-se que 37,04% dos alunos que realizaram o teste diferenciavam partes positivas e negativas e situando-as na estrutura atômica, assim como também estabeleceram relação com a elétrica. Um exemplo para esta categoria é citado a seguir.

'Pois o átomo é eletricamente carregado, seja de prótons (+) ou elétrons (-). Possui também os nêutrons para que possa haver equilíbrio. O estudo do átomo é importante na elétrica, pois são essas variações de prótons e elétrons que faz com que as coisas sejam elétricas ou não.'.

Embora a questão não colocasse em dúvida a relação do átomo com fenômenos elétricos, nota-se que nenhum aluno demonstrou negá-la.

## Considerações Finais

O enfoque escolhido para a sequência de aulas se mostrou parcialmente apropriado para a turma, pois, assim como outros professores já haviam relatado, ela demonstrava pouco interesse diante de abordagens pouco tradicionais, que exigiam por parte dos alunos maior reflexão e participação durante as discussões.

Tendo como base as ideias expressas nas respostas do questionário prévio, notou-se a necessidade de acrescentar ao planejamento uma intervenção que buscasse esclarecer a diferença entre átomo, molécula e célula, portanto, o tempo estimado para o desenvolvimento das atividades não foi correspondido.

Analisando a alta percentagem de alunos que não souberam e/ou não responderam a questão presente no teste, percebemos que, possivelmente, a turma ainda apresentava resistência à abordagem reflexiva dos conteúdos, quanto às atividades que envolviam discussões em sala, elaboração de texto e de respostas para questões discursivas que exigiam interpretação de enunciados contextualizados.

A atividade lúdica que simulava um circuito elétrico, por outro lado, mostrouse ser mais adequada às características da turma. Durante sua realização, os alunos demonstraram maior interesse quanto à participação em responder as perguntas realizadas pelos bolsistas.

Devido ao posicionamento da turma com relação à metodologia utilizada, os resultados indicam que os objetivos da proposta foram atingidos de forma parcial.

## Referências

BARDIN, L. Análise de Conteúdo. Lisboa: Edições 70, 1977.

BAPTISTA, J. P.; FERRACIOLI, L. Da Physis à Física - Uma história da evolução do pensamento da física. 1ª ed. Vitória: EDUFES, 2003.

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Básica. Orientações Curriculares para o Ensino Médio: Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC, 2006, 2 v.

FERNANDES, C. A.; JUNIOR, R. O. F. A história da filosofia antiga e a formação do pensamento ocidental. Disponível em:

&lt;http://www.ecsbdefesa.com.br/defesa/fts/HFAFPO.pdf&gt;. Acesso em: jun. 2013.

MELZER, E. E. M. Do saber sábio ao saber a ensinar: A transposição didática do conteúdo Modelo Atômico de livros de Química (1931 - 2012). 2012. Dissertação de Mestrado em Educação em Ciências e em Matemática - Universidade Federal do Paraná.

MOREIRA, M. A.; MASINI, E. F. S. Aprendizagem Significativa: A Teoria de David Ausubel. São Paulo: Moraes, 2006.

PARANÁ. Secretaria do Estado da Educação. Departamento de Educação Básica. Expectativas de aprendizagem . Curitiba: Seed, 2012.

RUSSELL, B. História da filosofia ocidental. 2. ed. São Paulo, SP: Nacional, 1967.

SILVA, J. L. P. B.; CUNHA, M. B. M. Para Compreender o Modelo Atômico Quântico. In : XIV Encontro Nacional de Ensino de Química . Curitiba/PR, 2008. Disponível

em: &lt;http://www.quimica.ufpr.br/eduquim/eneq2008/resumos/R0298-1.pdf&gt;. Acesso em: jun. 2013.