CONCEPÇÕES ESPONTÂNEAS SOBRE A EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS E A FÍSICA TÉRMICA: UM ENSAIO EXPERIMENTAL COM O ENSINO PARTICIPATIVO PARA ALUNOS COM DEFICIÊNCIAS

## CONCEPÇÕES ESPONTÂNEAS SOBRE A EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS E A FÍSICA TÉRMICA: UM ENSAIO EXPERIMENTAL COM O ENSINO PARTICIPATIVO PARA ALUNOS COM DEFICIÊNCIAS

*Douglas Guilherme Schmidt 1 , Wilson Roberto Barbosa de Araújo 2

1 SEE-SP/Supervisor PIBID-IFSP, São Paulo/E.E. Lasar Segall, dgschmidt@ig.com.br 2 IFSP/Campus Bragança Paulista, araujowb@yahoo.com.br

## Resumo

Trabalho de pesquisa em ensino que trata da aplicação de proposta de projeto pedagógico que possa melhorar o acesso e capacitação de alunos pertencentes ao programa de Educação de Jovens e Adultos (EJA), entre os quais alguns portadores de deficiência (auditiva, visual, mental e motora), aos conhecimentos de Física Térmica utilizando um ambiente de ensino participativo. Esta proposta foi aplicada na escola E.E. Lasar Segall da Diretoria de Ensino Centro-Sul de São Paulo - SP e tinha como ponto de partida a realização de conexões entre os elementos do cotidiano com os conceitos sobre a diferença entre calor e temperatura. O cotidiano dos alunos com deficiência é também fortemente influenciado pela ciência. No que se refere ao conteúdo de Física Térmica procuramos apresentar um modelo de estrutura da matéria que possa explicar, sob o ponto de vista microscópico, propriedades e processos estudados de troca de calor por meio da condução térmica (condutividade térmica) em um contexto macroscópico de forma a facilitar o processo de ensino-aprendizagem. É possível que alunos com deficiência também possam perceber sensações distintas de quente e frio como quando colocam os pés no piso de cerâmica e no tapete, ou ainda a mão na madeira da porta e na maçaneta embora estejam à mesma temperatura ambiente. É um estudo qualitativo sobre processos térmicos com sistematização de observações e identificação de propriedades. Esta pesquisa utilizou material que está sendo desenvolvido pelo Grupo de Trabalho de Pesquisa em Ensino de Física e Ciências 'GT USP-Escola' no Instituto de Física da USP sobre ensino em Ambiente Participativo em Sala de Aula. Na aplicação desta metodologia tivemos o auxílio dos bolsistas do projeto federal PIBID do IFSP (Instituto Federal de São Paulo, campus São Paulo) onde atuo como supervisor e Wilson como professor do IFSP, campus Bragança Paulista.

Palavras-chave : EJA - Educação de Jovens e Adultos, Física Térmica, Concepções Intuitivas, Ensino Médio, Ensino Participativo.

## Introdução

O objetivo principal deste trabalho é podermos melhorar a capacitação de alunos portadores de deficiência (auditiva, visual, mental e motora) pertencentes ao programa de Educação de Jovens e Adultos - EJA para realizar a conexão entre os elementos do cotidiano com os conceitos da física térmica sobre a diferença entre o calor e a temperatura - concepções espontâneas. Esta melhoria pode se dar promovendo diálogos com os alunos a ponto de identificar e registrar os seus conhecimentos prévios, sua profundidade e metacognição. Procuramos observar os pontos no aluno que pudessem representar melhor a sala de aula com aplicação de roteiro de experimentos. O mapeamento da sala de aula com a escolha de uma variedade de perfis através da escolha de um representante que caracterize um elemento de diversidade social e cultural (ou seja, um perfil cognitivo representativo). Articulamos este trabalho com o apoio do programa federal PIBID Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência do Ministério da Educação em parceria entre a escola que leciono e o IFSP (Instituto Federal de São Paulo, campus São Paulo). Este programa visa o incentivo à formação de professores para a educação básica e a elevação da qualidade da escola pública. Atuo como supervisor deste projeto na escola que leciono e o Wilson é professor do Instituto Federal IFSP, campus de Bragança atuando também na orientação deste trabalho. Para realização deste trabalho usamos a idéia central de um ensino mais participativo em sala de aula baseado em Bransford (2007) conforme o estudo que o 'GT USP - Escola' vem realizando em encontros periódicos no Instituto de Física da USP. Nesta pesquisa trabalhamos basicamente com o conceito intuitivo ou espontâneo de Calor e Temperatura com aplicações em alunos do ensino médio do EJA com alguns portadores de deficiências na escola da rede estadual de ensino E.E. Lasar Segall da Diretoria de Ensino Centro-Sul da capital de São Paulo. Desenvolvemos no primeiro semestre de 2014 um módulo de ensino partindo da proposta de uma investigação sobre as concepções intuitivas de alunos de ensino médio em relação aos conceitos de calor e temperatura com proposição de questionário para obtenção dos dados e continuidade à pesquisa realizada baseada no artigo de Martins (2007). Depois partimos para a análise qualitativa dos dados obtidos e utilizamos como referencial teórico o livro de Bogdan (1992) e em um terceiro momento realizamos a apresentação de atividades experimentais para articular uma possível mudança conceitual visando levar os alunos ao conhecimento científico utilizamos basicamente o artigo de Mortimer (1998). Os materiais de baixo custo para toda a experimentação e o apoio técnico para a aplicação desta metodologia contou com o auxílio dos bolsistas do PIBID.

## Metodologia e Referenciais Teóricos

Vamos apresentar a estratégia da atuação prevista no ambiente da sala de aula. Para obter os registros de informações e elaboração de avaliações para nossa análise foi utilizada uma logística com a formação de grupos de quatro alunos, uso de roteiros experimentais com diversos questionamentos para investigar e avaliar os

conhecimentos prévios, a transferência do conhecimento, a profundidade, o grau de participação, os mecanismos de Feedback e a metacognição, conforme o estudo que vem sendo feito no 'GT USP-Escola'. Segundo Carvalho (2006) os contextos em que este processo participativo acontece são a administração do tempo, a organização dos materiais instrucionais e o comportamento do professor na representação da identidade da sala de aula. Neste último caso refere-se a Caderno do Professor/Diário de Bordo, Registro escrito do próprio aluno (anotações em caderno) e filmagem.

Os mecanismos de transferência expõem os alunos a várias situações através de muitos exemplos e se refere a mudanças de contextos. A profundidade conecta diversas situações através de uma interligação de vários conceitos entre si. O grau de participação refere-se à qualidade do número de manifestações observadas com o devido mapeamento em sala de aula. O Feedback existe quando for possível produzir situações em que o aluno possa manifestar suas possíveis críticas e a Metacognição é um mecanismo que utiliza mapas conceituais e diálogos interiores que procura fazer o aluno observar o seu próprio processo de aprendizagem.

## Desenvolvimento da Aplicação

Aplicamos primeiramente o questionário sugerido por Martins (2007) para avaliarmos o conhecimento das concepções alternativas e conhecimentos prévios também propostos por Bransford (2007) que os alunos do EJA (alguns portadores de alguma deficiência auditiva, visual, motora e mental) possuem sobre a idéia do Calor e da Temperatura.

Após a avaliação das respostas deste questionário e a análise qualitativa dos dados obtidos começamos a parte experimental baseada na proposta de Mortimer sobre a idéia de construção de conceitos científicos a partir das idéias informais dos alunos procurando levar em conta no processo de ensino-aprendizagem (Bogdan, 2007).

Conforme orientado por Mortimer (1998) procuramos desenvolver com os alunos quatro atividades, a primeira delas ligada à comparação de um termômetro de laboratório com um termômetro clínico (utilização em torno de 10 termômetros clínicos e 10 termômetros de laboratório); a segunda ligada à sensação de quente e frio, temperatura e calor específico (utilização de 16 blocos de madeira e 16 blocos de alumínio), a terceira estabelece uma relação entre temperatura e calor (usamos 24 tigelas com água a 20°C, 40°C, 60°C e 70°) e a quarta propõe condições para que a água entre em ebulição (demonstrativo com um béquer, um tubo de ensaio, dois pregadores grandes de madeira para apoiar o tubo de ensaio em cima do béquer, dois termômetros de laboratório e um forno elétrico para ferver a água contida no béquer).

Uma quinta atividade que sintetiza os conceitos vistos nas demais é a experiência dos 'três baldes de Locke' ou 'três bacias' onde procuro fazer os alunos explicarem um possível paradoxo nas sensações térmicas conforme sugerido por Braga (2010), experimento no qual se pergunta ao aluno qual a sensação térmica que sente em cada mão quando se coloca as duas mãos em um balde com temperatura ambiente logo após ter estado com a mão direita permanecida em um balde de água fria (com gelo, por exemplo) e a mão esquerda em um balde de água

quente, como nas figuras 01 e 02.

Figura 01: Experiência dos 'três baldes de Locke' - primeira parte: a mão direita é colocada por 5 a 10 minutos na água fria enquanto a mão esquerda, na água quente.

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Figura 02: Experiência dos 'três baldes de Locke' - segunda parte: as duas mãos são colocadas simultaneamente na água morna (ou em temperatura ambiente).

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Nas figuras 03 e 04 vemos alunos do EJA da E.E. Lasar Segall realizando o experimento, analisando o que foi proposto e o que estavam percebendo e concluindo.

Figura 03: Experiência dos 'três baldes de Locke' - Alunos do EJA da E.E. Lasar Segall

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Figura 04: Continuação do experimento da Figura 03.

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## Resultados e Discussão

A análise qualitativa dos conceitos espontâneos e intuitivos dos alunos sobre os efeitos das trocas de calor abordando a variação de temperatura se torna mais necessária para o ensino de física baseado na experiência cotidiana dos alunos com deficiência do EJA.

Em um primeiro momento procuramos verificar conhecimentos prévios e o grau de participação no sentido de delinear um caminho seguro no conhecimento científico para que ficasse estimulante e enriquecedor para estes alunos. Em um segundo momento podemos levantar alguns indícios de elementos que indiquem a profundidade, transferência entre contextos, mecanismos de Feedback e a metacognição. Lógico que existiram e existem entraves com relação aos inúmeros problemas de aprendizagem que estamos vivenciando em nossas próprias salas de aula principalmente nas escolas públicas, mas acredito que possam ser superados pelo aprimoramento do estudo em desenvolvimento pelo Grupo de Trabalho 'GTUSP-Escola'. Em termos qualitativos, neste primeiro momento e com a estratégia de atuação prevista em sala de aula conseguimos trabalhar com os conhecimentos prévios dos alunos e verificar parte do processo de participação do aluno, grau de participação. Com relação aos demais componentes representativos do ensino participativo obtivemos alguns elementos e indícios que podem sinalizar para o mecanismo de Feedback, para a Transferência e para a Profundidade, entretanto o grupo de pesquisa ainda está estudando como irá estruturar uma matriz de análise que possa dar conta destes mecanismos todos e poder analisar de forma mais efetiva em busca de um ambiente mais favorável à aprendizagem.

Propomos o mesmo questionário apresentado por Martins (2007) para as duas salas de 2º termo (2º ano do EJA) e registramos a nova porcentagem obtida de alunos para cada alternativa das questões propostas. Verificamos que os resultados estavam próximos em muitos aspectos aos de Martins (2007). O 2º termo A tinha 34 alunos presentes enquanto o 2º termo B tinha 32 alunos presentes. Como não foi possível incluirmos todo o questionário com os índices percentuais neste artigo (devido à exigência de espaço) orientamos a leitura deste questionário em Martins (2007) e as interpretações feitas para as novas porcentagens agora obtidas estão sendo discutidas na Análise das Respostas do Questionário (antes e após os experimentos) .

Os resultados desta pesquisa foram muito próximos aos obtidos por Martins

(2007) no que se refere à porcentagem de alunos que optaram para cada alternativa de cada questão proposta e estão comparados no Gráficos 01 e 02. A discriminação das porcentagens utilizadas para um possível indicativo do conhecimento prévio dos alunos sobre os conceitos de Calor e Temperatura e sobre a diferença destes conceitos está registrada no próprio questionário no Anexo (foram inseridas 03 das 09 questões - devido à limitação de 08 páginas da norma para submissão de trabalho).

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Gráfico 01 - Pesquisa Martins 2007

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Alternativa C erta

- Alternativa que Induz ao Erro
- Alternativa E rrada

Gráfico 02 - Pesquisa Atual 2014

Um pouco menos da metade dos alunos se 'enganam' quando associam apenas a massa ou volume com a existência de calor, não levando em conta a variação da temperatura. Entretanto uma boa parte de alunos mostra certa noção do equilíbrio térmico.

Metade dos alunos associou temperatura baixa com a ausência de calor e associam a existência de calor somente quando existir temperaturas mais elevadas, ou seja, para ter calor é necessário estar 'quente'.

A associação pura e simples entre a temperatura com o calor (sensação de 'quente' e 'frio') ainda está na cabeça de grande maioria dos alunos.

Mais da metade dos alunos ainda não associam a idéia de calor com o sentido na transferência de energia (de fora para dentro ou de dentro para fora), entretanto 'entendem' que algum tipo de material específico (concepção espontânea sobre o calor específico) pode isolar melhor o 'frio' ou o 'calor' de um objeto. A idéia de que o 'frio' é algo que 'entra' no corpo e para que o 'frio' não entre depende apenas do tipo de material feito, está basicamente na concepção da grande maioria dos alunos. Apenas uma pequena quantidade de alunos tem a ideia de que para 'sentir frio' é necessário que o 'calor' tenha que 'sair'.

A grande maioria errava 'achando' que o calor pertence ao corpo, ao objeto ('que é do próprio corpo') - calor como propriedade do material.

Após a aplicação da parte experimental do proposto por Mortimer (1998) verificamos, ainda que 'tímida', certa evolução nos resultados obtidos dentro da construção de conceitos mais próximos aos da Ciência e conseguimos uma mudança conceitual positiva com aumento de aproximadamente 5% de alunos respondendo as questões de forma mais correta.

## Conclusões e Trabalhos Futuros

A aplicação deste módulo dentro deste estudo de casos particular possibilitou uma análise em diferentes ambientes ou momentos de aprendizagem como os diálogos, as argumentações, os debates/discussões, as problematizações, as simulações com o monitoramento e definições dos objetos de aprendizagem Carvalho (2006), experimentos e avaliações contínuas formativas (durante o processo) e somativas (no final do processo). Uma idéia que temos em seguida é a utilização de uma seqüência didática que possa dar conta de uma rede conceitual constituída de calor e temperatura, ou seja, articulação de exemplos de conceitos espontâneos do cotidiano dos alunos com os conceitos de física apropriados para cada situação. Esta seqüência didática inclui proposta de tarefas, modelos, experimentos e explicações de vocabulário, estratégias para fazer o aluno pensar, esclarecimento de dúvidas, criação do esboço a algo mais aprimorado e a criação de um aprendiz pensante, segundo nos leva as idéias de Einstein (2008).

Conseguimos aliar o caráter prático transformador da Física com a teoria partindo de um conteúdo palpável do cotidiano dos alunos com relação a elementos e processos da Física Térmica utilizando uma prática pautada em ambiente de ensino participativo. Com isto os alunos com alguma deficiência que estão no programa EJA puderam adquirir a capacidade de conectar conhecimentos de física térmica com situações reais do seu mundo podendo criar inter-relações e levar a conceitos mais amplos para analisar qualquer fenômeno da natureza. A evolução observada neste trabalho realizado com os conhecimentos prévios pode indicar uma perspectiva de aproximação com o mundo vivencial dos alunos em relação a alguns aspectos da Física Térmica. Com isto atingimos uma educação científica de forma mais democrática. Podemos conseguir um processo de ensino-aprendizagem mais eficaz e eficiente dentro desta proposta em atingir todos os alunos em especial aos alunos que precisam de necessidades especiais desde que possamos elaborar um mapeamento das dificuldades sentidas pelos alunos e procurarmos unir o conhecimento de física com este cotidiano. Atingir um grupo mais diversificado de alunos e poder dentro da nossa possibilidade da Escola Pública promover uma formação científica incluindo efetivamente estes alunos no universo da ciência e servir de auxílio para outros pesquisadores que venham a ter uma proposta de levar o conhecimento a todos é a grande vantagem desta pesquisa em relação ao meu trabalho habitual como professor.

## Agradecimentos

Ao projeto PIBID UF-SP (Universidade Federal de São Paulo, Campus de São Paulo) e à E.E. Lasar Segall da Diretoria Centro-Sul de São Paulo - SP (SEESP).

## Referências Bibliográficas

BOGDAN, R.; BIKLEN, S.. Qualitative research for education. An Introduction to theory and methods . Boston: Allyn and Bacon, 1992.

BRAGA, Marcel B. P.; KALHIL, J.B.. Conceitos microscópicos como necessidade do conhecimento macroscópico na termologia.

Revista Cubana de Física , Havana, v. 27, n.2A, p. 184-187, 2010.

BRANSFORD, John D. (Org.).. Como as Pessoas Aprendem - Cérebro, Mente, Experiência e Escola. São Paulo: Editora SENAC São Paulo, 2007.

CARVALHO, A. M. P.. Uma metodologia de pesquisa para estudar os processos de ensino e aprendizagem em salas de aula. In: Flávia Maria Teixeira dos Santos; Ileana Maria Greca. (Org.). A pesquisa em ensino de ciências no Brasil e suas metodologias. 1ed. Ijuí: Unijuí, 2006. v.1, p. 13-48.

EINSTEIN, A.; INFELD, L.. A evolução da física. Rio de Janeiro: Editora Zahar Rio de Janeiro, 2008.

MARTINS, André Ferrer P.; RAFAEL, Francisco Josélio.. Uma Investigação sobre as Concepções Alternativas de Alunos do Ensino Médio em relação aos Conceitos de Calor e Temperatura. In:

SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, XVII, 2007, São Luís.

Anais ... São Luís: UEMA, 2007.

MORTIMER, Eduardo Fleury; AMARAL, Luiz Otávio F.. Quanto mais Quente Melhor, Calor e temperatura no ensino de termoquímica.

Química Nova na Escola , Belo Horizonte, n. 7, p. 30-34, maio 1998.

## Anexo

(exemplo de algumas das questões que constam do Questionário que possui um total de 9 questões)

- 1 - Associamos a existência de calor:
- a) A qualquer corpo, pois todo corpo possui calor. - 18/17 alunos 52%
- b) Apenas àqueles corpos que se encontram 'quentes'.- 6/6 alunos 18%
- c) A situações nas quais há, necessariamente, transferência de calor. - 30%
- 2 - Para se admitir a existência calor:
- a) Basta um único corpo. - 14/13 alunos 40%
- b) São necessários, pelo menos, dois corpos. - 10%
- c) Basta um único corpo, mas ele deve estar 'quente'. - 17/16 alunos 50%
- 3 - Dois objetos de mesmo material, porém de massas diferentes, ficam durante muito tempo em um forno. Ao serem retirados do forno são imediatamente colocados em contato. Nessa situação:
- a) Passa calor do objeto de maior massa para o de menor massa. - 17/16 alunos 50% b) Nenhum dos objetos passa calor ao outro. - 14/13 alunos 40% c) Passa calor do objeto de menor massa para o de maior massa. - 10%