EMPUXO: UMA EXPERIÊNCIA DO PIBID COM OS ALUNOS DA PRIMEIRA SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

## EMPUXO: UMA EXPERIÊNCIA DO PIBID COM OS ALUNOS DA PRIMEIRA SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

- 1 Angela Mary Gaulke Bolsista PIBID-UDESC/DFIS/ angela\_gaulke@hotmail.com
- 2 Joyce Franciele Veiga de Mello Bolsista PIBID-UDESC/DFIS/ joycmell@gmail.com
- 3 Odirlei Forster Bolsista PIBID-UDESC/DFIS/ odirlei2008@hotmail.com
- 4 Paulo Henrique Zancan Bolsista PIBID-UDESC/DFIS/ paulo\_zancan@hotmail.com
- 5 Mario Heleno Calegari Supervisor PIBID/ EEB Giovani Pasqualini Faraco/ dri.mario@hotmail.com
- 6
- Alex Bellucco Coordenador PIBID-UDESC/DFIS/ alexbellucco@gmail.com

## Resumo

Este relato diz respeito à aplicação de uma Atividade Investigativa aplicada na 1ª série do Ensino Médio (EM) da Escola de Educação Básica Giovani Pasqualini Faraco, localizada em Joinville-SC, que foi proposto pelos alunos e professores supervisores participantes do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID), do curso de Licenciatura em Física da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC). A Atividade Investigativa proposta iniciou-se com a divisão da turma em grupos de três estudantes, para realização do experimento do barquinho, que se constitui de um desafio de construir um barco, utilizando uma folha de papel alumínio, para que caiba o maior número possível de pedras decorativas sem que o barco afunde. Em seguida, aplicou-se um questionário, relacionado a essa experiência contendo três questões que abrem espaço para debate sobre o mesmo. Em um segundo momento, realizou-se uma atividade experimental envolvendo balões parcialmente cheios de ar e recipientes contendo água, para que por meio desse experimento os alunos percebessem o deslocamento de água no recipiente quando estes forçavam o balão contra a superfície da água, podendo abordar então o empuxo, e a segunda parte do questionário, contendo mais três questões que finalizam este debate. Analisa-se neste trabalho o questionário proposto, verificando-se o que os estudantes aprenderam durante estas aulas.

Palavras-chave : Atividade Investigativa. PIBID. Ensino Médio. Empuxo.

## Introdução

Como bolsistas do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID) e alunos do curso de Licenciatura em Física, estamos inseridos no meio escolar, portanto observamos as dificuldades do ensino de física nas escolas, a falta de interesse por parte dos alunos pelas disciplinas de ciências, professores desmotivados, entre outras.

Uma das propostas para minimizar esse problema é a investigação científica aplicada ao Ensino Médio. As Atividades Investigativas proporcionam aos estudantes o contato com as novas informações, necessitando da comunicação destas novas informações obtidas pelos alunos de uma forma ativa. Essa divulgação dos resultados pode ser realizada por meio da oralidade ou da escrita.

Gil Perez e Castro (1996) salientam que as atividades de investigação compreendem estas características: apresentar situações problemáticas abertas, que estejam em nível adequado de dificuldade aos alunos; favorecer a reflexão dos

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

alunos sobre a importância da situação-problema; a relevância das hipóteses na investigação científica; construir um plano da atividade experimental; abordar as implicações Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) do trabalho realizado; oportunizar momentos para o debate das atividades desenvolvidas; reforçar a dimensão coletiva do trabalho científico.

De acordo com o Newman et al (2004), quando os alunos estão engajados na investigação, eles descrevem objetos e eventos, fazem perguntas, constroem explicações e expõem essas explicações para os demais alunos. Nesse sentido, Borges (2002) salienta que, em uma atividade de investigação realizada em uma sala de aula, o estudante não deve apenas lembrar-se das equações, mas sim, ser defrontado com uma situação completamente diferenciada.

De modo geral a ideia de se utilizar Atividades Investigativas alternando com aulas teóricas conta com certa contestação dos professores. Muitos professores por estarem desmotivados esquecem que com as Atividades Investigativas, o aluno se sente mais estimulado a participar nas aulas e consequentemente aumenta seu interesse pelas disciplinas de ciências.

- O papel da investigação científica em sala de aula é de gerar uma maior aprendizagem por parte dos alunos, que não se limita apenas aos conhecimentos aplicados nesta, estimulando a formação de um cidadão crítico, ativo e participativo dentro da sociedade que está inserido. Segundo Azevedo (2004):

'Para que uma atividade possa ser considerada uma atividade de investigação, a ação do aluno não deve se limitar apenas ao trabalho de manipulação ou observação, ela deve também conter características de um trabalho científico: o aluno deve refletir discutir, explicar, relatar, o que dará ao seu trabalho as características de uma investigação científica.' (p.21).

Dessa forma, as Atividades Investigativas, permitem aos alunos serem membros participativos do processo de construção de conhecimento por meio de problemas, presentes em seu cotidiano, algo que os ajuda a pensar e discutir sobre prováveis soluções, que por sua vez, são acompanhadas de explicações próximas as científicas, despertando uma maior curiosidade e interesse.

Seguindo essa linha de raciocínio, desenvolveu-se uma Atividade Investigativa que foi aplicada em uma turma do Ensino Médio de uma escola estadual de Santa Catarina. Sendo assim, neste artigo discute-se a aplicação desta Atividade Investigativa, que consiste na atividade do barquinho (Carvalho et. al., 1998), que resume-se em construir um barco para que caiba o maior número possível de pedras decorativas de vidro sem afundar. No segundo momento ocorreu a atividade seguinte, que trata de uma experiência com balões, na qual os alunos devem submergir um balão parcialmente cheio em um balde de água, percebendo de forma palpável o presente.

Ao término de cada experiência disponibilizou-se um tempo para que os alunos discutissem suas conclusões e respondessem um questionário, que foi analisado para verificar se os conceitos abordados durante a atividade foram apreendidos. Dessa forma, pode-se inferir se houve aprendizagem dos alunos ao longo dessas atividades.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

## Descrição do trabalho desenvolvido

Foram elaboradas duas atividades, sendo a atividade do barquinho investigativa e a atividade dos balões demonstrativa, que tinham por objetivo ensinar os conceitos de empuxo. Abaixo é feita a descrição destas atividades.

A Atividade Investigativa foi realizada, utilizando como base a atividade 'Problema do barquinho: a superação de problemas técnicos', retirada do sítio eletrônico da Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (FEUSP) . 1

A atividade teve início com a divisão da turma em grupos de três estudantes, fornecendo para cada grupo cinco folhas de papel alumínio, quarenta pedras decorativas (ou 'bolas de gude achatadas' ) e uma bacia contendo água. Os alunos 2 foram apresentados para o seguinte desafio: 'Como construir um barco para suportar o maior número possível de pedras decorativas?'.

Dispôs-se um tempo para que os alunos refletissem sobre a atividade proposta e iniciassem a construção dos barcos, cada grupo teve liberdade para elaborar os barcos do formato que eles bem entendessem, para só então testarem a flutuabilidade e resistência dos seus batéis, adicionando as pedras decorativas.

Na sequência, deixou-se que os discentes discutissem a respeito do experimento, para então, ser fornecido o questionário da atividade, que deveria ser respondido até a questão três. As questões foram às seguintes:

- 1. Quantas pedras decorativas seu barquinho aguentou?
- 2. Qual o formato do barco utilizado para que aguentasse o máximo de pedras decorativas?
- 3. Descreva o que se observou na experiência do barquinho.

Esperava-se com esta Atividade Investigativa, que os alunos percebessem que o formato tradicional de construção do barquinho de dobradura não era propício para que aguentasse uma grande quantidade de pedras decorativas, sendo assim, seria necessário o desenvolvimento de novos modelos de construção, de tal forma que suportasse mais pedras decorativas, ou seja, formando paredes nas laterais da folha de papel alumínio, imitando uma saboneteira. Também era esperado que utilizando o barquinho em formato de saboneteira percebessem que deslocaria um maior volume de água, com isso aguentando mais massa em seu interior, evidenciando o empuxo presente no barquinho e descrevessem esse relato na primeira parte do questionário proposto.

Na aula seguinte, os mesmos grupos realizaram a atividade dos balões, na qual cada grupo recebeu um balão parcialmente cheio de ar e um balde com água, e foram instruídos a colocarem o balão na água e então tentarem submergi-lo, de forma a estimular a percepção, que existe uma força oposta a que estão realizando, que faz o balão voltar à superfície.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Os bolsistas, juntamente com o professor supervisor realizaram uma explicação da experiência e solicitaram aos alunos para que respondessem as outras três questões do questionário, que são as seguintes:

- 4. Descreva o que se observou na experiência do balão.
- 5. Qual a relação entre a experiência do barquinho com a do balão?
- 6. Por que um parafuso jogado na água afunda, e um navio, que contém milhares de parafusos, e é muito mais pesado, flutua?
- O objetivo desta atividade experimental foi de complementar a atividade anterior, fazendo com que os alunos percebessem que um corpo submergido na água desloca um volume proporcional desta. Também foi enfatizado que há uma força de mesma intensidade, na mesma direção, porém no sentido oposto a que eles estão fazendo no balão (a força empuxo). Comparando as atividades, os alunos elaboram suas conclusões finais, relatando-as e finalizando o questionário proposto.

## Metodologia

As Atividades Investigativas propostas e aplicadas pelos bolsistas do PIBID, subprojeto de física, do curso de Licenciatura em Física do Centro de Ciências e Tecnologia da Udesc Joinville, envolveram uma turma da 1ª série do EM da Escola de Educação Básica Giovani Pasqualini Faraco, localizada em Joinville SC. Elas foram realizadas por vinte e quatro alunos, divididos em nove equipes, cada equipe era composta por no mínimo dois e no máximo quatro estudantes.

As atividades tiveram início ao fornecer para cada grupo o material que seria utilizado nas duas experiências. Na primeira atividade, os alunos foram apresentados para o desafio apresentado acima, dispondo um tempo para que os alunos concluíssem a parte experimental e então seguissem para a parte teórica onde responderam o questionário proposto para essa atividade.

Na segunda atividade os alunos foram instruídos como proceder à experiência do balão, analogamente a atividade anterior, dispôs-se um tempo para que os alunos concluíssem a parte experimental e seguissem para a parte teórica onde concluíram o questionário.

- A discussão dos resultados foi realizada com base nas respostas do questionário, iniciando com a análise das respostas das primeiras questões, sendo verificado que apenas com a atividade de construção do barquinho as equipes não assimilaram os conceitos de empuxo, sendo de vital importância a realização da segunda atividade experimental, já que as respostas obtidas nas últimas questões apontaram para uma maior compreensão dos conceitos de empuxo.

## Discussão dos Resultados

Diferentemente do esperado, a maioria dos grupos não sabia fazer o barco de dobradura tradicional, o que fez com que muitos alunos ficassem sem iniciar a atividade, indagando aos bolsistas e o professor para que estes os ensinassem a construir os barcos, porém como se trata de uma Atividade Investigativa, não foi apresentada nenhuma sugestão de como deveria se construir o barco.

Os estudantes em seus respectivos grupos tomaram como ponto de partida apenas colocar a folha de papel alumínio sobre a superfície da água, colocando

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

pedra por pedra, até que afundasse o barco. Como esse formato de barco não suporta muitas pedras, aos poucos os grupos perceberam que precisavam fazer modificações no barco, sendo assim, fazendo dobraduras nas bordas até que ao final apenas um grupo não conseguiu fazer essa associação. O barco mais eficiente suportou trinta e nove pedras decorativas, e o menos eficiente suportou treze, esse foi o barco da equipe que não percebeu que era necessário dobrar as bordas, para que a água não entrasse pelos lados do mesmo.

No primeiro momento do debate, um dos grupos comentou a seguinte frase 'A gente percebeu que colocando as pedrinhas distribuídas na folha, para que não acumulassem em nenhum lado, fazia com que o barco demorasse a afundar' , verifica-se que esse grupo, percebeu que a distribuição das pedras na folha deveria ser uniforme, pois o acumulo em determinado ponto facilitaria com que o barco afundasse.

Nas análises dos relatos escritos da atividade investigativa, constata-se que dos noves grupos, um deles não conseguiu perceber que a forma do barco influencia na quantidade de pedras que ele irá suportar. A resposta desse grupo para as questões dois e três respectivamente foram as seguintes: 'colocamos a folha reta sobre a superfície da água' e 'observamos que se colocássemos as pedras na borda da folha ela afundava'. Pela escrita de outros três grupos não é possível identificar se eles conseguiram perceber que a forma do barco, com ou sem bordas, influenciava na quantidade de pedras que ele irá suportar. Dois desses grupos responderam utilizando-se de desenhos que o formato do barco deveria ser quadrado e outro respondeu, também desenhando, que deveria ser redondo. A questão três, um desses grupos respondeu com a seguinte frase 'observamos que flutuou e afundou depois de botarmos certo número de pedras'. Já no caso de outros cinco grupos pode-se afirmar que eles conseguiram perceber que a forma do barco influencia na quantidade de peças que ele irá suportar, sendo que um desses grupos forneceu a seguinte resposta 'quanto mais levantadas às bordas menos entra água e mais pedrinhas cabem' , verifica-se que esses cinco grupos perceberam a necessidade de modificar a estrutura do barco.

Na aula seguinte, os mesmos grupos realizaram a atividade experimental do balão, em que cada grupo recebeu um balão parcialmente cheio de ar e um balde de água, após a realização da experiência os alunos foram conduzidos novamente para sua sala de aula e orientados a responder as questões quatro, cinco e seis do questionário.

Analisando o que eles responderam pode-se observar que dos nove grupos, três verificaram que quando um objeto, (pecas, balão, parafuso, navio, etc.) afunda ele passa a ocupar um espaço que antes era ocupado pela água. Uma dessas equipes escreveu a frase que segue na quarta questão: ' Que quanto mais o balão afunda mais a água sobe'. Outros três grupos mencionaram que o que faz o navio flutuar é os espaços vazios no seu interior, a resposta de um desses grupos foi como segue, ' O parafuso não possui ar por dentro por isso não flutua'. Considera-se que essas seis equipes compreenderam de forma qualitativa os conceitos de empuxo.

Um dos grupos respondeu a sexta questão da seguinte maneira 'P orque o barco tem uma base muito maior, como na experiência do balão, o barco só flutua porque não tem escape de oxigênio, a água não passa pelo casco do barco' . Na resposta desse grupo pode-se notar que eles conseguiram perceber que a área de

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

contato do objeto com a água é fundamental para determinar se o objeto irá flutuar ou afundar.

Outros dois grupos responderam de forma confusa as últimas três questões, não sendo possível afirmar se aprenderam ou não os conceitos de empuxo. A resposta de um desses grupos está transcrita a seguir, 'O parafuso é de ferro por isso ele afunda já o barco e feito de um material próprio para flutuar sobre a água e aguenta determinado peso sobre ele'. Essa resposta é da mesma equipe que não conseguiu perceber que a forma do barco influencia na quantidade de pedras que ele suportou. Isso pode ser uma simples coincidência, ou ainda que, devido ao fato de que eles não observaram o que era esperado na primeira parte da atividade, não conseguiram acompanhar o restante da experiência.

## Considerações Finais

Pode-se observar o engajamento dos alunos na realização das atividades, embora eles não soubessem exatamente como proceder, pois essa foi a primeira vez que lhes foram apresentadas atividades dessa natureza. A maior parte buscou solucionar os problemas apresentados. No que diz respeito ao comportamento e interesse pelo conteúdo foi observado uma pequena melhora, visto que nas aulas tradicionais essa turma conversa muito e demonstra pouco interesse pelo que é apresentado pelos professores.

Considerando que um dos principais objetivos era apresentar atividades diferentes daquelas que tradicionalmente são apresentadas aos alunos, pode-se afirmar que esse objetivo foi alcançado. Outro objetivo era ensinar os conceitos de empuxo de uma forma alternativa, conforme a discussão dos resultados, das nove equipes, uma percebeu que a área de contato é importante para determinar se o objeto irá afundar ou não, três observaram que quando um objeto afunda ele passa ocupar o lugar que antes era preenchido pela água, e outras três equipes perceberam que são os espaços vazios, no interior dos navios que lhes permite flutuar. Assim pode-se afirmar que mais da metade da turma conseguiu compreender superficialmente os conceitos de empuxo.

Espera-se que essa atividade tenha contribuído para o aprendizado e a formação cidadã dos alunos que dela participaram. Igualmente, espera-se que de alguma forma esse trabalho inspire outras aplicações e o aperfeiçoamento do mesmo.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

## Referências

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por Investigação: Problematizando as atividades em sala de aula. In: Carvalho, A. M. P. (org.), Ensino de Ciências: Unindo a Pesquisa e a Prática, São Paulo, Thomson, p. 21, 2004.

CARVALHO, A. M. P. et al. Ciências no Ensino Fundamental O Conhecimento Físico. São Paulo: Editora Scipione, 1998. v. 1. 200p

BORGES, A. T. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro. Ensino de Física . v. 19, n.3: p.291-313, dez., 2002

GIL PEREZ, D. VALDES CASTRO, P. La orientación de las practices de laboratório como invetigagación: un ejemplo ilustrativo. Enseñanza de las ciencias , v.14, n.2, 1996.

NEWMAN Jr. W. J; ABEL. S. K, HUBBARD. P. D; MC DONALD. J. Dilemmas of teaching inquiry in elementary science methods. Journal of Science teacher education, v. 15, n.4, 2004.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_