Atividades de demonstração investigativa para o ensino do processo de condução de calor: em busca dos indicadores da alfabetização científica

## ATIVIDADES DE DEMONSTRAÇÃO INVESTIGATIVA PARA O ENSINO DO PROCESSO DE CONDUÇÃO DE CALOR: EM BUSCA DOS INDICADORES DA ALFABETIZAÇÃO CIENTÍFICA

Nilian Divina de Freitas , Marta João F. Silva Souza , Rodrigo Claudino Diogo 1 2 3

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás -Câmpus Jataí, nilianflor@hotmail.com

## Resumo

O presente trabalho relata alguns dos resultados de uma pesquisa realizada no ano de 2013 em uma turma de segundo ano do curso técnico integrado integral de nível médio em edificações do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás -Câmpus Jataí, cujo objetivo é avaliar a potencialidade de atividades experimentais investigativas no ensino Física para promover a alfabetização científica. Para isso, foram escolhidos alguns indicadores a fim de analisar se as habilidades do fazer científico estariam sendo contempladas durante a realização de uma sequência de ensino utilizando experimentos de demonstração investigativa para o estudo dos processos de transmissão de calor. Antes de cada atividade era proposta uma questão relacionada a um determinado experimento. Para respondê-la, cada grupo discutia, levantava hipóteses e buscava justificá-las, registrando-as em uma folha, para depois manipular o experimento e testar suas hipóteses. Ao final, era feito um debate entre os grupos e a professora a fim de elaborar os conceitos sobre os fenômenos observados no decorrer da realização dos experimentos. A coleta de dados foi realizada por meio da gravação das aulas em áudio e vídeo. A análise das falas dos alunos referente a uma atividade sobre condução de calor, possibilitou verificar como ocorre o processo de construção de suas ideias e explicações sobre o fenômeno estudado, e evidenciaram a ocorrência de algumas das habilidades necessárias para se atingir a alfabetização científica. Os resultados obtidos reforçam a potencialidade das atividades experimentais investigativas no ensino de Física, e, também, como um meio para se promover a alfabetização científica dos alunos.

Palavras-chave : Atividades Investigativas; Alfabetização Científica; Ensino Médio.

## Introdução

O ensino de Física há muito vem sendo alvo de críticas por parte de diversos personagens que participam do processo educacional em nosso país: professores, alunos, sociedade e pesquisadores da área. Conforme Araújo e Abib (2003, p. 176): 'As dificuldades e problemas que afetam o sistema de ensino em geral e particularmente o ensino de Física não são recentes e têm sido diagnosticados há muitos anos [...]'.

Segundo Bonadiman e Nonenmacher (2007, p.197) '[...] nas escolas de nível médio, se aprende pouco da Física e, o que é pior, se aprende a não gostar dela [...]'. Para minimizar esta questão, relacionada ao gostar e ao aprender, os autores reforçam a necessidade de utilização de metodologias adequadas ao ensino

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

26 a 30 de janeiro de 2015

da disciplina e ressaltam a utilização da experimentação como meio motivador e atrativo para os alunos. Entende-se que a atividade experimental tem sua significância não apenas como motivadora e que não deve se restringir apenas à manipulação de objetos para causar no aluno um envolvimento com a atividade. Acredita-se que deva proporcionar ao educando uma maior participação no seu processo de aprendizado, concordando com Borges (2002, p.295) quando diz que a manipulação de objetos e de materiais concretos não é o mais importante, mas sim o envolvimento comprometido com a busca de soluções bem articuladas para as questões colocadas.

Nesse sentido, Carvalho et al. (1999) ressaltam que as atividades experimentais devem ser estruturadas como situações questionadoras e de diálogo, de forma a aumentar a participação do aluno na construção do seu conhecimento:

Utilizar experimentos como ponto de partida para desenvolver a compreensão de conceitos, é uma forma de levar o aluno a participar de seu processo de aprendizagem, sair de uma postura passiva e começar a perceber e a agir sobre o seu objeto de estudo, relacionando o objeto com acontecimentos e buscando as causas dessa relação, procurando, portanto, uma explicação causal para o resultado de suas ações e/ou interações (CARVALHO et al., 1999, p. 42).

Sobre as ações dos estudantes, Azevedo (2004) afirma que em uma atividade experimental de caráter investigativo:

[...] 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. (AZEVEDO, 2004, p. 21).

Borges (2002) também analisa as atividades experimentais do tipo investigativo e explica que os alunos devem resolver problemas por meio de experimentos, sem seguir roteiros fortemente estruturados ou instruções verbais do professor. Nesse tipo de atividade, segundo o autor, o aluno pode ou não encontrar a solução para um problema. Vê-se então que em uma atividade investigativa o mais importante é a maior participação do aluno na atividade, enfocando o olhar no processo desenvolvido e não apenas no produto final.

O potencial de atividades com abordagem investigativa na formação de um cidadão é reforçado nas palavras de Lorenzetti e Delizoicov:

[...] as características de uma pessoa cientificamente instruída não são ensinadas diretamente, mas estão embutidas no currículo escolar , em que os alunos são chamados a solucionar problemas, a realizar investigações , a desenvolver projetos em laboratório de apoio e experiências de campo . Estas atividades são compreendidas como preparação para o exercício da cidadania (LORENZETTI; DELIZOICOV, 2001, p.03, grifo nosso).

Lonardoni e Carvalho (2007) afirmam que a apropriação dos conhecimentos adquiridos na escola não é suficiente para garantir que o aluno se torne um cidadão consciente do seu papel social, mas que é importante que esse aluno, mesmo após concluir seus estudos, saiba, quando necessário, buscar as informações de que necessita, desenvolver consensos e usá-las adequadamente para solucionar seus problemas e da sociedade em que vive. Segundo os autores, se isso acontecer, o aluno foi 'alfabetizado cientificamente'.

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

Sendo assim, acreditamos que para formar um cidadão deve-se pensar em um ensino capaz de promover sua alfabetização científica (AC). Para Chassot (2000, p. 19, apud CHASSOT, 2003, p.94) a AC é '[...] o conjunto de conhecimentos que facilitariam aos homens e mulheres fazer uma leitura do mundo onde vivem [...]'. O autor ressalta que seria essencial que '[...] os alfabetizados cientificamente não apenas tivessem facilitada a leitura do mundo em que vivem, mas entendessem as necessidades de transformá-lo - e, preferencialmente, transformá-lo em algo melhor [...]' (CHASSOT, 2003, p. 94). Sasseron e Carvalho (2011) fundamentam sua interpretação de AC apoiadas na ideia de alfabetização de Paulo Freire, destacando a importância da conscientização como elemento necessário à atuação do indivíduo no mundo. Para estas autoras a '[...] a AC deve desenvolver em uma pessoa qualquer a capacidade de organizar seu pensamento de maneira lógica, além de auxiliar na construção de uma consciência mais crítica em relação ao mundo que a cerca [...]' (SASSERON; CARVALHO; 2011, p. 61).

Este artigo trata da análise de uma etapa de uma sequência de ensino dos processos de transferência de calor por meio de atividades de demonstração investigativa. O objetivo é avaliar a potencialidade dessa etapa da sequência no sentido de promover a AC, conforme o entendimento de Sasseron e Carvalho (2011). Para isso foram selecionados alguns dos indicadores propostos por Sasseron (2008) a fim de analisar se as habilidades do fazer científico estão contempladas durante a realização das atividades.

## Aportes teóricos

Sasseron (2008), em uma revisão da literatura sobre AC, identificou que vários autores classificam diversas habilidades necessárias para se atingir a AC e, ao observar alguns pontos de convergência entre essas classificações, agrupou-as em três eixos. Para a autora, estes eixos podem fornecer as bases necessárias para o planejamento e desenvolvimento de sequências de ensino que objetivem promover a AC. Os eixos são: 1) compreensão básica de termos, conhecimentos e conceitos científicos fundamentais; 2) compreensão da natureza da ciência e dos fatores éticos e políticos; e, 3) o entendimento das relações existentes entre ciência, tecnologia, sociedade e meio-ambiente.

Na realização de atividades que contemplem estes três eixos '[...] deverão ter sido trabalhadas algumas habilidades próprias das ciências e do fazer científico' (SASSERON, 2008, p. 66). A autora afirma ser possível identificar essas habilidades em alunos do Ensino Fundamental, quando os mesmos estão investigando um problema, por meio de alguns indicadores, que podem ser entendidos como:

[...] algumas competências próprias das ciências e do fazer científico: competências comuns desenvolvidas e utilizadas para a resolução, discussão e divulgação de problemas em quaisquer das Ciências quando se dá a busca por relações entre o que se vê do problema investigado e as construções mentais que levem ao entendimento dele. (SASSERON; CARVALHO, 2008, p.338)

Os grupos, os indicadores de alfabetização científica e suas características estão descritas no quadro 01, logo a seguir.

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

Quadro 01: Indicadores de alfabetização científica.

Na realização de uma atividade de ensino que objetive promover a AC dos alunos, eles '[...] deverão fazer uso de diferentes indicadores em cada situação, conforme a tarefa com a qual estejam envolvidos.' (SASSERON; CARVALHO, 2008, p.338, grifo do autor). Estes indicadores constituem o referencial de análise de dados deste trabalho.

## Metodologia

A pesquisa de campo ocorreu em uma turma de segundo ano de um curso técnico integral integrado de nível médio, de uma instituição de ensino público federal, localizada na cidade de Jataí, Estado de Goiás. Nesta turma estavam matriculados 21 alunos. A coleta de dados aconteceu em duas aulas de noventa

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

minutos, durante as quais a sequência de ensino foi aplicada pela professora regente de Física. Os instrumentos de coleta de dados utilizados foram uma filmadora e uma máquina fotográfica e filmadora digital, a fim de fazer o registro audiovisual das aulas.

Em virtude da dinâmica da sequência de ensino e das limitações do equipamento utilizado, optou-se por registrar apenas as atividades e as interações de um dos grupos de alunos, o que possibilitou realizar uma coleta de dados com maior qualidade nos registros audiovisuais. A distribuição dos alunos em cada grupo e a escolha do grupo que seria acompanhado ocorreu de forma aleatória, mediante um sorteio realizado pela professora antes do início da aula. Foram formados quatro grupos: preto, vermelho, azul e roxo, os quais permaneceram os mesmos em todas as atividades e o grupo sorteado como objeto de análise deste trabalho foi o grupo roxo.

A partir das gravações foi feita a transcrição textual das falas dos alunos e da professora e, em seguida, a seleção de episódios para a identificação dos possíveis indicadores da AC. O termo episódio refere-se a trechos das aulas que são objeto de análise. Um episódio é composto por diversos turnos que, por sua vez, são sequências de falas dos alunos e da professora regente.

## A sequência de ensino

A sequência de ensino elaborada faz uso de experimentos de demonstração investigativa, conforme classificação de Azevedo (2004). Segundo a autora, o objetivo desse tipo de atividade é ilustrar ou comprovar uma teoria já estudada ou em estudo, partindo da apresentação de um problema sobre o fenômeno a ser estudado e da investigação a respeito desse fenômeno. A escolha pelas demonstrações investigativas se deu em virtude de este tipo de atividade poder ser estruturada em uma única aula, além de exigir a intensa participação dos alunos, valorizando seu raciocínio e a reflexão sobre os fenômenos observados, favorecendo, desta forma, a AC dos mesmos. Os conteúdos abordados nos experimentos da sequência foram: condução, convecção e radiação. Entretanto, devido às limitações deste trabalho, será abordada apenas a etapa referente ao ensino da condução de calor.

Sobre a bancada do laboratório de Física foi montado um experimento utilizado para demonstração da condução do calor em metais. A figura 01 apresenta uma foto do esquema experimental, composto por um suporte, vela ou lamparina, barra de metal com pequenas esferas de metal presas a ela com parafina.

Figura 01: Foto do esquema experimental.

<!-- image -->

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

A estrutura da atividade sobre a condução de calor foi: a) proposição de uma questão problema sobre o experimento; b) debates em cada grupo, com o apoio da professora; c) elaboração e registro de hipóteses; d) realização do experimento, com debates sobre a situação; e) proposição de uma nova questão problema sobre um arranjo experimental aparentemente semelhante ao inicial; f) debates, elaboração e registro de hipóteses; g) realização do novo experimento, com debates sobre a situação; e, h) apresentação dos conhecimentos científicos pela professora e conversa sobre as dúvidas e hipóteses levantadas.

Antes de apresentar a questão problema, que foi: ' Se aquecermos essa barrinha de metal o que vai acontecer? ', a professora orientou os alunos a observarem o arranjo experimental. Em seguida, esclareceu que só depois de discutirem entre si e proporem uma explicação para a situação é que eles poderiam testar as hipóteses levantadas. Durante os debates, a professora foi a cada grupo procurando escutar os alunos, ajudando-os a organizar suas ideias. Com o término das discussões e após o registro escrito das hipóteses, os alunos realizaram o experimento e observaram o fenômeno.

Logo após, a professora iniciou um novo diálogo com a turma a respeito das bolinhas de metal terem caído em uma sequência determinada pela sua proximidade com a extremidade em que estava a lamparina (a mais próxima caiu primeiro, depois a segunda mais próxima e assim por diante). E propõe uma nova pergunta: ' Se substituirmos a barrinha de metal por um palito de churrasco, o que acontece? A parafina derrete da mesma maneira? '. Os grupos voltam a discutir, enquanto o novo arranjo experimental é preparado. Após o registro das hipóteses, os alunos realizaram o experimento. A seguir, a professora explicou que o processo de transferência de calor que eles observaram é chamado de 'condução' e dialogou com os alunos sobre a diferença entre a condução do calor no metal e na madeira.

## Resultados e discussão

A transcrição da aula na qual foi desenvolvida a atividade sobre condução de calor foi analisada em busca de indícios dos indicadores de alfabetização científica. Esta análise apoiou-se nos procedimentos da análise de conteúdo (BARDIN, 2010). No quadro 02 são apresentados alguns exemplos de resultados da análise feita em quatro episódios (Epi.) da aula. Estas falas pertencem ao grupo roxo, composto por cinco alunos, denominados aqui de:R1, R2, R3, R4 e R5.

Quadro 02: Alguns resultados da análise de dados.

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

Vale destacar que análise foi feita levando-se em consideração a sequência de conversas dos alunos e o contexto ao qual se refere a fala. Por exemplo, nos turnos 14,15 e 16, inicia-se um diálogo entre os alunos R1 e R2, no qual R2 procura organizar as informações que eles têm, enquanto R1 levanta uma hipótese: ' aí vai dilatar '. O que se nota é a utilização de conhecimentos já adquiridos. Como já tinham estudado que a maioria dos objetos se dilata ao serem aquecidos, R1 associa ao fato de que o fogo vai esquentar a barrinha e, portanto, ocorrerá uma dilatação. R2 refuta a afirmação do colega desvinculando um conhecimento já adquirido deste momento de estudo, ao levantar uma nova hipótese dizendo que: ' Não. Vai esquentar, derreter a parafina e as bolinhas vão cair '. A garantia dada é que, ao esquentar a barra, a parafina vai derreter, o que indica justificativa, possibilitando ao aluno prever que as esferas de metal cairão. Enquanto isso, o aluno R1 não defende a hipótese levantada por ele.

Além dos indicadores descritos no Quadro 02, a análise revelou indícios de seriação de informação e de teste de hipóteses. O único indicador para o qual não foram encontradas evidências foi o de raciocínio proporcional.

## Considerações finais

No decorrer da análise dos episódios selecionados, foi possível identificar vários indicadores de AC, evidenciando que algumas das habilidades necessárias para se atingir a AC estavam sendo promovidas. Este resultado reforça a potencialidade das atividades experimentais investigativas no ensino de Física, como já fora apontado por Azevedo (2004) e, também, como um meio para se promover a alfabetização científica dos alunos.

Outro aspecto relevante, decorrente não apenas da análise das transcrições, mas, também, do acompanhamento das atividades, refere-se ao papel fundamental do docente. Para favorecer a aprendizagem e a reflexão dos alunos é preciso que o professor ajude os alunos a organizarem suas ideias, proponha questionamentos e estimule a participação de todos na busca de explicações sobre os fenômenos.

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

Por fim, espera-se que os indicadores de alfabetização (SASSERON, 2008; SASSERON; CARVALHO, 2008) constituam-se em um mecanismo de análise de atividades de ensino de Física e de Ciências. Para isso, pretende-se desenvolver pesquisas, a partir deste referencial, em outros níveis educacionais e, também, com alunos surdos e surdos e mudos.

## Referências

ARAÚJO, M. S. T., ABIB, M. L. V. S. Atividades experimentais no ensino de Física: diferentes enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física . São Paulo, v. 25, n. 2, p. 176 - 194, junho, 2003.

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: Pioneira Thomson Learning, 2004. p. 19-33.

BONADIMAN, H., NONENMACHER, S.E.B. O gostar e o aprender no ensino de física: uma proposta metodológica. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , Florianópolis, v. 24, n. 2: p. 194-223, ago. 2007.

BORGES, A. T. Novos rumos para o laboratório escolar de Ciências. Caderno Catarinense de Ensino de Física , Florianópolis, v.19, n.3, p.291-313, 2002.

CARVALHO, A. M. P. et al. Termodinâmica: Um ensino por investigação . 1. ed. São Paulo: Universidade de São Paulo - Faculdade de Educação, 1999.

CHASSOT, A. Alfabetização Científica: uma possibilidade para a inclusão social. Revista Brasileira de Educação , Rio de Janeiro, jan./fev./mar/abr., n 22, 89-100, 2003.

LONARDONI, M. C.; CARVALHO, M. Alfabetização Científica e a formação do cidadão . 2007. p.1-18. Disponível em: &lt;http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/630-4.pdf&gt;. Acesso em 20 fev. de 2013.

LORENZETTI, L.; DELIZOICOV, D. Alfabetização Científica no contexto das séries iniciais. Ensaio : Pesquisa em Educação em Ciências, Belo Horizonte, v.3, n.1, p. 117, 2001.

SASSERON, L.H. Alfabetização Científica no Ensino Fundamental: Estrutura e Indicadores deste processo em sala de aula . 2008. Tese (Doutorado ) Faculdade de educação, Universidade Estadual de São Paulo, São Paulo, 2008.

SASSERON, L. H.; CARVALHO, A. M. P. de. Almejando a alfabetização científica no ensino fundamental: a proposição e a procura de indicadores do processo. Investigações em Ensino de Ciências , Porto Alegre, v. 13, n. 3, p.333-352, dez. 2008.

\_\_\_\_\_\_. Alfabetização científica: uma revisão bibliográfica. Investigações em Ensino de Ciências , Porto Alegre, v. 16, n. 1, p.59-77, mar. 2011.

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