ANÁLISE DA UTILIZAÇÃO DO MÉTODO DE INSTRUÇÃO PELOS COLEGAS EM UMA SALA DE AULA DE FÍSICA

## ANÁLISE DA UTILIZAÇÃO DO MÉTODO DE INSTRUÇÃO PELOS COLEGAS EM UMA SALA DE AULA DE FÍSICA

## Douglas Mendonça 1 , Pablo Dias , Natália Landin 2 3

- 1 Universidade Federal de Viçosa - Campus Florestal, douglas.mendonca@ufv.br
- 2 Universidade Federal de Viçosa - Campus Florestal, pablodias13@gmail.com
- 3 Universidade Federal de Viçosa - Campus Florestal, natrlandin@gmail.com

## Resumo

O presente trabalho tem como objetivo examinar a efetividade da discussão entre os estudantes durante resolução de problemas apresentados pelo professor. Nosso material empírico foi extraído de uma sequência de ensino de Física Térmica em uma turma de graduação em Agronomia da Universidade Federal de Viçosa - Campus Florestal. A coleta de dados ocorreu durante o primeiro semestre de 2014. A metodologia de ensino utilizada pelo professor é baseada no método de instrução pelos colegas, criado pelo professor Eric Mazur em meados da década de 90 e utilizado com sucesso por vários professores em diversos países. Tal metodologia se baseia na apresentação de uma questão problema por parte do professor e na discussão entre os estudantes que objetivam a resolução da mesma. Nossa discussão é centrada na análise quantitativa dos dados das respostas dos estudantes, antes e após a discussão com seus colegas. Nossos resultados demonstram que, por meio da discussão, os estudantes são capazes de solucionar as questões propostas pelo professor. Demonstramos também que os alunos se tornam mais confiantes de suas respostas após a discussão.

Palavras-chave : Instrução pelos Colegas, ensino de ciências, metodologia de ensino.

## Introdução

O ensino de Física nas universidades está presente em diversos cursos, principalmente em seus anos iniciais. O estudo da física objetiva uma formação sólida sobre conteúdos bastante específicos, que são tidos como fundamentais para o prosseguimento dos alunos em seus cursos. Em geral, os conceitos são complexos e não intuitivos, criando, assim, uma grande barreira para a aprendizagem dos estudantes. O desenvolvimento das teorias socioculturais aponta para a importância de o professor criar ambientes para que os alunos possam se engajar ativamente em seu processo de aprendizagem. Nesse contexto, aulas expositivas centradas no discurso de autoridade do professor não se mostram efetivas para tornar o aluno um agente ativo e (cor)responsável pelo seu processo de ensino e aprendizagem (Mortimer e Scott, 2003; 1º autor, 2010).

Apesar das pesquisas das últimas décadas apontarem para a importância da inserção do discurso dialógico na sala de aula (Scott e colaboradores, 2006; 1º autor e colaboradores, 2008), pouco se observa com relação à iniciativa de mudança, dos professores do ensino superior, em sua prática de docência. No cenário internacional, citamos com destaque o trabalho do professor Eric Mazur e de seu grupo de pesquisa (ver Mazur 1997), com ênfase em seu método ativo de ensino,

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26 a 30 de janeiro de 2015

denominado por ele Peer Instruction e referenciado neste texto por Instrução pelos Colegas (IpC), em uma tradução livre. Seu método de ensino, que surgiu na década de 90, vem sendo amplamente utilizado por vários professores em diversos países. Trabalhos de pesquisa sobre esse método apontam para sua eficácia como facilitador da aprendizagem dos estudantes, uma vez que ele permite que os mesmos passem mais tempo discutindo sobre os questionamentos apresentados pelo professor, do que assistindo a uma aula de forma passiva.

Neste trabalho, apresentamos os resultados obtidos durante a aplicação do método IpC em um curso de Física básica para alunos do 3º período do curso de Agronomia da Universidade Federal de Viçosa. Nosso objetivo é verificar se, por meio das discussões com os colegas, os estudantes conseguem compreender os questionamentos apresentados pelo professor durante a aplicação do método IpC.

## Metodologia de ensino por instrução pelos colegas

A ideia central do método IpC é permitir que os estudantes interajam entre si na busca da solução de uma problematização trazida pelo professor durante sua exposição. Para tanto, é necessário que o estudante se prepare previamente para a aula. Essa preparação acontece através do estudo do material disponibilizado pelo professor. Durante a aula, o professor normalmente faz uma breve exposição oral sobre o tema em estudo (por volta de 10 minutos) e, em seguida, apresenta uma questão conceitual, normalmente de múltipla escolha, que tem como objetivo avaliar a aprendizagem do estudante sobre um ponto específico do conteúdo já estudado.

Após a exposição da questão, os estudantes têm por volta de dois minutos para, individualmente, refletir sobre o problema e apresentar sua resposta. A apresentação da resposta pode ser por meio de cartões coloridos, dispositivos eletrônicos, dentre outros. O importante é que o professor contabilize a resposta de seus estudantes. O método IpC aconselha que, no caso de mais de 70% dos estudantes escolherem a resposta correta, o professor deve explicar a questão para todos e reiniciar o processo, apresentando uma nova questão sobre um novo tema. No caso do número de acerto ficar entre 30% a 70%, o professor deve pedir para que alunos com repostas diferentes se reúnam em pequenos grupos para debater suas ideias. Após alguns minutos o professor reabre o processo de votação e explica a questão. Caso julgue necessário, o professor pode apresentar uma nova questão sobre o mesmo tema. No caso do número de acertos ficar abaixo de 30%, o professor deve dialogar sobre o problema e apresentar uma nova questão sobre o tema.

## Referencial teórico

Engle e Conant (2002) propõem o conceito de engajamento disciplinar produtivo, o qual indica o alcance de envolvimento dos estudantes em temas e práticas de uma disciplina, e se tal envolvimento resulta em progresso intelectual.

Os autores, após realizarem diversas observações de diferentes grupos de estudantes dos Estados Unidos, apontam seis características que indicariam um maior engajamento dos estudantes nas atividades:

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- ¾ um maior número de estudantes tenta fazer contribuições substantivas ao conteúdo em discussão;
- ¾ as contribuições dos estudantes estão frequentemente em sintonia com aquelas apresentadas pelos colegas, sem consistirem, portanto em comentários isolados;
- ¾ poucos estudantes encontram-se dispersos;
- ¾ os estudantes demonstram estar atentos uns aos outros por meio de postura corporal e contato olho no olho;
- ¾ os estudantes frequentemente expressam envolvimento apaixonado com os temas;
- ¾ os estudantes continuam engajados nos tópicos por um longo período de tempo.

Entretanto, para que essas características expressem engajamento disciplinar, é necessário que exista íntima relação entre as ações dos estudantes e questões práticas do discurso curricular ou de uma disciplina. Nessa perspectiva, o engajamento disciplinar produtivo se dá quando os estudantes incorporam o discurso escolar em geral, sobretudo, o discurso de uma disciplina em particular.

Por fim, podemos considerar o engajamento como produtivo quando os estudantes fazem progresso intelectual. Os autores ponderam que a avaliação do que se considera como produtivo depende da disciplina, do conteúdo ou tema específico e ainda do ponto de partida intelectual dos estudantes. Os autores, em suas análises, discutem que esse progresso pode ser inferido, entre outros aspectos, pelo avanço na qualidade e sofisticação dos argumentos e pela apresentação de novas ideias e questionamentos relacionados ao conteúdo disciplinar. Em outras ocasiões, ele pode ser aparente no reconhecimento de uma confusão cognitiva por parte do estudante, pela construção de uma nova conexão entre ideias ou pelo planejamento de algo para satisfazer um objetivo.

Em nosso trabalho, utilizamos o conceito de engajamento disciplinar produtivo para analisar o envolvimento dos estudantes em situações de interação entre os alunos. Tal análise nos fornecerá aporte para discussões sobre a importância da metodologia de ensino para o bom desenvolvimento dos conteúdos de Física na sala de aula analisada.

## Metodologia

Nossa coleta de dados ocorreu em uma turma de Física 2 do Curso de Agronomia em uma instituição pública federal, a Universidade Federal de Viçosa Campus Florestal, no primeiro semestre de 2014. A turma era constituída por 36 estudantes, sendo, em sua maioria, alunos do terceiro período e, em minoria, alunos de períodos posteriores que estariam então, repetindo a disciplina. Todos os alunos do terceiro período já haviam tido contato com o método IpC, que havia sido aplicado pelo professor no período anterior na disciplina de Física 1

O conteúdo da disciplina foi dividido em três partes. Na primeira, tratou-se do tema Hidrostática. Na segunda, abordaram-se conceitos no contexto do estudo de calor, temperatura e dilatação térmica. Por fim, no terceiro momento foram abordadas a 1ª e a 2ª lei da termodinâmica. O professor da disciplina, e também

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primeiro autor deste trabalho, é licenciado em Física e mestre em Educação com ênfase em ensino de ciências.

Utilizamos a primeira parte da sequência de ensino para que todos os estudantes se adaptassem à utilização do novo método. A coleta de dados aconteceu ao longo da segunda fase da sequência didática, que foi dividida em três aulas, cada uma com duração de 100 minutos. No início de cada aula, era entregue a cada estudante um cartão resposta, no qual ele deveria marcar sua resposta, bem como o grau de certeza com relação à mesma, sendo que este grau foi divido em três níveis: baixo, médio e alto. O professor, então, projetava uma questão de múltipla escolha para que os estudantes, individualmente, resolvessem e registrassem sua resposta com seu grau de certeza no cartão. Seguindo o método do IpC, o professor fazia uma avaliação com relação à quantidade de acertos e, caso não houvesse uma quantidade de erros ou acertos elevada, o professor pedia para que os estudantes discutissem entre si e assinalassem novamente no cartão sua resposta final, juntamente com seu grau de certeza.

Os dados empíricos de nosso trabalho foram extraídos a partir da análise das respostas dos estudantes em seus cartões de resposta. No total temos 16 questões distribuídas ao longo das três aulas. Também compõe nosso banco de dados a gravação em vídeo de todas estas aulas.

## Apresentação dos dados e discussão

A partir da análise dos cartões de respostas entregues pelos estudantes, fizemos uma análise quantitativa com relação ao índice de acerto dos estudantes antes e após as discussões em grupo, bem como o grau de segurança dos mesmos com relação à suas respostas.

Inicialmente, os estudantes, de forma individual, deveriam marcar, em seus cartões de resposta, a opção escolhida com relação à questão projetada pelo professor. Em seguida, deveriam discutir com seus colegas e assinalar novamente a sua opção de resposta. Os estudantes poderiam manter suas respostas ou mudar de opção. Caso o estudante mudasse de opção as seguintes situações eram possíveis: mudar da resposta certa para a errada, mudar da resposta errada para certa e mudar da resposta errada para outra errada. O gráfico 1 a seguir apresenta os dados relativos às mudanças de opção feitas pelos estudantes.

Gráfico 1: Dados relativos às mudanças de opção feitas pelos estudantes.

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Ao longo da sequência observamos que mudanças de opção ocorreram 153 vezes, sendo que em 129 delas os alunos mudaram para a resposta correta. Este dado, que consideramos muito expressivo, demonstra o sucesso da aplicação do método, uma vez que 84% dos estudantes são levados a assinalar a resposta correta após discussão com seus colegas, sem uma intervenção direta do professor.

Podemos observar que 15% das mudanças de opção aconteceram da resposta incorreta para outra também incorreta. Em uma amostra de 153 mudanças de opção ao longo da sequência, temos um total de 22 alternâncias de incorreto para incorreto. Em uma análise mais aprofundada dos danos, verificamos que 15 destas mudanças de opção ocorreram em apenas uma questão. Logo, se retirássemos esta questão de nossos dados, teríamos um percentual de pouco mais de 5% de alunos que migraram de uma resposta incorreta para outra incorreta e um percentual próximo a 95% de migração da resposta incorreta para a correta. Também é nesta questão que temos os únicos 2 casos de migração de resposta de correta para incorreta.

Ao longo da sequência, observamos que em 228 vezes - aproximadamente 60% de nossa amostra - os estudantes mantiveram suas respostas após a discussão em grupo. O gráfico 2 apresenta resultado da análise das respostas dos estudantes que mantiveram suas opções após a discussão.

Gráfico 2: Percentual de respostas que se mantiveram inalteradas.

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Podemos observar que, na maioria das vezes, os estudantes que mantiveram suas respostas haviam acertado às questões. No entanto, 37 respostas que se mantiveram estavam incorretas.

Em uma análise mais aprofundada dos dados podemos observar que 188 respostas estavam inicialmente incorretas, e após a discussão com os colegas, 129 migram para a resposta correta (aproximadamente 69%), 22 migraram para outra resposta incorreta (aproximadamente 12%) e 37 respostas se mantiveram na incorreta (aproximadamente 19%). Sendo assim, podemos afirmar que a discussão entre os estudantes na maioria das vezes contribui positivamente para a aprendizagem dos estudantes. Apenas em 2 casos observamos que estudantes que estavam na resposta correta foram convencidos a migrar para a resposta incorreta.

Outro ponto interessante que podemos extrair de nossos dados é com relação à confiança do estudante quanto a suas repostas. Conforme já descrito na metodologia, para cada questão os alunos deveriam marcar o grau de confiança de sua resposta, antes e após a discussão. O grau de confiança foi dividido em três níveis: baixo, médio e alto. Nos gráficos 3 e 4 mostramos o que ocorreu com o grau de confiança dos estudantes antes e após suas discussões.

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Gráfico 3: Grau de confiabilidade nas respostas dos alunos que mudaram de opção.

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O gráfico 3 apresenta os dados da alteração ou não do grau de confiabilidade apontado pelos estudantes que alteraram suas respostas. Podemos observar que o nível de confiança dos estudantes que mudaram de alternativa aumentou em 64% dos casos, e em 29% dos casos os estudantes mudaram de alternativa e mantiveram o grau confiança em sua resposta, vale salientar que os 14% das respostas que já apresentavam nível de certeza alta não puderam aumentar, uma vez que já se apresentavam no nível mais elevado de nossa escala. Em apenas 7% dos casos o nível de confiança dos estudantes diminuiu, vale também salientar que os 5% de estudantes que mantiveram seu nível de certeza baixo não puderam diminuir, uma vez que este era o nível mais baixo de nossa escala.

Gráfico 4: Grau de confiabilidade nas respostas dos alunos que mantiveram suas opção.

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O gráfico 4 apresenta o grau de confiabilidade apontado pelos estudantes que mantiveram suas respostas antes e depois da discussão. Podemos observar que, em 42% dos casos, a certeza dos estudantes em suas respostas aumentou após a discussão. Em 54% dos casos, o grau de confiança dos mesmos não se alterou. Apenas 3% dos estudantes que mantiveram suas respostas diminuíram seu grau de confiança. Vale salientar que 37% dos estudantes que mantiveram seu grau de confiança alto não puderam assinalar uma alternativa que demonstrasse um aumento em seu grau de confiança, uma vez que os mesmo já estavam no limite superior da escala.

A análise dos dados nos permite afirmar que o método contribui não somente para que os estudantes migrem para a resposta correta, mas também para que se sintam mais confiantes com relação a suas respostas. A dicussão entre os estudantes contribui para o aprendizado tanto dos alunos que migram para a resposta correta, quanto daqueles que se mantêm na resposta certa.

## Considerações finais

A utilização do método permite um grande engajamento dos estudantes nas atividades, fazendo com que eles revejam seus conhecimentos ao produzirem argumentos que sustentem suas hipóteses. Ao discutirem entre si, os estudantes colocam seus conhecimentos no debate e compartilham os significados que são desejados para a aula, tendo a vantagem de, naturalmente, se expressarem de forma diferenciada do discurso tradicional do professor, sustentando uma discussão utilizando palavras e contextos mais próximos de suas realidades.

Nosso trabalho demonstra que a aplicação do método contribui tanto para os alunos que já haviam acertado a questão quanto para os demais. A possibilidade, dada aos estudantes que assinalaram inicialmente a resposta correta, de colocarem em debate suas ideias de forma articulada, dentro de um contexto de convencimento de seus colegas, os torna mais confiantes em suas respostas. Aparentemente estes estudantes têm a capacidade de explicar corretamente os conceitos para seus colegas de forma efetiva, uma vez que a migração dos estudantes da resposta incorreta para a correta é significativa.

Outra grande vantagem da utilização do método é o feedback contínuo que o professor recebe dos estudantes, tanto por meio das respostas dos mesmos às questões, o que permite cerificar pontos problemáticos das concepções dos estudantes acerca de determinado conteúdo, quanto por meio do acompanhamento ativo do professor das discussões de seus alunos, tomando conhecimento de suas ideias, hipóteses e argumentos.

Sinalizamos a importância da discussão deste método em cursos de formação de professores, de modo a aumentar as condições para que eles desenvolvam metodologias nas quais os estudantes interajam de forma ativa e não passivamente, como acontece na forma tradicional de ensino. Pretendemos, em trabalhos futuros, expandir nossa discussão, apresentando resultados das avaliações realizadas pelos estudantes, bem como outros detalhes fundamentais para o sucesso da aplicação do método. Também é nosso objetivo para trabalhos futuros realizar novas coletas de dados com gravação das discussões dos estudantes, para entender melhor o processo argumentativo que ocorre no contexto da Instrução pelos Colegas.

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