O ENSINO POR INVESTIGAÇÃO COMO PROMOTOR DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA EM AULAS DE FÍSICA

XXII Simpósio Nacional de Ensino de Física - SNEF 2017

## O ENSINO POR INVESTIGAÇÃO COMO PROMOTOR DA APRENDIZAGEM SIGNFICATIVA EM AULAS DE FÍSICA

*Gabriel Lucas Dos Anjos Ferreira , João A. Ferreira Neto (orientador) 1 2

1 Universidade Federal do Pará / Bolsista do programa 'Ciência na Ilha' vinculado a PROEX/UFPA /gabrielferreira.quimica@gmail.com.

2 Instituto de Educação Matemática e Científica - Universidade Federal do Pará, jamaro@ufpa.br.

## Resumo

O objetivo deste trabalho é caracterizar a utilização dos conhecimentos prévios na construção de explicações, durante algumas aulas baseadas no "Ensino de Ciência por Investigação", com estudantes do oitavo e nono ano da Educação Básica. Por meio do relato de uma experiência de estágio de docência, vivida no Clube de Ciências da Universidade Federal do Pará, que se configura como um laboratório didático-pedagógico pretendeu-se identificar e caracterizar os momentos de aprendizagem significativa, utilizando-se para isto o referencial teórico e as falas dos alunos presentes no desenvolvimento de algumas aulas envolvendo associação de pilhas. Constatou-se que, no desenvolvimento das aulas, em que se utilizou "ensino por investigação", foi possível usar conceitos como o de subsunçores e ancoragem para analisar o processo de aprendizagem dos estudantes. Além disso, foram encontrados pontos comuns entre estas duas metodologias de ensino e, também, foi possível observar como o ensino por investigação pode criar condições prévias para uma aprendizagem significativa.

Palavras-chave : Ensino por Investigação. Aprendizagem Significativa. Clube de Ciências. Estágio de Docência. Laboratório didático-pedagógico.

## Introdução

Este texto objetiva caracterizar alguns elementos do ensino por investigação que podem promover a aprendizagem significativa, observadas durante as aulas com alunos do oitavo e nono ano de 2015 no Clube de Ciências da Universidade Federal do Pará - CCIUFPA, que é um laboratório didático-pedagógico que visa, principalmente, proporcionar uma vivência antecipada de docência durante a formação inicial do professor das diversas licenciaturas e, consequentemente, a iniciação científica em pesquisa da área do ensino de ciências. Neste espaço, não se estabelece nenhum conteúdo programático obrigatório a ser ministrado durante as aulas com os estudantes da Educação Básica. Além disso, os professores estagiários são orientados a desenvolverem e aplicarem seus planos de aula usando a estratégia do 'Ensino de Ciências por Investigação', visando tanto a alfabetização como o letramento científico de seus estagiários e dos estudantes da Educação Básica, que fazem parte do CCIUFPA.

As aulas do Clube acontecem aos sábados, das oito às onze horas da manhã. Durante a semana os professores estagiários se reúnem para discutir a aula

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23 a 27 de janeiro de 2017

## XXII Simpósio Nacional de Ensino de Física - SNEF 2017

anterior e como a próxima será desenvolvida. Nesta estrutura, os alunos (sócios mirins) da educação básica são organizados em nove turmas, que vai do 1º ano do Ensino Fundamental até o Ensino Médio, com aproximadamente 20 estudantes cada uma e, aproximadamente, 5 estagiários por sala de aula que procuram criar situações que possam resultar em um pequeno projeto de investigação científica infanto-juvenil, sendo esta uma das justificativas para se elaborar e desenvolver planos de aula usando o 'Ensino de Ciências por Investigação' como principal estratégia de ensino. Assim, os professores em formação inicial procuram desenvolver o papel de mediadores dos processos pedagógicos ocorridos durante as aulas, tentando criar condições para que os próprios alunos construam as explicações e conceitos diante das situações propostas.

## Metodologia

Através do relato dos planos de aula e de seus desenvolvimentos, baseados nas atividades registradas dos alunos e de um dos professores estagiários, identificamos e caracterizamos, utilizando para isto referencial teórico pertinente, os momentos em que os conhecimentos prévios se apresentaram como elementos que facilitaram o processo de construção de explicações para os fenômenos estudados durante as aulas.

A turma em questão era composta por alunos de oitavo e nono ano do ensino fundamental (juntou-se às duas turmas por causa da limitação do número de salas de aula), da rede pública de ensino, que tinham entre 13 e 14 anos de idade que estavam sob a regência de quatro professores estagiários, dentre os eles um o autor deste texto, durante o ano de 2015. Por terem curiosidades sobre o tema pensaram em trabalhar conceitos de eletrodinâmica, levando em consideração suas próprias vivências prévias com o assunto. Alguns alunos contaram sobre tentativas de 'colocar o dedo na tomada' e de brincadeiras envolvendo pilhas.

A decisão pela escolha do assunto da aula se deveu-se a manifestação de um aluno com a seguinte curiosidade: Por que as tomadas dão choque e as pilhas não? A partir dessa pergunta passamos a fazer planejamentos para que os alunos chegassem a conclusões acerca das características das pilhas, visto que os sócios ainda não tinham tido contato com este tema na escola.

Durante as orientações, os estudantes foram questionados e puderam formular e reformular os próprios conhecimentos acerca do tema, e mostrá-los da forma que os compreendiam. No planejamento levamos em consideração o fato de que os alunos precisam decidir sobre o que querem aprender. Então, elaboramos uma aula na qual levaríamos alguns experimentos com os quais os sócios mirins poderiam, com a mediação docente e a possibilidade de manipulação do material,

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construir explicações com base nos próprios conhecimentos. Assim, seguindo a proposição dos alunos, os estagiários iniciaram as intervenções e orientações para que os estudantes construíssem novos conhecimentos a partir do que já conheciam.

Primeiramente fizemos algumas perguntas para saber as hipóteses dos sócios. E percebemos que as respostas levaram em consideração as semelhanças e diferenças entre as pilhas e as tomadas. Nas respostas os alunos associaram as pilhas com uma fonte de energia portátil, e as tomadas com fontes fixas de energia por essa diferença as tomadas teriam condições de oferecer mais energia; como ficou evidente na fala de um dos alunos:

Pilha fornece energia portátil, descartável, a voltagem é menor que a tomada... Tomada: fornece energia fixa a energia é maior que na pilha.

Esta 'fala' mostra que este estudante possui alguns conhecimentos prévios que lhe permitiram elaborar características para diferenciar as duas fontes de energia elétrica em questão. Percebeu-se que o uso do conceito de voltagem foi usado na diferenciação sem que tivesse um domínio conceitual, ou seja, a noção que tinha sobre o assunto vinha dos conhecimentos prévios presentes em seu cotidiano e isto poderia denotar que as ideias presentes no seu dia a dia, o estava auxiliando nas elaborações propostas pelos estagiários, se configurando em um exercício de autonomia.

A partir de afirmações como essa, levamos alguns experimentos para que os sócios mirins pudessem observar e testar suas hipóteses. Os experimentos consistiam em aferir a diferença de potencial das pilhas, já que os alunos queriam saber sobre o motivo das tomadas darem choque e as pilhas não. A pergunta foi principalmente influenciada pelos conhecimentos prévios dos alunos -suas vivências. O teste foi feito com o auxílio de um multímetro que mediria a voltagem da pilha, paralelo a isso perguntamos aos alunos se sabiam qual a voltagem das tomadas e se isso poderia influenciar para a resposta. Durante os testes com o multímetro, perguntamos se era possível aumentar a voltagem das pilhas e como isso seria possível. Em resposta os alunos disseram:

coloca uma ao lado da outra, pois se a voltagem é baixa elas sozinhas não fariam nada.

Perguntamos então por que colocar uma ao lado da outra e a resposta foi:

porque no controle remoto elas estão uma do lado da outra e o controle funciona.

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Tornando mais uma vez evidente o conhecimento prévio dos alunos, e a ação dos mesmos de tentar fazer relações com esses conhecimentos, para se expressar acerca dos fenômenos observados.

Pelo simples de fato de estarem no mundo e procurarem dar sentido às inúmeras situações com as quais se defrontaram em suas vidas, os nossos alunos já chegam às nossas aulas de Ciências com ideias sobre vários fenômenos e conceitos científicos que, geralmente, são distintos daquelas que queremos ensinar. (Schnetzler, 1992, p. 18)

Figura 01.Estudantes verificando a voltagem das associações de pilhas em paralelo e em serie. Foto: Gabriel Ferreira.

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Como o nosso tempo acabou, planejamos fazer esse teste no sábado seguinte. Pensamos em problematizar as hipóteses já levantadas para definir e especificar qual seria a pergunta investigativa do trabalho, pois observamos que após esta aula os alunos passaram a questionar mais sobre as maneiras de encaixar as pilhas. Durante os testes de hipóteses os alunos viram que quando colocamos as pilhas numa ' sequência ' (os sócios utilizaram esse termo para definir ligações em série e o termo ' lado a lado' para ligações em paralelo) a voltagem é maior:

quando estão em sequência a energia total de cada pilha é utilizada, enquanto que as pilhas lado a lado só pegam um pouco da energia de cada pilha.

A proposição das hipóteses aqui é feita pelos sócios com base em suas observações, tendo liberdade para expor o que pensam, fazendo conexões com seus conhecimentos de vida. Durante esta aula eles também viram que as pilhas ligadas em série descarregam mais rápido que as pilhas ligadas em paralelo, pois durante os testes os sócios puderam observar que a leitura do multímetro decaía rapidamente, enquanto que nas ligações em paralelo demoravam mais. A partir destas observações eles chegaram a outro questionamento:

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qual a diferença entre as pilhas ligadas em série para as pilhas ligadas em paralelo?

Com os testes e afirmações feitas anteriormente os sócios mirins já poderiam responder essa pergunta, no entanto pedimos que eles falassem sobre as observações feitas, da forma como tinham compreendido. Em resposta eles disseram:

as pilhas ligadas em sequência são a soma das energias de cada pilha por isso podemos comparar as pilhas em sequência com um trem, pois ele segue apenas uma direção levando as pessoas, nesse caso a energia, nas pilhas ligadas lado a lado são como ônibus, pois eles 'param' em cada parada para pegar pessoas o mesmo acontece com as pilhas, porém com a energia.

Nesse momento já aparece o termo em série, pois alguns dos alunos já tinham contatos prévios com o tema.

Nessa passagem é mais explícita a relação feita pelos alunos do conhecimento físico, de eletrodinâmica, com suas vivências e observações anteriores. Os alunos ainda não tinham muito clareza acerca da noção de corrente elétrica como sendo o movimento das cargas em um condutor, mesmo assim, construíram uma explicação para o que estavam investigando, fazendo uma analogia com o movimento de um trem e depois com o de um ônibus. Consideramos que foram fundamentais para esta elaboração os conhecimentos prévios presentes no cotidiano, pois, já existia em sua forma de pensar uma estrutura específica e organizada, os subsunçores, que os ajudou a construir e ancorar uma nova informação.

Pude perceber que, como no ensino por investigação, o aluno possuía liberdade construir o próprio conhecimento, agindo ativamente no processo de ensino, o que é evidente pelas passagens citadas anteriormente. Além do que, nessa perspectiva, por ter essa liberdade para pensar e se expressar, o aluno pode fazer relações entre os novos conhecimentos apresentados e seus conhecimentos anteriores; o que tornava o novo conteúdo mais significativo para ele.

## Resultados e Discussões

A partir das situações contidas no relato, diríamos que, durante a execução das aulas o ensino por investigação fez com os estagiários elaborassem planos de aula em que eles assumissem o papel de mediadores e os alunos um papel ativo na busca por encontrar uma resposta para uma pergunta investigativa, atuando com protagonismo durante as aulas, pois, segundo Carvalho (2007, p. 2)

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Ao fazer uma questão, ao propor um problema, o professor passa a tarefa de raciocinar para o aluno e sua ação não é mais o de expor, mas de orientar e encaminhar as reflexões dos estudantes na construção do novo conhecimento.

E isto permitiu que esses estudantes fizessem suas próprias relações e elaboração explicativas a partir do que já conheciam. Um outro processo pedagógico, que também envolveria os conhecimentos prévios, está presente no ensino por investigação e aparece na seguinte afirmação:

coloca uma ao lado da outra, pois se a voltagem é baixa elas sozinhas não fariam nada.

Com a possibilidade de manipulação do experimento, aparecem as hipóteses e também a possibilidade de testá-las. Compreendemos que para a elaboração das hipóteses há o uso dos conhecimentos e saberes guardados em suas memórias, que foram acionados ao serem colocados em uma posição de desafio e protagonismo.

Para que um novo conhecimento seja construído o aluno precisa ter atividade na aprendizagem 'antes de os significados serem retidos e organizados hierarquicamente eles devem ser adquiridos e o processo de aquisição é necessariamente ativo' (MOREIRA, 2009, p. 26). No processo de aquisição do conhecimento, numa perspectiva construtivista, o aluno deve participar sendo agente construtor de conhecimentos. É preciso que ele tenha condições de fazer as próprias ligações entre o que já sabe e o novo. Segundo (MOREIRA 2009, p. 7 - 8).

Pode-se, então, dizer que a aprendizagem significativa ocorre quando a nova informação "ancora-se" em conceitos relevantes (subsunçores) preexistentes na estrutura cognitiva. Ou seja, novas ideias, conceitos, proposições podem ser aprendidos significativamente (e retidos), na medida em que outras ideias, conceitos, proposições, relevantes e inclusivos estejam, adequadamente claros e disponíveis, na estrutura cognitiva do indivíduo e funcione, dessa forma, como ponto de ancoragem às primeiras.

Para a turma em questão, estudada neste trabalho, os estagiários criaram 'condições prévias' para que eles fizessem relações entre o conhecimento novo e as informações e saberes que já conheciam, pois, ' o que nossos alunos aprendem dependem tanto do que já trazem, [...] como das características do nosso ensino ' (Schnetzler, 1992, p. 19). Assim, ao criar situações de investigação e ao assumir o papel de mediadores dos processos pedagógicos, os estagiários criaram possibilidades para que os estudantes assumissem um papel ativo e isto aparece nas relações que estes fizeram diante da atividade investigativa proposta, o que foi caracterizado, por nós, como uma aprendizagem significativa, em consequência do uso do Ensino por Investigação como estratégia metodológica. No trecho abaixo observamos um dos momentos em que isto aconteceu:

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as pilhas ligadas em série são a soma das energias de cada pilha por isso podemos comparar as pilhas em série com um trem, pois ele segue apenas uma direção levando as pessoas [...]

Como foram mostrados, alguns pontos do ensino por investigação - como a postura de mediador do professor e postura ativa do aluno, com liberdade para pensar - podem ser vistos como criadores de 'condições prévias' para uma aprendizagem significativa. Partindo destas argumentações, sobre a relação entre esses dois aportes teóricos e como um pode promover o outro, pode-se dizer que, na situação estudada neste trabalho, os processos que ocorreram em sala de aula apresentaram características de uma aprendizagem significativa, que foi viabilizado por planos de aula elaborados e desenvolvidos baseados no Ensino por Investigação.

## Considerações Finais

Como foi mostrada, no Ensino por Investigação, a proposição de um problema, baseado no interesse dos alunos, permite que eles assumam o protagonismo na construção do próprio conhecimento, que se desdobra, por exemplo, nas possibilidades de se expressar, que aparecem na elaboração e teste de hipóteses, na construção de explicações em que ajustam seus argumentos para que tenham coerência com os resultados obtidos durante as testagem das ideias que defendem. Especificamente no caso das hipóteses temos que

A emissão de hipótese pelos alunos também permite que eles exponham seus conhecimentos prévios, já que para a formulação de hipóteses, os alunos baseiam-se em seus conhecimentos que se encontram organizados na estrutura cognitiva. (Zopero &amp; Laburu, 2010)

Neste cenário, entendemos que estes comportamentos, que são desejáveis tanto no Ensino por Investigação quanto na Aprendizagem Significativa, só acontecem porque os estudantes têm conhecimentos prévios que tornaram significativos as situações experimentais e os novos conhecimentos, facilitando os processos de subsunção e consequente ancoragem dos mesmos.

Outro aspecto surge quando Moreira (2009) nos diz, ao falar sobre Aprendizagem Significativa, que o aluno precisa ter um papel ativo na sua própria aprendizagem. Desta feita, nas situações estudadas neste trabalho, quando os estagiários buscam, através do Ensino por Investigação, uma participação ativa dos estudantes, contemplam também uma condição para que se tenha uma aprendizagem significativa, já que, como comenta Zopero &amp; Laburu (2010), existem algumas características comuns entre estas duas metodologias de ensino.

Talvez, pelo fato dos planejamentos terem sido feitos na perspectiva do Ensino por Investigação, diríamos que esta metodologia viabilizou uma

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aprendizagem significativa. Nossa intenção não é buscar por pontos de convergência entre estas metodologias de ensino, mas, mostrar que parece ter existido uma relação de precedência durante o desenvolvimento das aulas que serviram objeto para este estudo, pois, entendemos que para as situações apresentadas aqui, o Ensino por Investigação criou condições prévias para uma aprendizagem significativa.

## Referências

CARVALHO, A.M.P. O ensino de ciências e a proposição de sequências de ensino investigativas. In. Ensino de ciências por investigação em sala de aula. Anna Maria Pessoa de Carvalho - org. São Paulo. Ed: Cengage learning, 2013. 152 p.

MOREIRA, M. A. Subsídios teóricos para o professor pesquisador em ensino de ciências. e. 1. Porto Alegre. UFRGS, Brasil. 70 p. 2009.

Schnetzler, R.P. Construção do conhecimento e ensino de ciências. In. Em aberto, Brasília, ano 11, nº 55, jul./set. 1992.

ZOMPERO, Andréia de Freitas; LABURU, Carlos Eduardo. As atividades de investigação no Ensino de Ciências na perspectiva da teoria da Aprendizagem , Tandil , v. 5, n. 2, p. 12-19, dic. en

Significativa. Rev. electrón. investig. educ. cienc. 2010 . Disponible &lt;http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci\_arttext&amp;pid=S185066662010000200002&amp;lng=es&amp;nrm=iso&gt;. accedido en 30 oct. 2016.

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