A experimentação na formação das competências e habilidades no processo de ensino-aprendizagem de Física em alunos do nono ano de uma escola da rede pública de Manaus.

## A experimentação na formação das competências e habilidades no processo de ensino-aprendizagem de Física em alunos do 9º ano de uma escola da rede pública de Manaus.

## Carlos Eduardo Pereira Aguiar (PG), Roberto Barbosa Castilho (PQ) 1 1

1 Universidade Federal do Amazonas, Av. Gen. Rodrigo Octávio J. Ramos, 3000, Coroado I - Manaus - AM, 69077-000 - Brasil.

Palavras-chave: Obstáculos epistemológicos, Conhecimento científico, Competências e habilidades.

Resumo: O presente trabalho consiste na proposta e análise do uso da experimentação como uma ferramenta auxiliar mas essencial no processo de ensino-aprendizagem de Ciências, especificamente em Física, visando uma melhor alfabetização científica. Para a aplicação da metodologia proposta foi escolhido o tema Eletricidade e uma turma do 9º ano de uma escola pública da cidade de Manaus. O referencial teórico está ancorado na Epistemologia de Gaston Bachelard, no tocante aos obstáculos epistemológicos e o papel do erro na construção do conhecimento científico. Amplia-se a discussão da metodologia com a possibilidade de desenvolvimento de habilidades e competências, pois tratamos a experimentação como mais que um roteiro de procedimentos para ilustrar ou confirmar uma teoria. O estudo consistiu na aplicação de questionários sobre o tema, a realização de experimentação investigativa, e a aplicação de questionários finais. Os resultados sugerem que houve aprimoramento de habilidades experimentais e maior interesse e motivação por parte dos discentes. Além de instigar a curiosidade, a experimentação levou alguns estudantes e reavaliar conhecimentos prévios, corrigindo assim erros conceituais. Após a atividade investigativa, muitos discentes puderam perceber de forma diferente os possíveis 'erros' advindos da primeira experiência.

## Introdução

A prática docente em sala de aula nos mostra que os educandos experimentam dificuldades na aprendizagem dos conceitos científicos, principalmente os físicos. São contumazes, ainda, as afirmações de que as dificuldades decorrem da desmotivação e desinteresse dos estudantes, porém esses comportamentos não se constituem como questões pontuais, haja vista serem influenciados por fatores extrínsecos, que vão desde a falta de laboratórios e materiais para a realização dos ensaios experimentais, até a falta de preparo e insegurança dos docentes em realizar as atividades práticas.

De acordo com Pinho-Alves (2000), a atividade experimental é bem aceita pela maioria dos professores que afirmam que o laboratório didático de Física é um potencial motivador e se constitui numa atividade rica e próspera para a aprendizagem dos estudantes, mas, apesar da crença, não significa que façam uso dessa prática na sala de aula rotineiramente.

As vantagens de se utilizar as atividades experimentais no ensino de Física são ressaltadas pela literatura em inúmeros trabalhos (HIGA e OLIVEIRA, 2012; SERÉ, 2003; GIORDAN, 1999), e o discurso a favor dessa estratégia é notório nos meios escolares, nos livros didáticos, nos documentos curriculares oficiais do ensino básico, que preconizam que a atividade experimental deve relacionar os fenômenos a teorias que os explique, e não deve estar desvinculada da realidade do discente, de modo que possa conectar suas experiências prévias com o seu pensamento reflexivo, (SILVA et al , 2010).

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Cabe salientar que ao propor a experimentação como estratégia de ensino de Ciências e Física, deve-se lhe atribuir função de instrumento facilitador na construção e/ou ressignificação de conceitos e modelos, e que contribui com o desenvolvimento do conhecimento científico. De acordo com Gaston Bachelard (1996), o conhecimento científico não se desenvolve quando não se superam obstáculos intimamente enraizados no próprio ato de conhecer.

## A experimentação e as competências e habilidades

Segundo os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) (1998), Parâmetros Curriculares para o Ensino Médio (PCNEM) (1999) e Orientações Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (OCNEM) (2006), os conteúdos de Física devem ser ensinados de maneira contextualizada e embasada em práticas experimentais, que devem ser estruturadas de acordo com o contexto social e cotidiano do discente, e dirigida para o que ele já consegue fazer, com vistas ao desenvolvimento de competências e habilidades que o auxilie na interpretação e resolução de problemas do mundo em que vive. Conforme as orientações contidas nesses documentos, o ensino passa a ser ministrado com o objetivo de desenvolver competências e habilidades, deixando de ser centrado apenas no conhecimento (RICARDO; ZYLBERSZTAJN, 2002). Entende-se por competências:

'As competências são ações e intervenções, cujas eficácias, dependem da utilização de diferentes recursos, estruturados em esquemas de atuação que integrem, ao mesmo tempo, conhecimentos, procedimentos e atitudes (ZABALA; ARNAU, 2010, p.94).

Para Zabala e Arnau (2010), ao se desenvolver, no discente, as competências, este se torna capaz de ler e interpretar situações complexas, próximas à sua realidade, que o fazem lançar mão do pensamento complexo (princípios fundamentais) para que aplique o esquema de atuação necessário para corrigir eventuais problemas no seu cotidiano. Os princípios fundamentais, referidos pelos autores, para o desenvolvimento de competências e habilidades, podem ser alcançados pela mediação da experimentação no ensino de Física, caracterizando o que chamam de o agir competente.

## A experimentação e os obstáculos epistemológicos

No ensino de Ciências, em particular na Física, os obstáculos epistemológicos têm estreita relação com as dificuldades de aprendizagem de conceitos científicos, pois os discentes trazem consigo, conhecimentos prévios ou comuns, sem nenhum caráter científico e que obstruem a sua formação conceitual. Segundo Kummer (1999), o conhecimento comum é aquele que decorre das informações transmitidas por um grupo social, a um indivíduo, de geração a geração, que se opõe à racionalidade da Ciência, uma vez que, é ametódico e não submetido a um estudo crítico.

Diante disso, faz-se necessária uma compreensão acerca da evolução da Ciência, percebendo que esse processo se dá de forma descontínua, explicitando um embate entre a observação e a experimentação. O avanço do conhecimento depende da ruptura entre o conhecimento comum e o conhecimento científico (DOMINGUINI E SILVA, 2010).

A prática da experimentação no ensino de Ciências e Física na sala de aula pode auxiliar na superação de obstáculos como as generalizações construídas pela experiência primeira que termina por produzir o que se denomina conhecimento

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comum ou prévio (BACHELARD, 1996). Ao lançar mão da generalização, como um artifício facilitador da compreensão do real, o indivíduo, naturalmente se desmotiva em buscar um conhecimento mais aprofundado a respeito de um determinado fenômeno, atribuindo-lhe um sentido vago e sem precisão (GOMES E OLIVEIRA, 2007).

A atividade experimental no ensino de Física deve ser utilizada como uma ferramenta de extrema importância para o processo de ensino-aprendizagem de conceitos; pode se constituir em uma metodologia que suplante os obstáculos epistemológicos do conhecimento comum, a partir do momento em que seja, efetivamente e continuamente, aplicada em sala de aula.

## Experimentação e a Educação Escolar

Os documentos curriculares oficiais da educação básica norteiam que o ensino de Ciências da Natureza, onde está incluída a Física, seja abordado sob o modo interdisciplinar, em conexão com a tecnologia e sociedade, voltado para a cidadania, com enfoque social contextualizado. Para Rodrigues e Amaral (1996),

[...] contextualizar o ensino significa trazer a própria realidade do aluno, não apenas como o ponto de partida do processo de ensino-aprendizagem, mas como o próprio contexto de ensino.

Contrariando os documentos curriculares oficiais, a experimentação não é vista, nas escolas públicas, como uma atividade essencial à formação do indivíduo. Corrobora ainda para a ausência de aulas práticas, a falta de laboratório de Ciências, a falta de tempo e preparo dos docentes. De um modo geral, além do tempo escasso para a realização de atividades práticas, o professor e a escola fazem opção pelo enfoque da experimentação ilustrativa, por entenderem não ser necessária uma problematização e discussão dos resultados, sendo suficiente, apenas, a demonstração de conceitos (GIORDAN, 1999).

Sendo possível realizar uma aula experimental, a mesma não deve ter uma abordagem tradicional, ou seja, com o professor demonstrando o experimento seguindo um roteiro cujo resultado final seja infalível, sem erro. Aliás, este deve ser considerado por conter informações relevantes do fenômeno, já que nos orienta para novos procedimentos que determinem sua correção e, consequente redução de obstáculos epistemológicos. Segundo Kummer (1999) ( apud DOMINGUINI E SILVA, 2010), fundamentado na teoria bachelardiana, ao se corrigir ou retificar o erro, chega-se à verdade e a Ciência se mostrará viva, sendo que assim todo o saber científico é reformulado.

Numa dimensão psicológica, a experimentação, quando aberta às possibilidades de erro e acerto, mantém o aluno comprometido com sua aprendizagem, pois ele a reconhece como estratégia para resolução de uma problemática da qual ele toma parte diretamente, formulando-a inclusive (GIORDAN, 1999).

Neste estudo, entendeu-se que as experimentações de Ciências e Física, no espaço escolar, poderiam ter como enfoque a Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA), destacando que as mudanças e/ou transformações do mundo ocorrem rapidamente, na mesma velocidade com que os avanços tecnológicos alteram sua realidade. Nesse contexto, o discente poderá desenvolver as competências e habilidades que lhe possibilitem a tomada consciente de decisões para resolver eventuais problemas do mundo real. Santos e Schenetzler (1998)

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destacam que para tomar uma decisão, o cidadão precisa ter informações e capacidade crítica para decidir, avaliando os custos e benefícios dessa decisão.

Segundo Silva et al . (2010), a experimentação deve estabelecer uma relação entre fenômenos e teorias, levando em conta a realidade do estudante, procurando estabelecer uma conexão entre as experiências cotidianas e o pensamento reflexivo. A atividade experimental, no ensino de conceitos físicos, não deve ser desvinculada de situações reais, uma vez que deve se constituir em estratégia pedagógica que estimule e desperte o interesse dos discentes nos temas propostos pelos professores, que serão apenas os mediadores da atividade procedimental (ABRAHAM et al ., 2009).

## Metodologia

A abordagem metodológica para a experimentação, neste trabalho, é a investigativa com enfoque qualitativo, ancorada em situações temáticas como, por exemplo, a eletricidade. De acordo com Pinho-Alves (2000), numa abordagem investigativa, contrariamente à tradicional, o indivíduo tem participação ativa, é motivado e desafiado a buscar uma resposta adequada para um problema científico, bem como, tem a liberdade de elaborar e testar hipóteses como tentativa de soluções e, pode, ainda, propor caminhos para chegar ao resultado esperado.

- O diferencial metodológico para a experimentação, neste estudo, foi o fato realizá-la anteriormente à apresentação dos fundamentos teóricos do fenômeno estudado, ou seja, foi direcionada a partir da concepção construtivista e fenomenológica por favorecer um estudo empírico dos diferentes modos através dos quais as pessoas vivenciam, percebem e apreendem, compreendem ou conceituam vários fenômenos reais e aspectos mundo ao seu redor (MOREIRA, 2011).

Na concepção construtivista, segundo Coll e Solé (2010), o indivíduo aprende quando é capaz de elaborar uma representação pessoal sobre um objeto da realidade ou conteúdo que pretende aprender, desde que haja uma aproximação a tal objeto ou conteúdo, com o fim de apreendê-lo; não se trata de uma aproximação vazia, a partir do nada, mas sim, a partir de experiências, interesses e conhecimentos prévios que, a priori, possam ancorar as novas informações.

- O público alvo da pesquisa foram 24 (vinte e quatro) alunos do 9º ano do ensino fundamental de uma escola da rede pública de ensino da cidade de ManausAM.

## O percurso metodológico do estudo

- 1- Pré-questionário: Aplicado antes das atividades pedagógicas (Anexo 1)

Gráfico 1: Verificação dos conhecimentos prévios

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- 2- Realização da atividade experimental sobre eletricidade: i) Discussão e montagem de um circuito elétrico pelos estudantes; ii) Teste de condutividade elétrica dos materiais.

Figuras 3 e 4- Teste de condutividade elétrica

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Figuras 1 e 2 - Montagem do circuito

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- 3- Elaboração de um relatório, após a fundamentação teórica e discussão em grupo, com intervenção do professor, sobre o fenômeno estudado e, suas novas concepções sobre os conteúdos conceituais construídos sobre os temas debatidos.
- 4- Pós-questionário: Aplicado após as atividades pedagógicas (Anexo 1)

Gráfico 2: Verificação da mudança conceitual

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## Resultados e discussões

## 1) Pré-Questionário

Os percentuais apresentados evidenciam que os discentes não detinham conhecimentos prévios ou comuns sobre o tema estudado ou poderiam apresentar obstáculos epistemológicos e falta de competências e habilidades.

- 2) Montagem do circuito elétrico e teste de condutividade elétrica dos materiais.

Após discussões, tentativas e erros, apenas 04 (quatro) estudantes conseguiram montar o circuito e, a partir daí verificar sua eficiência e eficácia nos testes de condutividade elétrica dos materiais.

- 3) Fundamentos teóricos, discussão e registros nos relatórios.

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A elaboração do relatório e discussão do tema, após a mediação pelos fundamentos teóricos, pode ter colaborado para o melhor rendimento obtido no questionário pós-atividades.

## 4) Pós-Questionário

Os resultados indicam que pode ter havido uma mudança conceitual a respeito dos conteúdos fundamentados e discutidos, com possível redução dos obstáculos epistemológicos e o possível desenvolvimento de suas competências e habilidades.

## Considerações finais

A partir dos resultados e discussões, deve-se considerar que as atividades experimentais, sob a abordagem investigativa de fenômenos reais do cotidiano, se constituam em estratégias metodológicas motivacionais dos estudantes e, os sensibilize em interpretar as questões sociais, com uma visão voltada para o conhecimento científico e desenvolvimento de suas competências e habilidades.

Ainda, sobre a experimentação, cabe salientar que ela, por si só, não é suficiente para suplantar obstáculos que conduzam às dificuldades de aprendizagem, o que significa dizer que junto à teoria, estabelecem relações relevantes para o desenvolvimento de um exitoso conhecimento científico, porém é muito importante saber definir qual a atividade que se quer praticar e, com qual objeto de ensino. Espera-se também que este estudo possa se constituir num ponto de partida para outras pesquisas que tenham como foco a experimentação como ferramenta estratégica para o processo de ensino-aprendizagem de Ciências e Física.

## Referências Bibliográficas

ABRAHAM, M. R. et al . The nature and state of general chemistry laboratory courses offered by colleges and universities in United States. Journal of Chemical Education , v. 74, n. 5, p. 591-594, 1997.

BACHELARD, G. A formação do espírito científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento. 2ª reimpressão . Contraponto: Rio de Janeiro, 1996.

BORGES, R. M. R. Em debate: cientificidade e educação em ciências. 2ª ed. Porto Alegre: EDIPUCRS. p.118, 2007.

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. Brasília: MEC/SEMTEC, 1999.

\_\_\_\_\_\_. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências Naturais. Brasília: MEC/SEF, 1998.

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COLL, C.; SOLÉ, I. O construtivismo na sala de aula: Os professores e a concepção construtivista . 6. Ed. São Paulo: Ática, 2009.

DOMINGUINI, L.; SILVA, I. B. da. Obstáculos à construção do espírito científico: Reflexões sobre o livro didático. In: V CINFE, Caxias do Sul, RS, Maio 2010.

GIORDAN, M. O papel da experimentação no ensino de ciências. Química Nova na Escola, Rio de Janeiro, nr 10, p. 46, 1999.

GOMES, H. J. P.; OLIVEIRA, O. B. de. Obstáculos epistemológicos no ensino de ciências: um estudo sobre suas concepções de átomo. Ciência &amp; Cognição , Ano 04, v. 12, Dez 2007. Disponível em: www.cienciaecognicao.org. Acesso em: 21 de março, 2016.

HIGA, I.; OLIVEIRA, O. B. de. A experimentação nas pesquisas sobre o ensino de Física: fundamentos epistemológicos e pedagógicos. Educar em Revista, Curitiba, Brasil, n. 44, p. 75-92, abr/jun, 2012. Editora UFPR

KUMMER, T. Conhecimento, conhecimento científico e conhecimento do senso comum. Revista Roteiro, Ed. UNOESC: v. 22, n. 42, p. 45-56, 1999.

MOREIRA, M. A. Metodologias de Pesquisa em Ensino . São Paulo: Editora Livraria da Física, p. 96, 2011.

PINHO-ALVES, J. F. Regras da Transposição Didática Aplicadas ao Laboratório Didático. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v.17, n. 2, p.174-182, 2000.

RICARDO, E.C.; ZYLBERSZTAJN, A. O ensino das ciências no nível médio: um estudo das dificuldades da implementação dos parâmetros curriculares nacionais. Cad.Bras. Ens. Fís., v. 19, n. 3:p. 351-370, dez, 2002.

RODRIGUES, C. L.; AMARAL, M. B. Problematizando o óbvio: ensinar a partir da realidade do aluno. In: Congresso da Associação Nacional de Pós-Graduação e Pesquisa. Ciência &amp; Educação, v. 17, n. 1, p. 35-50, 2011.

SANTOS, W. L. P. dos; SCHNETZLER, R. P. Ciência e educação para a cidadania. In: CHASSOT, A.; OLIVEIRA, R. J. (Orgs.). Ciência, ética e cultura na educação. São Leopoldo: Editora Unisinos, 1998. p.255-270.

SERÉ, M. G. et al . Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 20, n.1: 30-42, abr., 2003.

SILVA, R. R.; MACHADO, L. P. F.; TUNES, E. Experimentar sem medo de errar. In: SANTOS, W. L.; MALDAMER, O. A.: (Org.). Ensino de Química em foco. Ijuí (RS): Unijuí. p. 231-261, 2010.

ZABALA, A.; ARNAU, L. Como aprender e ensinar competências. Tradução Carlos Henrique Lucas Lima, Porto Alegre, Artmed, 2010. 197p.

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## ANEXO 1

## QUESTIONÁRIO PRÉ E PÓS-ATIVIDADE EXPERIMENTAL

## TEMA: ELETRICIDADE

ALUNO nr 0... 9º ANO A

- 1. Energia para você é:
- a) Uma força pessoal.
- b) O poder de um alimento.
- c) A capacidade de realizar trabalho.
- d) Nenhuma das anteriores.
- 2. Corrente elétrica é:
- a) O movimento ordenado de elétrons.
- b) Um dispositivo elétrico.
- c) O movimento desordenado dos elétrons.
- d) O movimento ordenado de cargas positivas.
- 3. A figura abaixo representa um(a):

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- a) Uma corrente elétrica.
- b) Uma fonte de luz.
- c) Um dipolo elétrico.
- d) Um circuito elétrico.
- 4. Nas residências os aparelhos funcionam em voltagens que ficam entre 127 V e 240 V. O volt (V) é uma homenagem a Alessandro Volta, inventor da pilha e, é a medida da:
- a) Diferença da resistência elétrica.
- b) Intensidade de corrente elétrica.
- c) Quantidade de luz da casa.
- d) Diferença de potencial elétrico.
- 5. A unidade no SI para a grandeza intensidade de corrente elétrica é o (a):
- a) Ampère (A).
- b) Volt (V).
- c) Ohm ( Ω ).
- d) Candela (C).
- 6. Os materiais que permitem a passagem da corrente elétrica são chamados de condutores. Uns são bons condutores e outros maus condutores. Marque a alternativa abaixo que tenha como exemplo um mau e um bom condutor, respectivamente.
- a) Cobre e água pura.
- b) Água com açúcar e borracha.
- c) Isopor e água com sal.
- d) Plástico e madeira.

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