O ENSINO DE HIDROSTÁTICA E AS SEQUÊNCIAS DE ENSINO INVESTIGATIVAS: AS DIFICULDADES ENCONTRADAS NAS SALAS DE AULA PELOS PROFESSORES DE FÍSICA NAS ESCOLAS PÚBLICAS

## O ENSINO DE HIDROSTÁTICA E AS SEQUÊNCIAS DE ENSINO INVESTIGATIVAS: AS DIFICULDADES ENCONTRADAS NAS SALAS DE AULA PELOS PROFESSORES DE FÍSICA NAS ESCOLAS PÚBLICAS

Diego Alves Moura 1 , Vanessa Vale Oliveira , José Cassimiro Silva 3 1, 2 , Leandro Barros Pereira , Pedro Paulo Silva , Jorge Lucas Soares , Ana Luiza Araújo 3 3 3 Teixeira , Sara Geremias dos Santos Costa , Nayara Martins de Souza , 3 3 3 Orlando Aguiar Junior , Luiz Gustavo D'Carlos Barbosa 4 4

1 Escola Estadual Três Poderes, jsilva@ufmg.br, diegao.fisica@hotmail.com 2 Laboratório de Tecnologia da Informação da UFMG, jsilva@ufmg.br, 3 Licenciandos em Física, UFMG, anaaraujoteixeira@gmail.com, saragere@hotmail.com, jorgel.resende@gmail.com, edsono1@hotmail.com, pedropsilvaf@hotmail.com, vanessavale16@gmail.com, leobarros193@hotmail.com 4 Faculdade de Educação da UFMG, orlando@fae.ufmg.br , luis\_dcarlos@hotmail.com

## Resumo

O presente artigo tem traz um relato de uma sequência de ensino de Hidrostática realizada em turmas do primeiro ano do ensino médio em uma escola pública de Belo Horizonte. Ao longo do trabalho, inúmeras dificuldades foram aparecendo diante dos professores que aplicavam a sequência e coube a eles saber como lidar com isso da maneira mais efetiva possível, sem deixar a essência da sequência ser perdida. Espera-se que este trabalho contribua para a produção de novos conteúdos e estudos sobre a diferença entre o planejamento e as dificuldades enfrentadas nas salas de aula, assim como este artigo visa contribuir para a formação docente de novos professores assim como os alunos de licenciatura que ajudaram na elaboração e participação dessa sequência. As atividades propostas são de baixo custo, algo que também serve de modelo na elaboração de futuras sequências, uma vez que as escolas públicas carecem de recursos e muitas vezes o professor sente-se obrigado a ficar preso na abordagem tradicional antidialógica analisada por Paulo Freire (1987) em seu livro Pedagogia do Oprimido.

Palavras-chave stática, Problemas e problematização, Atividades investigativas.

## Introdução

O presente trabalho é um relato de uma sequência de ensino sobre Hidrostática, desenvolvida com turmas de Ensino Médio da rede pública, no âmbito do PIBID.

Tradicionalmente, a física é vista, por parte dos alunos, como uma disciplina de difícil compreensão, repleta de equações sem sentido e conceitos que, frequentemente, destoam daquilo que é observado no cotidiano. Outros fatores que acentuam as dificuldades encontradas tanto pelos alunos quanto pelos professores são o fato de a escola não oferecer suporte quanto a laboratórios e equipamentos para a execução de atividades experimentais, a carga horária ser incompatível com as exigências do currículo de física e o grande número de alunos por sala (SERÉ et

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al, 2004). Dessa maneira, muitos alunos têm sua formação prejudicada, não alcançando uma aprendizagem satisfatória às demandas contemporâneas para o exercício da cidadania, ingresso na educação superior ou mercado de trabalho. Por outro lado, os professores também encontram dificuldades tanto na preparação, quanto na execução de suas aulas pois, além dos problemas mencionados acima, há um fator bastante comum nas salas de aula: o desinteresse de grande parte dos alunos. Assim, fica a cargo do professor criar alternativas para contornar tais situações. Várias são as possibilidades, podendo destacar o uso de experimentos, simulações e a cooperação entre os pares como atividades que instiguem a participação e aumentem o interesse dos alunos pelos conteúdos discutidos nas aulas de física (ARAÚJO et al., 2004, RICARDO, 2008). Vale ressaltar que, quando os alunos participam efetivamente do processo de ensino-aprendizagem, o professor também se sente mais motivado a aperfeiçoar seu método de ensino (CUNHA, 1992).

O projeto foi concebido de modo a aumentar o protagonismo dos estudantes, por meio de proposição de problemas e criação de um ambiente de investigação orientada, criando, assim, uma aproximação entre a Física e o cotidiano dos alunos. Para tal, é necessário que o professor execute o papel de mediador de forma bem pontual, sem grandes intervenções, conduzindo o aluno à construção de modelos que abarquem mais possibilidades, valorizando o processo como um todo. Isso implica em um processo no qual uma nova informação é relacionada a um aspecto relevante, já existente, da estrutura de conhecimento de um indivíduo, uma vez que 'a aprendizagem significativa está submetida à integração construtiva entre pensamento, sentimento e ação que conduz ao engrandecimento humano' (NOVAK, 1977).

## Estrutura da sequência de ensino

A hidrostática é a Ciência destinada ao estudo de fluidos em equilíbrio. A princípio, a sequência de ensino foi estruturada em quatro etapas, sendo que cada etapa deveria ocorrer em duas aulas de 50 minutos, totalizando 2 horas/aula para cada etapa. Porém, foram feitas algumas alterações em decorrência das necessidades de cada turma e a estrutura foi modificada para três etapas com 3 horas/aula em cada. A sequência foi vivenciada em oito turmas de primeiro ano do

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ensino médio em uma das escolas parceiras do projeto, a Escola Estadual Três Poderes.

Podemos justificar o ensino de tópicos relacionados ao equilíbrio de corpos imersos em fluidos, com base nos documentos de orientação curricular (ENEM, PCN+ e CBC 1 ). Esse tópico é de extrema importância por se tratar de um tópico presente nas diretrizes curriculares assim como em fenômenos cotidianos, oferecendo, assim, situações favoráveis à aprendizagem dos alunos.

De acordo com as Orientações Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais em Física (PCN+):

'Na organização das unidades será importante partir da fenomenologia cotidiana, para identificar o conjunto de questões com as quais podemos lidar, analisando, em seguida, a variação dos movimentos e seus "motores", com as transformações de energia a eles associadas. Nessa abordagem, as condições de equilíbrio e amplificação de forças podem ser compreendidas como decorrências da conservação de energia' (2002).

Nesse contexto, o tema hidrostática está descrito na Unidade 1.4:

'Diante de situações naturais ou em artefatos tecnológicos, distinguir situações de equilíbrio daquelas de não equilíbrio (estático ou dinâmico); · estabelecer as condições necessárias para a manutenção do equilíbrio de objetos, incluindo situações no ar ou na água; · reconhecer processos pelos quais podem ser obtidas amplificação de forças em ferramentas, instrumentos ou máquinas' (2002).

Analisando as competências avaliadas pelo ENEM, percebemos que a Hidrostática faz parte dos Objetos de conhecimento associados às Matrizes de Referência. Através desse tópico podemos auxiliar o desenvolvimento das habilidades H3 e H17 (MEC/INEP, 2009).

Além das justificativas anteriores, vale enfatizar que esses tópicos estão em concordância com o Currículo Básico Comum (CBC - Eixo Temático V - Tópico 31) das escolas públicas do Estado de Minas Gerais (SEEMG/CRV, 2007).

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Quanto à seleção dos experimentos, dois critérios foram levados em consideração:

- a) O custo para confecção do experimento deveria ser mínimo, já que a escola não possui recurso financeiro para a aquisição de materiais. Assim, priorizamos a utilização de materiais alternativos e de fácil acesso, por exemplo, 'sucatas' e materiais que podem ser encontrados em casa. Nos casos em que a compra seja necessária, é desejável que os materiais sejam facilmente encontrados e com baixo custo;

b) A relevância do experimento para o processo de ensino-aprendizagem no que se refere à compreensão dos conceitos envolvidos e a praticidade no que se refere à montagem, ou seja, deve ser possível que os alunos repitam a montagem e a execução em outros ambientes.

## Etapa A - Encontros A1, A2 e A3

No intuito de criar um ambiente propício ao aprendizado para os alunos, motivando-os, apresentamos o experimento chamado 'bolhas explosivas', introduzindo, assim, ideias relacionadas o conceito de densidade. Esse experimento consiste na produção de gás hidrogênio através de uma reação química entre soda cáustica e bolinhas de papel alumínio, tudo isso feito dentro de um recipiente fechado. Acoplado à garrafa havia uma mangueira, por onde sairia o gás hidrogênio que, posteriormente, foi colocado sobre uma vasilha contendo água e detergente, criando assim, bolhas de sabão diferentes daquelas que os alunos estão habituados a ver. Normalmente, ao fazer uma bolha de sabão é observado seu movimento de queda, porém, as bolhas feitas com hidrogênio se moviam no sentido contrário. Após o alvoroço criado por essa situação, um dos bolsistas explicou brevemente aquilo que havia sido observado.

Em seguida, foi realizada a apresentação do projeto, a divisão dos grupos em sala de aula, o sorteio dos experimentos destinados a cada um dos grupos e foi fornecida toda a orientação inicial para montagem e confecção dos experimentos sorteados para cada um dos grupos.

Em cada sala, os alunos foram organizados em oito grupos com, aproximadamente, cinco alunos em cada grupo. Os grupos receberam um envelope contendo o roteiro do experimento a ser realizado na etapa seguinte, as tarefas

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propostas, e, a seguir, foi realizada uma atividade (teste inicial) com o objetivo de ensinar (por meio de problemas e discussões) um conceito e identificar, posteriormente, a evolução dos modelos explicativos dos alunos mediante a comparação entre tais respostas e seu desempenho nas atividades subsequentes.

O teste inicial era composto por 11 questões, relacionadas aos conceitos de densidade, forças atuantes em um corpo imerso em um fluido e pressão. Para as três primeiras questões, os alunos deveriam medir as massas e os volumes de blocos de madeira e fazer as operações: m+V, m*V, mV. O objetivo era que os alunos percebessem que nos bloquinhos de madeira a relação mV era constante, para que, na aula seguinte fosse introduzida uma ideia acerca do conceito de densidade por meio de aula expositiva dialogada, retomando os dados do experimento e identificando na relação m/v um valor característico do material utilizado. Nas quatro questões seguintes, os alunos deveriam prever quais objetos afundariam ou flutuariam quando colocados em água, levando em consideração suas massas e o material. As quatro últimas questões abordavam o conceito de pressão, próximo tópico da sequência de ensino. Antes de tratar de pressão em fluidos, as atividades foram orientadas no sentido de relacionar e diferenciar os conceitos de pressão e força.

## Etapa B - Encontros B1, B2 e B3

Na primeira aula dessa etapa foram discutidos formalmente, através de uma abordagem dialógica, os conceitos de densidade, pressão e empuxo. Essa aula foi conduzida por meio de enfrentamento de questões tais como: 'O que é mais pesado: um quilograma de chumbo ou um quilograma de palha?', 'Afunda ou não afunda?', 'Ao pressionarmos as duas pontas de uma caneta com os dedos, por que sentimos dor em apenas um dos dedos?', 'Como um submarino consegue afundar e flutuar na água?'. Sendo possível, assim, que os alunos verificassem a validade de seus modelos explicativos, para que, pudessem ser modificados mediante as inconsistências apresentadas.

As duas aulas seguintes consistiram em delegar aos grupos montagem de experimentos relacionados à hidrostática. Além de realizar as montagens, os grupos deveriam prever e explicar resultados, buscando informações adicionais em livros e

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na Internet na segunda fase do projeto Os experimentos seriam então apresentados à turma, por cada grupo, com intervenções dos bolsistas e do professor.

## Etapa C - Encontros C1, C2 e C3

As duas primeiras aulas foram destinadas à apresentação dos experimentos em sala de aula. Os alunos em cada grupo tinham como tarefa explicar a montagem, o fenômeno observado e os conceitos envolvidos. Além do caráter de avaliação formativa (que acompanha os processos de aprendizagem), a natureza experimental dos problemas permitiu a introdução e sistematização de conceitos e modelos explicativos sobre o comportamento dos fluidos. Nessa situação, os bolsistas e o professor ocupavam uma posição de mediadores, propondo questões e intervenções quando necessário.

Na terceira aula foi realizada a avaliação bimestral, na qual seria verificada a compreensão dos conceitos apresentados. A atividade era composta por questões conceituais sobre os temas e por questões que retratavam os experimentos apresentados. O objetivo era estimular o envolvimento dos alunos não apenas nas aulas, mas também nas apresentações dos experimentos de seus pares.

## Etapa D - Apresentação aberta à comunidade escolar

A quarta etapa deveria consistir na apresentação final do experimento. A ideia era que essa atividade fosse realizada fora de sala de aula, de modo que fosse acessível a toda comunidade escolar. No entanto, houve vários empecilhos que nos impossibilitaram de concluir essa etapa, dentre eles: paralisações das atividades escolares devido à greve dos professores e problemas internos relacionados à indisciplina dos alunos.

## Sobre a participação dos bolsistas

Do ponto de vista da formação docente, esse tipo de atividade é bastante rica e tem muito a acrescentar, uma vez que, aos bolsistas são atribuídas grandes responsabilidades, o que permite desenvolver habilidades e técnicas necessárias à prática docente.

O professor supervisor ofereceu todas as condições para que os bolsistas pudessem desenvolver e executar as atividades. Sob um olhar atento e crítico do professor, todas as escolhas acerca da atividade, assim como suas justificativas

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foram feitas em conjunto com os bolsistas. Esse tipo de postura é fundamental para que os bolsistas se sintam mais seguros e, consequentemente, mais independentes.

Outro ponto a ser considerado é o fato de que a atividade promove uma maior interação entre os bolsistas, que atuam de maneira colaborativa, trazendo diferentes pontos de vista e impressões. Essa interação tem muito a acrescentar, uma vez que possibilita, através das discussões, que métodos para ensinar física sejam construídos e modificados à medida que se apresentam novas perspectivas e situações, ou seja, há um incentivo à reflexão acerca das práticas utilizadas em sala de aula.

## Considerações finais

Ao considerarmos toda a atividade: desenvolvimento e execução da sequência de ensino, a vivência como docentes adquirida pelos bolsistas foi bastante enriquecedora. Afinal, os mesmos não apenas ministraram as aulas, como tiveram papel de destaque na fase de planejamento e execução.

No decorrer dessa última fase, vários problemas foram surgindo: aulas perdidas em decorrência de eventos na escola, paralisações e problemas de indisciplina por parte dos alunos. Situações como essa são bastante comuns no contexto das escolas públicas, o que incentivou tomadas de decisão por parte dos bolsistas quanto ao prosseguimento das atividades.

O ambiente criado pela atividade é bastante diferente daquele que vivenciamos em aulas tradicionais. O caráter investigativo da sequência combinado com a participação dos bolsistas foi fundamental para despertar a curiosidade e o interesse dos alunos, afinal essa interação quebra a monotonia das aulas meramente expositivas. Esse interesse se refletiu no engajamento dos alunos, que solicitaram ajuda dos bolsistas na confecção dos experimentos, propunham questionamentos e situações-problema, assim como por relatos dos alunos: 'ah, por que as aulas não são sempre assim?' ou ainda 'Nossa, eu não sabia que a física dava para explicar coisas que vemos em casa', o que sugere que situações como essa tem um grande potencial para motivar e ensinar.

## Referências bibliográficas

ARAUJO, Ives Solano; VEIT, Eliane Angela; MOREIRA, Marco Antonio. Uma revisão da literatura sobre estudos relativos a tecnologias

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CUNHA, Maria Isabel da. O Bom Professor e Sua Prática. Campinas: Papirus, 1992;

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NOVAK, Joseph Donald, Uma teoria de educação . São Paulo, Pioneira. Tradução de M.A. Moreira do original A theory of education. Ithaca, NY, Cornell University Press, 1977;

RICARDO, Elio Carlos. Educação CTSA: obstáculos e possibilidades para sua implementação no contexto escolar . Ciência & Ensino (ISSN 1980-8631), v. 1, 2008;

SÉRÉ, Marie-Geneviève; COELHO, Suzana Maria; NUNES, Antônio Dias. O papel da experimentação no ensino da física . Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 21, p. 31-43, 2004.

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