ATIVIDADE EXPERIMENTAL SOBRE UNIDADE DE MEDIDA UNIVERSAL PARA AULAS DE ENSINO MÉDIO PELO PIBID/UFRJ-FÍSICA

## ATIVIDADE EXPERIMENTAL SOBRE UNIDADE DE MEDIDA UNIVERSAL PARA AULAS DE ENSINO MÉDIO PELO PIBID/UFRJFÍSICA *

## Jobson L. Santos Jr. , Laryssa P. N. Gama , Deise M. Vianna , Vitor Cossich 1 2 3 4

1 UFRJ/Instituto de Física, jobsantosjunior@gmail.com

2 UFRJ/Instituto de Física, laarypaiva@gmail.com

3 UFRJ/Instituto de Física, deisemv@if.ufrj.br

4 UFRJ/Instituto de Física/Colégio Pedro II,Campus São Cristóvão III, vcossich@yahoo.com

## Resumo

Apresentamos uma atividade experimental, numa linha investigativa, sobre as unidades de medida universal aplicada em turmas de primeira série do ensino médio no Colégio Pedro II - Campus São Cristóvão III, aplicada no âmbito do subprojeto do PIBID/UFRJ-Física durante o horário regular das aulas. Seu objetivo é mostrar aos discentes a importância de existir um Sistema Internacional de Unidades (S.I.) para todas as grandezas existentes. A atividade foi realizada em duas etapas, em que, na primeira etapa, utilizamos os conceitos de movimento uniforme e velocidade média e, na segunda, abordamos uma situação-problema à discussão. Este processo possibilita que o aluno construa seu conhecimento individualmente, tendo o professor apenas como mediador. Desse modo, os alunos podem compreender, por suas próprias conclusões, que, para podermos comparar grandezas, necessitamos de uma unidade comum (S.I.), o que pode, além de aumentar o interesse e melhorar a aprendizagem durante as aulas posteriores, realçar o sentido e importância do conteúdo estudado.

Palavras-chave : PIBID, Ensino de ciências, Ciência no cotidiano, Formação de professores, Ensino de Física

## Introdução

A presente atividade experimental sobre unidades de medida foi elaborada e aplicada no Colégio Pedro II, Campus São Cristóvão III, no âmbito do PIBID/UFRJFísica (SOARES et al., 2015; e SOUSA et al., 2011 e 2013). Quanto ao seu tema, enfatizamos que as unidades de medidas estão presentes no cotidiano dos alunos justamente para evidenciar o quão imerso no seu dia-a-dia está tudo o que se aprende em sala, visando, também, que o aluno estabeleça uma importância - a qual muitos não compreendem - do aprendizado desta matéria.

Do mesmo modo, espera-se despertar nos alunos uma visão crítica do mundo que os cerca, e que sejam capazes de argumentar, refletir, entender situações-problemas no seu cotidiano, além de estimulá-los a se interessar sobre o estudo de ciências da natureza.

A atividade experimental permite que os alunos compreendam a importância de haver uma unidade de medida comum (o Sistema Internacional de Unidades -

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Apoio: CAPES.

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23 a 27 de janeiro de 2017

S.I.), a qual envolve os conceitos de movimento uniforme e velocidade média, com os quais os alunos podem relacionar um experimento feito em sala com fatos que ocorrem no seu dia-a-dia. Pretendemos, ademais, desenvolver nos alunos do ensino médio competências e habilidades presentes nos PCN+ de Física (BRASL, 2002, p. 61-68), que chamaremos de objetivos, a saber:

Objetivo 1Reconhecer e utilizar corretamente símbolos, códigos e nomenclaturas de grandezas da Física encontradas no seu dia-a-dia;

Objetivo 2Argumentar claramente sobre seus pontos de vista, apresentando razões e justificativas claras e consistentes;

Objetivo 3- Identificar em dada situação-problema as informações ou variáveis relevantes e possíveis estratégias para resolvê-la;

Objetivo 4- Fazer uso de formas e instrumentos de medida apropriados para estabelecer comparações quantitativas.

Identificaremos os objetivos educacionais presentes na atividade, adiante no trabalho, o que visa expor a atividade experimental CHUTA QUE É FÍSICA e sua dinâmica em sala, tratando o seu modelo, abordagens teóricas e conclusões obtidas a partir de sua aplicação.

## Atividades Investigativas

Atividades investigativas constituem uma vertente de ensino de ciências na qual, segundo SALES (2012), o professor e os alunos mudam seus papéis. Para que funcione, o professor assume a tarefa de escutar os alunos e orientá-los em suas tentativas, estimulando o trabalho em equipe e o uso da linguagem científica (WILSEK e TOSIN, 2009). Assim, o educador tem que atuar como observador durante a aplicação de uma dinâmica em grupos, na qual um problema - situação na qual não há uma solução imediata através da aplicação de uma fórmula (BORGES, 2002) - é apresentado na forma de experimento ou experiência, dando liberdade ao aluno para, ao refletir, discutir, supor hipóteses e aplicar seus conhecimentos da área, ser o principal responsável do seu próprio aprendizado.

Esse ambiente possibilita que o aluno construa seu conhecimento individualmente, tendo o professor com o papel de mediador, visando o 'Aprender a resolver e resolver para aprender' (WILSEK e TOSIN, 2009). Quanto mais proveito existir desses momentos, melhor será a construção do conhecimento do estudante acerca do assunto estudado e mais apurada será a visão da turma em que o professor está trabalhando, inclusive a de como o seu aluno pensa diante de um problema, ou seja, haverá um grau de proximidade maior entre educador e estudante. Sendo assim, o professor poderá orientar a turma de uma melhor forma em suas aulas e atividades.

BORGES (2002) aponta que os processos educacionais devem respeitar e favorecer a atividade do estudante, e que esta deve ser o centro do processo de aprendizagem. Uma atividade investigativa não se limita somente à mera observação e manipulação de dados, já que estimula o aluno a discutir a questão proposta pelo professor. Segundo BORGES (2002) apud TAMIR (1991), atividades investigativas podem ser categorizadas em diferentes graus de abertura (Tabela 1), os quais dependem, principalmente, de quanto a atividade propicia ao aluno a liberdade de planejamento para a resolução de um problema ao apresentá-lo sem uma direção imposta por um roteiro 'engessado' em sua estrutura ou por instruções verbais do professor.

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Tabela 1 - Grau de abertura de uma atividade investigativa (BORGES, 2002 apud TAMIR 1991)

Com base nas características consideradas importantes nas atividades investigativas apresentadas pelo Centro de Formação Pedagógica, CENFOP, (Brasil, 2011.- p.4) da Secretaria Municipal de Educação de Ipatinga, destacamos alguns aspectos que são relevantes para o ensino com investigação:

- - Aluno como protagonista do processo;
- - Desencadear debates, discussões e desenvolvimento de argumentos a partir da exploração de fenômenos;
- - Incentivar o pensamento crítico dos alunos com o uso de uma situação problema;
- - Proporcionar a extensão dos resultados encontrados a todos os estudantes da turma.

Essas atividades podem ter diversas naturezas: práticas - experimentais; de campo e de laboratório; de demonstração; de pesquisa; com filmes; de simulação no computador; com bancos de dados; de avaliação de evidências; de elaboração verbal e escrita de um plano de pesquisa, entre outros, que torna mais flexível a aplicação dela. Nesse caso, foi utilizada em uma atividade experimental.

## Discurso e argumentação

Presente em diálogos, conversações e, principalmente, em momentos de discussão, a argumentação é o alicerce de uma certa ideia, permeia o nosso cotidiano e, segundo (RODRIGUES, 2014), está no âmago das relações do homem com o conhecimento. Argumentar é avaliar com base em provas (RODRIGUES, 2014 apud JIMENEZ, 2010).

Um argumento que conta com provas, é melhor do que uma simples declaração, e um que, além disso, estabelece mais justificativas que conectam conclusão e evidências, é ainda melhor.

(JIMENEZ, 2010 - tradução nossa).

Por exemplo, em calorosas discussões casuais sobre futebol, há uma fundamentação argumentativa das opiniões expostas, uma defesa de uma ideia com fatos. A argumentação é não somente uma atividade discursiva da qual os

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indivíduos eventualmente participam e avaliam o conhecimento, mas, sobretudo, uma forma de comunicar ideias na ciência (JIMENEZ, 2010).

Sabe-se que os alunos já têm alguma explicação ou entendimento pessoal do mundo que os cerca. Com isso, ensinar ciências deve ser muito mais do que substituir as ideias prévias por teorias mais consistentes (FERNANDES, 2013 apud CARVALHO, 2008) ou fazê-los acreditar - de uma forma mecânica e sistemática em um novo modelo de interpretação desse mundo. Levantar discussões sobre fenômenos físicos do cotidiano desses estudantes pode gerar confronto entre suas ideias. Como conseguinte, hipóteses e conclusões expostas pelos próprios alunos seriam sustentadas em provas. Quando elas não forem aceitas pelos interlocutores da discussão (os próprios colegas), serão refutadas e repensadas até haver um consenso, caracterizando um processo de construção de saber em conjunto.

Portanto, para haver esse tipo de argumentação, é necessário um ambiente favorável, com situações discursivas nas quais mais de um ponto de vista e diferentes tipos de raciocínios práticos possam ser prestigiados, o que irá incentivar o jovem a pensar e se expressar, para que seja valorizado o processo de aprendizagem e não apenas o produto final (FERNANDES, 2013 apud VIANNA, 2003). Esse ambiente pode ser obtido por meio de uma atividade investigativa, a qual estimulará o aluno no sentido de resolver um problema, cuja solução - ou a explicação do mesmo - está atrelada ao conhecimento científico.

## Descrição da atividade

A atividade em questão foi inspirada numa dinâmica feita em sala chamada DESAFIANDO O SISTEMA DE MEDIDAS (FERNANDES e VIANNA, 2013.) a qual , questiona a relação de custo e benefício de produtos com unidades de medida incomuns, como por exemplo uma toalha de um quilograma ou uma lâmpada , , fluorescente de 1800 horas de uso, o que gera uma discussão sobre o sistema de medidas dos mesmos, já que não é possível relacionar duas medidas distintas.

A atividade proposta, chamada CHUTA QUE É FÍSICA , foi construída com o objetivo, além dos apresentados anteriormente, de realçar a importância de um sistema de unidades adotado internacionalmente, o S.I., para alunos do ensino médio. Para tal, foi utilizada uma abordagem experimental e investigativa, de forma que os estudantes possam compreender situações encontradas em seu cotidiano, tais como o porquê de o velocímetro do carro ser medido em quilômetros por hora e uma garrafa de refrigerante ser medida em litros (objetivo 1).

Os assuntos presentes nesta atividade estão relacionados ao movimento uniforme e velocidade média, dos quais os alunos já tinham conhecimento. O foco da atividade é relacionar o cotidiano do aluno com o tema abordado, de forma que o próprio aluno, por meio de questionamentos, possa estabelecer relação entre o conhecimento e os resultados encontrados para conseguir resolver o problema proposto (objetivo 3).

## Aplicação na sala de aula

O trabalho foi aplicado no horário letivo de aula e foram necessários quatro tempos de aula (de quarenta e cinco minutos cada), dos quais dois se destinaram à tomada de dados e os outros dois à discussão desses com as turmas. Inicialmente, os alunos foram separados em grupos de, no máximo, seis pessoas, sendo que

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cada um recebeu um roteiro. Esses grupos poderiam se nomear como um time, criando uma identidade de competição entre eles, mesmo não havendo premiação para o ganhador.

Na primeira etapa da atividade, os alunos tiveram que sair de sala e foram orientados a levar apenas lápis e borracha para o preenchimento do roteiro. Nessa etapa, promovemos uma competição de velocidade de chutes entre os alunos. Para isso, são expostas algumas regras da competição, sendo que, dentre essas, há uma que restringe o grupo a escolher uma unidade de medida particular (objetivo 4). Dessa forma, os grupos seriam encarregados de calcular a velocidade média do chute de um dos seus integrantes (Figura 01) para descobrir qual seria o mais veloz do colégio. Para a realização dos cálculos de velocidade, foi medida a distância entre o anteparo (parede) e a marca para chute (posição em que o aluno chutou em relação ao anteparo), feita pelos alunos com o uso da unidade de medida adotada, e uma câmera de alta definição - bem como em transmissões de futebol (objetivo 1).

Figura 01: Competição de chutes.

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Através da filmagem e do uso do programa Windows Movie Maker (Figura 02), foi possível obter o intervalo de tempo entre o instante em que o pé do aluno encosta na bola e o instante em que a mesma atinge o anteparo (objetivo 4). Como a distância entre o anteparo e a marca de chute foi feita pelos alunos com o uso da unidade de medida adotada, cada time obteve uma velocidade média relacionada a uma unidade particular.

Figura 02: Uso do programa Windows Movie Maker para obtenção de dados.

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Com as velocidades de todos os times calculadas, deu-se início à segunda etapa da atividade, a discussão. O novo problema seria determinar qual dos chutes foi o mais veloz (Figura 03), para que fosse formado um ranking. Esse problema foi compartilhado com toda a turma em sala, iniciando, assim, um debate, que

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caracteriza o principal objetivo da atividade: comparar e relacionar valores de velocidades com diferentes unidades utilizadas.

Figura 03: Discussão da atividade.

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Durante a discussão, os alunos apresentavam ideias, hipóteses, relações, comparações e conclusões, que constituíam seus argumentos, isso tendo a meta de ganhar apoio do resto da turma para chegar à solução do problema (objetivos 2 e 3). A partir disso, o ranking foi construído.

A forma escolhida pelos alunos para resolver o problema da construção do Ranking foi converter as velocidades para uma unidade de medida comum - na tabela 2 estão apresentadas as velocidades calculadas pelos times e a conversão feita pelos estudantes ao decorrer do debate. A colocação da velocidade era estabelecida quando havia um consenso entre os alunos e, para isso, eles dialogavam entre si para convencer a maioria da turma de que determinada velocidade merecia certa colocação. Esse tipo de discussão foi muito interessante por prestigiar a importância de existir um sistema de medidas internacional (padrão) e a confusão que unidades de medida diferentes podem causar em uma eventual situação de comparação.

Tabela 2: Velocidade obtida e velocidade convertida dos chutes de cada time.

Ao final, visando à sistematização do conhecimento físico, o professor pediu para que os alunos transformassem a unidade de medida criada para a do sistema internacional, já conhecida pelas turmas. Feito isso, houve uma comparação entre o ranking estimado - gerado com base na discussão - e o obtido a partir de dados com a mesma unidade de medida - S.I..

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## Discussões e resultados

A atividade contribuiu para a formação dos licenciandos a partir de sua atuação ativa em sala de aula, visando a integração entre eles e o ambiente educacional. Sua participação ativa é fundamental para a motivação na criação de atividades experimentais metodológicas, tecnológicas e práticas docentes de caráter inovador e interdisciplinar, o que incentiva e eleva a qualidade da formação acadêmica desse futuro professor.

Além disso, a abordagem utilizada por tal atividade fez com que o aluno desenvolvesse seu senso crítico sobre as unidades de medida usadas no seu cotidiano pelo Sistema Internacional de Unidades, pois o mesmo, ao final da atividade, percebeu como é difícil fazer comparações com unidades de medida diferentes. Dessa forma, a atividade proposta fez com que os alunos não buscassem a solução em dados já memorizados, como de costume em aulas de ciências, mas sim através dos seus cotidianos e das unidades que os cercam.

## Considerações finais

Na dinâmica apresentada, os alunos da 1 série do ensino médio regular a perceberam, mediante experimentos, a importância de um sistema de unidades comum (S.I.). Tal atividade propôs para os alunos o problema de comparação de unidades de medida diferentes. Para resolver tal situação, eles iniciaram uma discussão, onde os monitores e o professor agiram apenas como mediadores para auxiliar na organização do ranking dessas velocidades.

Mesmo com um pouco de dificuldade por parte dos discentes para organizar o ranking devido as diferentes unidades de medida escolhida por cada grupo, eles conseguem decidir quem é o mais veloz. Com isso, os grupos perceberam que se todas as velocidades estivessem na mesma medida, a tarefa seria realizada com mais facilidade. Assim, fica claro para eles a necessidade da existência do S.I..

Ademais, por ter caráter experimental e por abordar assuntos que fazem parte do cotidiano deles (movimento uniforme, velocidade média e unidades de medida), percebeu-se que houve um aumento de interesse nas futuras atividades. O melhor desempenho dos alunos representa, para o professor da turma e para os monitores do projeto, indícios de que o experimento foi benéfico educacionalmente para os discentes.

## Referências

BORGES, A. T.; Novos Rumos para o Laboratório Escolar de Ciências * + ; Belo Horizonte: 2002.

BRASIL. Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Secretaria de Educação Básica: Ministério da Educação, 2002.

BRASIL. Prefeitura Municipal de Ipatinga; Secretaria Municipal de Educação; Centro de Formação Pedagógica - CENFOP. Tendências Atuais para o Ensino de Ciências. Ipatinga: 2011. Disponível em:

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&lt;https://cenfopciencias.files.wordpress.com/2011/07/apostila-ensino-porinvestigac3a7c3a3o.pdf&gt; Acesso em: 19 ago. 2016.

FERNANDES, S. S.; VIANNA, D. M. Pare &amp; Compare: Indo ao Supermercado para Aprender Física. 2013. Trabalho apresentado ao XX Simpósio Nacional de Ensino de Física, São Paulo, 2013.

JIMÉNEZ, A. M.P.; 10 Ideas clave. Competencias en argumentación y uso de pruebas . Barcelona: 2010.

RODRIGUES, C. F. M.; Irreversibilidade e Degradação da Energia numa Abordagem para o Ensino Médio ; Rio de Janeiro: UFRJ. 2014. 141 p. Tese (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, Mestrado Profissional em Ensino de Física, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014.

SALES V. C. de H. Uma proposta para o Ensino de Hidrostática Através de Atividades Investigativas com Enfoque C-T-S. Rio de Janeiro: UFRJ. 2012. 87 p. Tese (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, Mestrado Profissional em Ensino de Física, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2012.

SOARES, V.; VIANNA, D. M.; SOUSA, J. J. F.; FERNANDES, S. S.; SANTOS, A. G.; DIAS, M. A.; SALES, V. C. H. Experimentos Desenvolvidos pelo PIBID/UFRJ e Dinâmica em Sala de Aula. 2015. XXI Simpósio Nacional de Ensino de Física, Minas Gerais, 2015.

SOUSA, J. J. F.; VIANNA, D. M.; MOREIRA, L. F.; BARROS, S. S.; SANTOS, A. G.; DIAS, M. A.; CHAGAS, S. M. A. Atividades Experimentais no Âmbito do PIBID/UFRJ-FÍSICA. 2013. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física, São Paulo, 2013.

SOUSA, J. J. F.; VIANNA, D. M.; MOREIRA, L. F.; BARROS, S. S., SANTOS, A. G.; DIAS, M. A.; CHAGAS, S. M. A . O Licenciando em Física e a Escola Básica no Contexto do PIBID/CAPES em Execução na UFRJ. 2011. XIX Simpósio Nacional de Ensino de Física, Manaus, 2011.

WILSEK, Marilei Aparecida Gionedis e TOSIN, João Angelo Pucci. Ensinar e Aprender Ciências no Ensino Fundamental com Atividades Investigativas Através da Resolução de Problemas. Curitiba: 2009. Disponível em: &lt;http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/1686-8.pdf&gt; Acesso em: 12 ago. 2016.

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