EXPERIMENTOS DE FÍSICA EM AULAS DE CIÊNCIAS: UMA ANÁLISE HISTÓRICA

## EXPERIMENTOS DE FÍSICA EM AULAS DE CIÊNCIAS: UMA ANÁLISE HISTÓRICA

## Plaudio Evangelista dos Anjos Filho , Paulo Henrique Dias Menezes 1 2

1 Escola Estadual Fernando Lobo, plaudioevangelista@yahoo.com.br

## Resumo

Neste trabalho apresentamos parte da revisão bibliográfica de uma pesquisa que está sendo realizada com o intuito de investigar a evolução das concepções de experimentos clássicos apresentados em livros didáticos de ciências e de física a partir da década de 1960. Neste recorte, apresentamos a análise dos volumes 3 e 4 da coleção: 'O Ensino de Ciências em Nossos Dias: uma série de recursos didáticos e práticos' publicada no Brasil na década de 1960. Para isso, os experimentos propostos foram classificados, de acordo com as formas de abordagem, em três categorias: de demonstração; de verificação; e investigativos. Nossos resultados indicam que a preocupação com a inserção de elementos do cotidiano sobrepõe à perspectiva investigativa, fazendo com que os experimentos analisados pouco contribuam para a construção do conhecimento científico pelos alunos numa perspectiva investigativa crítica. Além disso, considerando a faixa etária para a qual o material foi elaborado, dois fatores nos chamam atenção: a profundidade do conteúdo abordado; e a falta de preocupação com a segurança das crianças na execução dos experimentos.

Palavras-chave : Ensino de física; Experimentos; Aulas de ciências.

## Introdução

Ao longo da história do ensino de ciências e, em particular, do ensino de física, as atividades experimentais têm sido apontadas como um importante recurso para o ensino e a aprendizagem de conceitos científicos (PINHO ALVES, 1997; 2002; ROSA; ROSA; PECATTI, 2007). Porém, as formas e os meios como elas chegam às salas de aula da educação básica ainda precisam ser mais estudadas e melhor compreendidas.

Neste trabalho apresentamos parte da revisão bibliográfica de uma pesquisa que está sendo realizada com o intuito de investigar a concepção de experimentos clássicos de ensino de física apresentados em livros didáticos de ciências e de física a partir da década de 1960.

Neste recorte, apresentamos a análise dos volumes 3 e 4 da coleção: 'O Ensino de Ciências em Nossos Dias: uma série de recursos didáticos práticos' (BRUCE, 1967), publicada no Brasil na década de 1960, pela editora: 'Empreendimentos Culturais Brasileiros LTDA'.

## Justificativa

No Brasil, foi a partir da década de 1960 que o ensino de física passou a ser objeto de preocupação e investigação, incentivado, principalmente, pela chegada à América Latina do projeto norte americano Physical Science Study Committee , o

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PSSC. Naquela época, o entusiasmo com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia demandava do ensino das disciplinas das ciências da natureza, e em particular da Física, o propósito de inserção dos jovens nas carreiras científicas, ou seja, formar o pequeno cientista.

Na efervescência da época outros grandes projetos curriculares surgiram, como o Nuffield , na Inglaterra, e o Projeto de Ensino de Física, da Universidade de São Paulo, porém, não duraram muito tempo. De acordo com Moreira (2000) esses projetos eram muito claros em dizer o que deveria ser ensinado, porém, pouco ou nada diziam sobre como aprender física. Por outro lado, o aumento significativo dos conteúdos de física a serem ensinados na formação básica dos estudantes fez aumentar a preocupação de professores e pesquisadores da área de educação com o baixo desempenho em física dos estudantes. Isso incentivou a promoção de conferências, encontros, simpósios, cursos de pós-graduação e publicações de artigos, com o intuito de discutir tal problemática, marcando assim o início da área de pesquisa em ensino de física no Brasil. Desde então, essa área vem se apresentando como um campo promissor de pesquisa, cujos aportes teóricos têm estado associados a diferentes campos do saber (filosofia, psicologia cognitiva, epistemologia etc.). Entretanto, o problema inicial do baixo desempenho dos estudantes ainda persiste. E embora muitos avanços tenham trazido novos olhares para o ensino de física na educação básica, esse problema continua tão atual quanto pertinente para aqueles que buscam melhorar a sua qualidade.

Sobre o movimento desencadeado pelo PSSC, Rosa & Rosa (2012, p.6, apud Pinho Alves 2000, p.26) destacam que: 'O PSSC teve o mérito de modificar 1 substancialmente a percepção do que se entendia por ensino de Física até aquela época' e que, independentemente dos motivos político-ideológicos que subsidiaram o projeto, sua proposta era revolucionária, apresentando um texto moderno, com uma nova sequência de conteúdos, incorporando tópicos pouco explorados nos textos tradicionais. O avanço desse projeto estava, entre outras questões, nos programas de laboratório, que proporcionavam a participação ativa dos estudantes no desenvolvimento dos experimentos, situação pouco comum, até então, nas atividades de ensino de física. A estrutura desses experimentos era apoiada por equipamentos simples e de fácil reprodução, acompanhados por manuais de procedimento, denominados guias de laboratório.

A ideia de experimentos apoiados por equipamentos simples e de fácil reprodução foi expandida e ampliada para a área de ciências, incluindo a publicação de livros auxiliares voltados para disseminação da prática desses experimentos para crianças do 1º e 2º ciclos do ensino fundamental, entre as quais destacamos os livros da coleção: 'O Ensino de Ciências em Nossos Dias: uma série de recursos didáticos práticos', aqui analisados.

## Metodologia

A coleção 'O Ensino de Ciências em Nossos Dias' era composta por sete volumes assim intitulados: Experiências com água (vol.1); Experiências com ar (vol.2); Experiências com o fogo e combustíveis (vol.3); Experiências com o calor (vol.4); Experiências com o magnetismo e a eletricidade (vol.5); Experimentos com o

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som (vol.6); e Experimentos com a luz e com a cor (vol.7), que foram publicados pela Editora: Empreendimentos Culturais Brasileiros LTDA. Para este trabalho só tivemos acesso aos volumes 3 e 4 da coleção, traduzidos da 6ª edição Americana, impressos no Brasil em 1967.

Para fins de análise dos experimentos propostos nos volumes investigados utilizamos a classificação apresentada por Del Carmen (2000), que distingue os experimentos em quatro níveis de acordo com seus objetivos. Para este estudo nos apropriamos da síntese feita por Pedroso (2009) que organiza esses níveis em três formas de abordagens, assim definidas:

Experimentos de Demonstração/Observação/Ilustração ('Nível 0 e 1'): Este tipo de experimento enquadra-se no modelo tradicional de ensino e, é empregado, predominantemente, como forma de ilustração e confirmação de informações apresentadas pelo professor. O problema investigado (quando existe) e os procedimentos são especificados pelo educador na forma de um roteiro, que guia o aluno a uma pré-determinada e única resposta certa.

Experimentos de Verificação/Redescoberta ('Nível 2'): é usualmente realizado pelo aluno, mas planejado pelo professor. Espera-se nessa abordagem, que o aprendiz ao estar informado sobre a pergunta elaborada pelo professor, e tendo à sua disposição vários tipos de materiais e equipamentos, possa desenvolver um método e redescobrir a teoria. Em síntese, o experimento precisa sustentar o desenvolvimento/descobrimento da teoria.

Experimentos Investigativos ('Nível 3'): Estes experimentos ganharam destaque nos anos 60, com a repercussão de grandes projetos didáticos inovadores ( Nuffield , PSSC, CHEMS, CBA, IPS). De acordo com os objetivos destes projetos, a teoria deve ser sustentada por uma base teórica prévia, e os estudantes devem ter maior autonomia sobre seu aprendizado. Nesta abordagem, a AE possibilita explorar as concepções alternativas dos alunos. (PEDROSO, 2009, p.6564)

## Análise e resultados

Os livros analisados pertenciam a uma coleção que era recomendada na década de 1960 por diversas Secretarias de Educação - incluindo as dos estados de Minas Gerais e de São Paulo - como livros auxiliares para o ensino de ciências, conforme constava no novo programa para o curso primário da época. Esses livros foram traduzidos da 6ª edição americana, datada de 1967, e eram direcionados a professores das séries finais do curso primário (3ª e 4ª séries - atuais 4º e 5º anos) e do curso ginasial (atual 2º ciclo do ensino fundamental - 6º ao 9º ano).

Na Introdução dos livros o autor propõe modificações para o ensino de ciências, sugerindo um novo método de ensino que considerava o uso de experimentos para explorar situações do cotidiano das pessoas de modo que houvesse relação entre os fenômenos naturais do ambiente e os fenômenos sociais.

Naquela época os professores de ciências tinham pouco preparo para aplicar experimentos contendo aspectos científicos e tecnológicos da sociedade em sua prática pedagógica. Para o autor esse método exigiria do professor:

- 1) Familiaridade com os fundamentos básicos das ciências naturais.
- 2) Certo grau de discernimento em mecânica.
- 3) Familiaridade com os materiais

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- 4) Habilidade manual.
- 5) Dirigir as atividades experimentais de forma criativa e estimulante.

A introdução dos livros destaca ainda tratar-se de um material destinado a professores que desejassem fazer esta difícil adaptação no ensino de ciências (BRUCE, 1967), que tinha como foco principal o uso de experimentos, ao invés de atividades de leitura e da forma tradicional de expressão verbal. Propunha também 'a reestruturação de métodos de ensino e de filosofia e, quase, uma reeducação completa do professor primário' ( Ibidem , p.9).

Segundo o autor, o livro apresenta instruções e diagramas, que são tão simples, que qualquer criança da 3ª ou 4ª série primária (atuais 4º e 5º ano do ensino fundamental) não encontraria dificuldade alguma em executá-las. Os experimentos sugerem o uso de materiais comuns, que podem ser obtidos em casa, na escola e na comunidade com pequena ou nenhuma despesa.

A introdução referenda o valor experimental das atividades propostas e indica que os volumes da coleção também podem ser usados como livro de texto. Ressalta que o propósito do material é fornecer um conjunto de atividades que despertariam o interesse da criança sobre a natureza das coisas a fazer e das experimentações a executar. Que é uma fonte segura de sugestões de experimentações testadas e de outras atividades para serem executadas como complemento dos livros e compêndios elementares de ciências e outras formas de literatura.

No volume 3 - Experiências com o Fogo e Combustíveis - são apresentadas em quatro capítulos, com subseções, todos apresentados na forma de perguntas: I) Qual é a natureza do fogo e dos combustíveis? II) Como os combustíveis sólidos, líquidos e gasosos podem produzir explosões? III) Como se apagam incêndios? IV) Quais são as fontes de calor? Ao longo desses quatro capítulos são propostas 26 atividades experimentais. O volume 4 - Experiências com o Calor - segue a mesma forma de organização. O fascículo é dividido em sete capítulos - I) Como o calor muda a forma e a natureza dos materiais? II) Como o calor transforma nossos alimentos pelo cozimento? III) Como o calor é utilizado para realizar o nosso trabalho? IV) Como se mede a temperatura? V) Como se propaga o calor? VI) Como aquecemos nossas casas? E VII) Como se obtêm a refrigeração? - com 31 propostas de experimentos.

As questões que nomeiam os capítulos reforçam a ideia apresentada na introdução de explorar situações do cotidiano das pessoas daquela época, destacando-se ainda questões específicas do contexto norte-americano, como no caso do Cap. IV do livro 4. Como podemos observar no exemplo mostrado na Fig.1 não se tratam de roteiros tradicionais de experimentos, situando-se mais na perspectiva do 'faça você mesmo'. Pelo fato de ser um material indicado para crianças da 3ª e 4ª séries (hoje equivalente a alunos de uma faixa etária entre 9 a 10 anos) dois fatos nos chamam atenção: i) a profundidade de alguns conteúdo abordado e ii) a falta de preocupação com a segurança das crianças na execução de experimentos, que hoje podem ser considerados perigosos até mesmo para um adulto.

A aproximação com o cotidiano também se dá de uma forma pouco usual para os dias atuais com seções que tratam, por exemplo, de 'Prevenção de incêndios' e de 'Como os combustíveis sólidos, líquidos e gasosos produzem

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Explosões?' Esta última é composta por uma série de atividades que ensinam a produzir explosões reais (Fig.1).

Figura 01: Exemplo de experimento apresentado no vol.3

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A seguir apresentamos os resultados da análise dos experimentos apresentados nos dois volumes investigados.

Quanto a classificação dos experimentos de acordo com os níveis descritos por Del Carmen obtivemos os resultados indicados na Tabela 1.

Tabela 1 : Classificação dos experimentos

De acordo com os resultados apresentados na Tabela 1, observamos que a maioria dos experimentos se enquadra na categoria de experimentos de verificação/redescoberta. A caracterização desse tipo de experimento pode ser observada logo no início das atividades, como podemos observar no exemplo a seguir:

Se você observar atentamente, perceberá que os fios de telefone ficam mais curvos e frouxos num dia quente do que em um dia frio. Os espaços entre as extremidades dos trilhos de aço das estradas de ferro ficam maiores num dia frio do que num dia quente. Você sabe, também, que, se a tampa de metal de um frasco de vidro não puder ser retirada, sua mãe a colocará sob a torneira de água quente. A única maneira de explicar isto, é dizer que o calor causa dilatação desses materiais. As seguintes atividades mostrarão como isto acontece . (BRUCE, 1967, v.4, p.12. Destaques nossos)

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Já as atividades de caráter investigativo foram observadas em maior número do Vol.3. Isto, talvez, por não tratar de conteúdos formais de ensino, como é o caso das atividades do Vol.4. Neste caso, consideramos atividades que eram norteadas por uma situação-problema e que não apresentava uma resposta para tal. O exemplo a seguir mostra uma dessas situações:

Há algum tempo, dois operários estavam usando maçaricos para fazer buracos em um grande tanque-telescópio, durante um conserto. Supunhase que a companhia houvesse esvaziado completamente o gás do tanque, antes do conserto. Mas, de repente, quando a chama do maçarico perfurou as paredes de aço, o tanque explodiu, destruindo quase toda a cidade. Se houvesse apenas gás dentro do tanque, teria havido explosão? Quais deveriam ser as condições dentro do tanque, para que se desse a explosão? Houve também, no Texas, em 1936, uma explosão apavorante, que destruiu completamente uma escola e matou centenas de crianças. Qual deve ter sido a causa disto? Você aprenderá, com esta experimentação, quais são as condições que provocam tais explosões. (BRUCE, 1967, v.3, p.25)

A partir dessa situação, propõe-se uma série de atividades que permitem aos alunos explorar o problema proposto, e se encerra solicitando que se faça um resumo das condições necessárias para ocorrer uma explosão a partir das conclusões tiradas por eles.

Apenas duas atividades foram classificadas no nível de experimentos de demonstração/observação/ilustração. Uma delas solicita aos alunos apenas uma exposição de elementos combustíveis (Atividade 1, v.3, p.12) e outra traz o passo a passo para a construção de um tanque-telescópio para armazenamento de gás (Atividade 2, v.3, p.13).

Por fim, podemos considerar que praticamente todos os experimentos são voltados para questões do cotidiano das pessoas referendando a preocupação daquela época de tornar a ciência mais próxima do cidadão comum. Porém, a perspectiva crítica de um ensino por investigação ainda é pequena.

## Considerações Finais

Conforme assinalado no início deste texto, as atividades experimentais no ensino de ciências e, em particular, no ensino de física, têm sido orientadas pelo objetivo de melhorar a aprendizagem de conteúdos teóricos vistos em sala de aula (GALIAZZI, 2001). Esta pequena incursão que fizemos até o momento ajuda a elucidar parte das concepções que orientam esses objetivos no decorrer da história da inserção dos experimentos didáticos em aulas de ciências. Os volumes analisados neste trabalho remetem a uma época em que políticas públicas de educação eram orientadas por programas externos que refletiam preocupações mundiais, entre as quais se destaca a necessidade de popularização da ciência entre os jovens, na perspectiva, digamos que utilitarista, de atender à necessidade de se formar novos cientistas.

Comparando as concepções das propostas dos experimentos analisados com aquelas presentes nos dias atuais, cabe ressaltar a profundidade dos conteúdos abordados para o nível de ensino em questão e a falta de preocupação com aspectos relacionados à segurança dos alunos. Com isso, ousamos inferir que a perspectiva inicial de tornar o ensino de ciências mais interessante por meio das atividades experimentais ainda é uma perspectiva bastante inerente, porém as

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concepções que orientam essas atividades vêm sofrendo profundas mudanças no decorrer dos anos, como pretendemos demonstrar na continuidade deste estudo.

## Agradecimentos

Agradecemos a CAPES e a FAPEMIG pelas bolsas e recursos que têm viabilizado o desenvolvimento deste trabalho.

## Referências

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GALIAZZI, M. C. et al. Objetivos das atividades experimentais no ensino médio: a pesquisa coletiva como modo de formação de professores de ciências. Ciência &amp; Educação , 7, 2, 249-263, 2001.

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PEDROSO, Carla Vargas. Uma década de pesquisa sobre atividades experimentais na educação em ciências: memórias e realidade. In.: IX Congresso Nacional de Educação - EDUCERE &amp; III Encontro Sul Brasileiro de Psicopedagogia. Anais… PUCPR, outubro de 2009. p.6559-6573. Disponível em:

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