A EFETIVIDADE DO PEER INSTRUCTION EM AULAS DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO E NA LICENCIATURA

## A EFETIVIDADE DO PEER INSTRUCTION EM AULAS DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO E NA LICENCIATURA

## Jacksony Domingos, Lucas Antônio dos Reis, Elisângela da Silva Pinto, Edio da Costa Junior

Coordenadoria de Física, Instituto Federal de Minas Gerais Campus Ouro Preto, jack\_sony@live.com, lucas.reis.escv.ufop@gmail.com, elisangela.pinto@ifmg.edu.br, edio.junior@ifmg.edu.br

## Resumo

Os elevados índices de repetência associados à Física demonstram que grande parte dos alunos apresentam dificuldades na aprendizagem da disciplina, tanto no Ensino Médio quanto no Ensino Superior. Frente a isso, diferentes estratégias e metodologias de ensino-aprendizagem têm sido desenvolvidas e aplicadas nas últimas décadas. Dentre elas, destaca-se o Peer Instruction (PI) - Instrução aos Pares, numa tradução literal - que estimula a interatividade entre os estudantes e delega aos alunos a corresponsabilidade de sucesso nos estudos, ideia central da aprendizagem ativa. Pesquisas e aplicações do PI em diferentes locais e contextos têm indicado que, quando bem aplicado, o método pode gerar bons resultados. Para o desenvolvimento deste estudo, o PI foi aplicado em aulas de Física de um curso Técnico Integrado ao Ensino Médio e de um curso de Licenciatura em Física, ambos do Instituto Federal de Minas Gerais Campus Ouro Preto (IFMG-OP). A interação aos pares, por meio de testes de hipóteses e argumentações, aconteceu após os alunos terem sido desafiados por questões conceituais de múltipla escolha. O registro das respostas foi feito de forma tradicional em papel, sendo posteriormente digitalizadas. Após as discussões aos pares, os estudantes tiveram oportunidade de novamente responder as questões. A análise dos resultados parciais indicam que o uso do Peer Instruction pode promover uma aprendizagem ativa e significativa, tanto no Ensino Médio quanto no Ensino Superior.

Palavras-chave : Ensino de Física; Peer Instruction ; Aprendizagem Ativa; Ensino Médio; Ensino Superior.

## Introdução

Há décadas, vários fatores contribuem para o baixo índice de aprendizagem em Física e desafiam professores em diferentes locais e contextos. Dentre eles, destacam-se a falta de concentração e a desmotivação para aprender por parte dos alunos, as dificuldades conceituais impostas pela disciplina, pouco ou nenhum tempo de dedicação aos estudos fora da sala de aula e a falta de metodologias de ensino e aprendizagem que se desenvolvam por meio de simulações, experimentações e uso de tecnologias (BARBETA, YAMAMOTO, 2002; NEVES, CABALLERO, MOREIRA, 2006).

A combinação de dois ou mais desses fatores, bastante comum para a realidade de grande parte dos estudantes e das escolas brasileiras, contribui para um ensino de Física fragmentado. Além disso, levam à criação da ideia errônea de que a Física é um conteúdo praticamente inatingível, ou mesmo à concepção de que apenas alguns poucos 'iluminados' são capazes de aprendê-la.

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Na busca de soluções para os problemas enfrentados pelo ensino de Física em sala de aula, diversas metodologias de ensino e aprendizagem vêm sendo desenvolvidas nas últimas décadas. Dentre elas, destaca-se o Peer Instruction (PI), em português 'instrução pelos pares' ou 'instrução pelos colegas'.

- O PI foi desenvolvido na década de 1990 pelo professor, físico e pesquisador do Departamento de Física da Universidade de Harvard, Eric Mazur (MAZUR, 1997). Consiste em uma metodologia que propõe a diminuição de aulas expositivas, aumentando as inter-relações entre os alunos e entre os estudantes e o professor. De uma forma simplificada, o método busca a aprendizagem ao focar no questionamento, com o intuito de que os alunos passem mais tempo pensando e discutindo ideias e modelos em sala de aula, do que propriamente assistindo às exposições orais do professor (ARAÚJO, MAZUR, 2013; KIELT, DA SILVA, MIQUELIN, 2017).

Diversos estudos têm apontado para uma significativa melhoria de desempenho no aprendizado de Física por meio do PI, tanto em nível médio quanto superior (HAKE, 1998; CROUCH, MAZUR, 2001; FAGEN, CROUCH, MAZUR, 2002; CUMMING, ROBERT, 2008; LASRY, MAZUR, WATKINS, 2008, DESLAURIERS, SCHELEW, WIEMAN, 2011). Essa melhoria é atingida por meio das atividades durante as aulas que envolvem os estudantes e os leva a construir argumentos e explicar os conteúdos aos colegas que, porventura, ainda não compreenderam.

Nesse sentido, o PI se apresenta como uma alternativa frente a um modelo de ensino tradicional da Física. Além disso, ao proporcionar uma aprendizagem duradoura por meio de um processo ativo, pode ser um caminho para buscar a diminuição dos altos índices de retenção associadas à Física no IFMG-OP, tanto em nível médio quanto superior.

## Metodologia

- O Peer Instruction se organiza a partir de fases que devem ser desenvolvidas pelo professor que deseja garantir a efetividade do método. No primeiro momento, os discentes estudam pontos básicos do conteúdo em casa, por meio de materiais disponibilizados pelo docente, o que evita que um tempo significativo de aula seja utilizado com conceitos introdutórios. Assim, durante a aula, o professor retoma tópicos estruturantes do conteúdo por, no máximo, 20 minutos.

Na sequência, são propostos testes conceituais de múltipla escolha relacionados ao conteúdo. Após alguns minutos de reflexões individuais por parte dos alunos, a resposta de cada um é registrada.

Após a primeira votação, a turma é dividida em grupos de discussão entre 2 e 5 pessoas, preferencialmente com alunos que identificaram alternativas distintas como a solução da questão. A ideia é que a forte argumentação dos que acertaram, sobreposta à falta de argumentação do discurso de quem errou, os conduza à resposta correta. O ambiente de debate sobre os conceitos e conhecimentos criado pelas argumentações é o ponto chave para uma melhor compreensão do conteúdo.

Além da escolha minuciosa das questões dos testes conceituais, o ambiente em sala de aula deve ser motivador e cooperativo, onde os estudantes sintam-se livres e estimulados a dialogar, perguntar, afirmar e defender suas convicções.

Com fundamento nessa proposta metodológica, o PI foi aplicado por dois professores diferentes a duas turmas do IFMG-OP. A primeira é uma turma de 1º

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ano do Curso Técnico Integrado ao Ensino Médio em Edificações (40 alunos), enquanto a segunda é uma turma de eletromagnetismo básico do curso de Licenciatura em Física (9 alunos).

As respostas dos testes conceituais foram coletadas em folhas de respostas individuais, tanto na primeira quanto na segunda votação. Posteriormente, foram digitalizadas para análise sob a óptica da estatística descritiva. Para facilitar o entendimento, dividiram-se os resultados em duas seções: Ensino Médio e Ensino Superior.

## Resultados e Discussões

## Ensino Médio

Na turma do Ensino Médio Integrado, as 23 questões conceituais de múltipla escolha, aplicadas ao longo de cinco encontros, estavam relacionadas aos temas Quantidade de Movimento, Impulso, 2º Lei de Newton e Queda Livre. Dentre as 23 questões aplicadas.

A linha diagonal delimita as duas áreas do gráfico: a área superior da linha indica as questões em que os alunos foram melhores no Pós-teste. Já as questões localizadas abaixo da divisão indicam que a fase de argumentações não produziu os resultados esperados. Ou seja, o número de estudantes que havia errado as questões aumentou. Os pontos em azul representam cada questão e a localização na linha de porcentagem que vai de 0% a 100% revela a proporção dos estudantes que chegaram à resposta correta para o problema no Pré-teste e no Pós-teste.

Gráfico 01: Acertos no Pré e Pós-testes do P.I. - Ensino Médio Integrado

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Assim, é possível observar que a interação entre os estudantes ('Pós') eleva a porcentagem de respostas corretas para a maioria das questões apresentadas.

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As informações geradas a partir da aplicação do método Peer Instruction também permite refletir sobre a relação entre as mudanças de respostas (certas e/ou erradas) dos alunos após as interações realizadas nas aulas. Existem três tipos de transições possíveis, mostradas no gráfico a seguir:

Gráfico 02: Mudanças de respostas - Ensino Médio Integrado

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Como é possível observar, 49% das trocas, após a interação entre os alunos, foram de uma resposta errada para uma certa. Tal dado reforça a efetividade do método Peer Instruction como uma ferramenta eficaz, que possibilita uma aprendizagem significativa ao envolver os alunos em um processo de elaboração e interpretação de conceitos, além de desenvolver a capacidade de persuasão com vistas a 'convencer' o colega de que a sua perspectiva é a correta.

No entanto, 41% das trocas de resposta foram de uma alternativa errada para outra errada, o que destaca o efeito proveniente das questões presentes abaixo da linha traçada no Gráfico 1. Das 23 questões apresentadas, 4 estão nessas condições, o que evidencia um dos principais problemas a serem enfrentados na aplicação do método P.I., a elaboração das questões.

Caso o problema seja mal elaborado ou muito difícil, as respostas podem ser afetadas de duas maneiras: ou o percentual de alunos que acertam na primeira resposta é pequeno ou então são respostas sem embasamento. Sem uma fundamentação sólida, o aluno tem dificuldades de construir um discurso convincente, o que diminui a chance de persuadir seus colegas sobre o seu ponto de vista e, consequentemente, abaixa o índice de acerto geral da turma na segunda votação.

Outro ponto a se destacar esta no gráfico 3, uma das questões acima da linha indicadas no gráfico 1, no qual demonstra o aproveitamento desejado em uma questão .No pré-teste somente 54% dos alunos votaram na alternativa C, a correta nesta questão. Após a interação 74,3% da turma foi na alternativa correta.

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Gráfico 03: Distribuição de Respostas - Ensino Médio Integrado

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## Ensino Superior

Na turma de Licenciatura em Física, foram abordados os temas Circuito Elétrico, Campo Magnético, Lei de Ampere e Lei da Indução de Faraday, totalizando 13 questões

Os resultados de pré-teste e pós-teste são mostrados no Gráfico 4. O PI foi efetivo em 54% das questões em que, após a fase de discussões e argumentações, o número de alunos que chegaram à resposta correta aumentou consideravelmente.

Gráfico 4: Acertos no Pré e Pós-testes - Ensino Superior

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Apesar dos resultados positivos, as questões localizadas sobre o eixo horizontal do gráfico tiveram, após a fase de argumentação, uma transição negativa, com a opção de todos os alunos por uma resposta errada. Esse movimento demonstra que as questões eram muito difíceis, o que exigiria um embasamento teórico maior para explicar como se chegou à resposta correta. Outra possibilidade de causa raiz do baixo desempenho pode ser a má elaboração das questões.

A partir da análise de todas as respostas das questões aplicadas nas aulas do curso de Licenciatura em Física, foi possível verificar que aproximadamente 65% das mudanças de respostas foram de uma alternativa errada para a opção correta, indicando que, após a discussão e argumentação, os estudantes aprenderam com seus colegas. Os resultados são mostrados no Gráfico 5.

Gráfico 05: Mudanças de respostas - Ensino Superior

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É possível observar também que 18% das mudanças foram de resposta errada para errada, mostrando que os estudantes podem ter marcado de forma aleatória a questão, sem ter conhecimento prévio. Por outro lado, 25% foram da resposta certa para uma errada, o que indica que a resposta correta na primeira votação pode ter se dado a partir de uma escolha aleatória ou com uma base conceitualmente fraca, sem ter o embasamento teórico de forma plena.

Abaixo, apresenta-se um exemplo de distribuição de respostas de uma questão utilizada nas aulas. Na votação individual (pré-teste), 44% dos alunos acertaram o problema (opção A), enquanto o restante se dividiu entre as opções B, D e E. Na segunda fase, após as argumentações em grupo, 89% dos discentes acertaram e apena 11% marcou a opção B.

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Gráfico 06: Distribuição de Respostas - Ensino Superior

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## Conclusões e Considerações Finais

Conforme aponta a literatura das últimas três décadas, os resultados preliminares demonstraram que o PI pode ser um grande aliado na tentativa de se obter uma aprendizagem significativa e duradoura nos estudantes, tanto em nível médio quanto superior.

Foi possível concluir que os alunos que acertaram as questões na primeira fase utilizaram argumentos e hipóteses fortes, convencendo grande parte dos colegas que tinham errado a mudar para a resposta correta. Muito mais importante que o número associado às taxas de acerto antes e após as discussões, há que se ressaltar o fato de que as argumentações favoreceram a aprendizagem conceitual dos temas vistos em sala de aula por meio do levantamento e defesa de hipóteses, criando um ambiente amistoso e de cooperação para resolução dos problemas.

Além disso, constatou-se uma melhora na argumentação e explicação das questões por parte dos discentes, favorecendo o amadurecimento conceitual dos conteúdos, tornando o processo de ensino e aprendizagem mais colaborativo e significativo para os estudantes.

Os resultados parciais mostraram no contexto do IFMG-OP o que a literatura especializada tem demonstrado em diferentes realidades educacionais, o que motiva a equipe envolvida na pesquisa a continuar com o projeto.

## Referências

ARAÚJO, I. S.; MAZUR, E., Instrução pelos colegas e ensino sob medida: uma proposta para o engajamento dos alunos no processo de ensino aprendizagem em física . Cad. Bras. Ens. Fís., v. 30, n. 2: p. 362 - 384, ago. (2013).

BARBETA, V. B.; YAMAMOTO, I. Dificuldades conceituais em Física apresentadas por alunos ingressantes em um curso de engenharia . Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 24, n. 3, 2002.

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CROUCH, C. H.; MAZUR, E. Peer Instruction: Ten years of experience and results. American Journal of Physics, vol. 69, n. 9, p. 970, 2001.

CUMMINGS, K.; ROBERTS, S. G. A study of Peer Instruction methods with high school physics students . AIP Conference Proceedings, vol. 1064, p. 103-106, 2008.

DESLAURIERS, L.; SCHELEW, E; WIEMAN, C. Improved learning in a large enrollment physics class . Science, vol. 332, n. 6031, p. 862-864, 2011.

FAGEN, A. P.; CROUCH, C. H.; MAZUR, E. Peer Instruction: Results from a range of classrooms. The Physics Teacher, vol. 40, p. 206 (4), 2002.

HAKE, R. R. Interactive-engagement versus traditional emthods: A sixthousand-student survey of mechanics test data for introductory physics courses . American Journal of Physics, vol. 66, p. 64-74, 1998.

KIELT, E. D.; DA SILVA, S. C. R.; MIQUILIN, A. F . Implementação de um aplicativo para smartphones como sistema de votação em aulas de Física com Peer Instruction. Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 39, n. 4, 2017

LASRY, N.; MAZUR, E.; WATKINS, J. Peer Instruction: From Harvard to the twoyear college . American Journal of Physics, vol. 76, n. 11, p. 1066 (4), 2008.

MAZUR, E., Peer Instruction: A User's Manual, Prentice Hall, Upper Saddle River , NJ, (1997).

NEVES, M. S.; CABALLERO, C.; MOREIRA, M. A. Repensando o papel do trabalho experimental na aprendizagem da Física em sala de aula: Um estudo exploratório. Investigações em Ensino de Ciências , vol. 11, n.3, 2006.

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