INTUIÇÃO E EXPERIMENTOS COMO SUPORTE PARA A DESCOBERTA E REDESCOBERTA DA FÍSICA E A SUA INTRODUÇÃO NO ENSINO FUNDAMENTAL

## INTUIÇÃO E EXPERIMENTOS COMO SUPORTE PARA A DESCOBERTA E REDESCOBERTA DA FÍSICA E A SUA INTRODUÇÃO NO ENSINO FUNDAMENTAL

## José Carlos Xavier da Silva 1 , Gabriella Gonçalves Sobral², João Pedro Silva dos Santos³

- 1 Instituto de Física/ Universidade do Estado do Rio de Janeiro, jcxsfis@yahoo.com.br
- ² Instituto de Física/ Universidade do Estado do Rio de Janeiro, gabriellagsobral@gmail.com
- ³ Instituto de Física/ Universidade do Estado do Rio de Janeiro, joaopedrosds@hotmail.com

## Resumo

Propomos um conjunto de experimentos demonstrativos a um grupo de alunos do ensino fundamental e pedimos a eles que explicassem o observado sem que tivessem conhecimento à priori sobre o fenômeno físico envolvido. Os experimentos apresentados aos alunos foram construídos com materiais simples, de baixo custo e fácil execução. Estes experimentos apresentam resultados curiosos, o que obrigam os alunos a discutirem sobre o que está acontecendo durante a experimentação. As frases dos alunos, indagações e explicações foram gravadas, fotografadas e filmadas e estas informações colhidas estão sendo estudadas neste trabalho. O objetivo destas observações é proporcionar-nos informações sobre como eles, antes de ingressar no ensino médio pensam fisicamente. Para isto, usamos como fonte de observação as suas falas e explicações sobre os fenômenos físicos contidos nos experimentos apresentados. Fizemos uma análise das suas falas tentando observar como as suas intuições interferem em suas explicações. A finalidade deste estudo é produzir informações dos diferentes tipos de alunos, a fim de auxiliar a distinção daqueles que poderão se interessar pelo estudo da física e, desta forma, tentar dá-los atenção diferenciada em sala de aula. Da análise dos dados, observamos que nas suas falas existem palavras que podem ser interpretadas como 'jargões' da Física. Além disso, o trabalho propõe uma metodologia que possibilita a introdução de conceitos da Física no ensino fundamental.

Palavras-chave : intuição; aprendizado significativo; experimentação; ensino fundamental

## Introdução

Muitos autores citam em suas publicações textos que se referem ao aprendizado significativo como uma manobra do cognitivo atuando na capacidade de interpretação e compreensão do que se pretende ensinar com o que se pretende aprender. Sendo assim, faz-se necessário uma mudança de paradigma que transforme o aprender da física num momento descontraído, rápido e lúdico, dando espaço à vontade de ler, através do despertar do interesse, produzindo o gozo (LACAN, 1985), possibilitando um aprendizado cognitivo e significativo que, segundo Ausubel, Novak e Hanesian (1983, p. 71), 'pode ser definida como aquela na qual certo conteúdo é inserido na Estrutura Cognitiva de forma organizada, criando um complexo organizado de informações'.

A teoria da aprendizagem proposta por Ausubel, segundo Pelizzari et al., (2002), parte da consideração da existência de uma estrutura cognitiva interna e pertencente aos indivíduos que é de nítida importância no desenvolvimento dos seus processos mentais. Esta teoria propõe uma aprendizagem que ele chama de significativa, processada 'por descoberta ou aprendizagem receptiva', onde os conteúdos são expostos ao estudante de forma não acabada e o aluno deve 'descobri-los' antes que os assimilem.

Na verdade, acreditamos ser a intuição um fator predominante nas descobertas e como cita Albert Einstein, referindo-se à intuição como ' insight ou estalo ou, ainda, a "percepção de alguma coisa estranha", não notada nas outras vezes em que se observou o mesmo objeto ou fenômeno'.

Oersted, Einstein, Gilbert, Newton, Planck, Rutherford e Heisenberg estão entre os pensadores que consideramos como os gênios da Física os quais acreditamos terem utilizado sua intuição para descreverem suas descobertas (BRENNAN, 2003).

No Dicionário Brasileiro Globo, Intuição, palavra que vem do latim 'intuitione', é descrita da seguinte forma: 'ato de ver; pressentimento; percepção clara que, para serem apreendidas pelo espírito, não precisam de raciocínio'. Significado este que também é descrito pelo Aurélio como sendo 'conhecimento imediato, que independe do raciocínio'.

Podemos usar a intuição para compreendermos como funciona o ensino experimental através de redescoberta orientada e de concepções alternativas que podem ser grandes aliados ao planejamento das atividades pedagógicas, uma vez que as ideias dos estudantes sobre os fenômenos apresentados durante o ensino de ciências muitas vezes não coincidem com o contexto cientificamente aceito.

As concepções acerca do mundo são construídas pelos alunos a partir do seu nascimento e os acompanham também em sala de aula, onde os conceitos científicos são inseridos sistematicamente no processo de ensino e aprendizagem.

Podemos argumentar apoiados na orientação construtivista da aprendizagem de ciências, segundo a qual os estudantes constroem seus próprios conhecimentos na interação de suas estruturas mentais com a informação que recebem do meio externo e na interação com os outros. Quer dizer, essa construção ocorre quando os estudantes assistem às aulas, escutam o professor, leem um texto, observam uma experiência, interpretando todas essas informações a partir do que já sabem e considerando os componentes afetivos da sua personalidade (POZO; CRESPO, 1998).

No contexto da inovação introduzida neste trabalho observamos que os alunos envolvidos no processo externam curiosidade, alegria, satisfação em aprender e atenção aos experimentos, o que pode despertar um interesse pelo estudo da Física, além de já estarem estudando-a sem se dar conta. A base teórica para estas afirmações foram os relatos dos próprios alunos e do professor regente da turma que esteve presente e participante durante toda a apresentação dos experimentos citados anteriormente.

## Objetivo

Neste trabalho, pretendemos avaliar e estudar como os alunos se utilizam da intuição para explicar os fenômenos que envolvem cada experiência. Os experimentos são confeccionados com materiais simples e de baixo custo, o que facilita a sua reprodução por qualquer aluno ou professor, sendo que os experimentos apresentam situações curiosas que de uma forma lúdica são apresentados aos estudantes e estes

devem tentar, com suas próprias palavras, concluírem como aquela situação está ocorrendo, o porquê e o que está influenciando.

O objetivo desta apresentação, formada por experimentos como: o 'ludião' o 'duplo cone', os 'pêndulos ressonantes', o 'vaporizador' e a 'prensa hidráulica'; é fazer com que o aluno observe, discuta e produza um material escrito contendo a justificativa do observado, figuras 6A e 6B. Finalmente, analisamos suas respostas para entender e verificar como, sem conhecer o fenômeno, ele consegue dar explicações que se aproximam das verdadeiras teorias envolvidas em cada experimento. Nossa análise tem como finalidade identificar as palavras chaves usadas e dar uma interpretação para elas.

Como segunda vertente o projeto tem a finalidade de introduzir de forma lúdica e subliminar a Física no ensino fundamental desmistificando-a. Com esta metodologia, de apresentar experimentos simples e de baixo custo, podemos inserir a Física no ensino fundamental como uma ciência essencialmente experimental e fenomenológica:

ao procurar evidências de compreensão significativa, a melhor maneira de evitar a 'simulação da aprendizagem significativa' é formular questões e problemas de uma maneira nova e não familiar, que requeira máxima transformação do conhecimento adquirido. Testes de compreensão, por exemplo, devem, no mínimo, ser fraseados de maneira diferente e representados em um contexto, de certa forma, diferente daquele originalmente encontrado no material instrucional. (MOREIRA, 1999, p. 156).

## Materiais e métodos

Usamos durante as apresentações os experimentos: duplo cone, pêndulos ressonantes, vaporizadores ludião e prensas hidráulicas (XAVIER, 2003) .

Estes experimentos foram construídos com materiais simples e de baixo custo, que podem ser encontrados para a compra no mercado em geral, eles serão elencados abaixo onde descreveremos com mais detalhe os materiais e suas construções.

A metodologia utilizada na apresentação foi mostrar os experimentos aos alunos da quarta série do ensino fundamental e não fazer menção alguma de como eles funcionavam e nem quais grandezas, teorias e parâmetros estariam evolvidos. Durante a exposição dos experimentos solicitávamos aos alunos que produzissem um material escrito, o qual recolheríamos no fim dos trabalhos. A seguir descreveremos o material utilizado, uma ilustração do experimento e uma foto dos alunos durante a apresentação:

O experimento conhecido como ludião, figura 1A, é constituído por uma garrafa do tipo 'PET' preenchida com água na qual está flutuando um tubo de caneta vedada na sua parte superior e na parte inferior pendura-se um contrapeso. O experimento é executado quando se aperta a garrafa e a 'caneta' desce, figura 1B. Ele nos possibilita o estudo sobre densidade e empuxo.

A prensa hidráulica, figura 2A, é constituída de duas seringas de tamanhos diferentes, em que os estudantes pressionam simultaneamente cada seringa e observam que na seringa menor necessitamos de menor força para equilibrar a força na seringa maior, figura 2B. Este experimento se utiliza do princípio de Pascal.

O experimento do duplo cone é o mais curioso da apresentação. Ele é construído a partir de dois cones colados em suas bases, figura 3A. Ele aparentemente sobe, porém, o seu centro de gravidade está descendo, parece que este experimento contradiz a teoria, admitindo que corpos subam naturalmente uma rampa, figura 3B. A teoria para explicar este fenômeno não está ao alcance da física do ensino médio.

Um outro experimento apresentado foi o vaporizador, figura 4A. A execução do experimento consiste em assoprar no canudo superior que se encontra próximo a outro canudo, e este imerso numa quantidade de água que se encontra em um nível abaixo do primeiro canudo. A curiosidade está no fato da água subir no segundo canudo e ser atirada para frente por causa do sopro, figura 4B. A teoria envolvida é que a pressão na parte superior diminui ficando menor do que a pressão atmosférica. A pressão atmosférica maior empurra a água para cima.

Finalmente, o experimento dos pêndulos ressonantes que é constituído de quatro pêndulos simples pendurados em um barbante, figura 5A. Os pêndulos têm comprimentos iguais dois a dois e cada pêndulo é construído com um pedaço de barbante onde se pendura um corpo de massa m (vidro). A execução da experiência consiste em oscilar um dos pêndulos e observar que o outro começa a oscilar. A teoria envolvida é a ressonância que acontece quando as frequências se igualam. Só os pêndulos de mesmos comprimentos se 'comunicam', pois, suas frequências dependem do seu comprimento (do barbante), figura 5B.

## 1. Ludião:

## Material utilizado:

-  1 garrafa 'PET';
-  1 tubo de caneta;
-  1 pedaço de fio;
-  1 contra peso;
-  1 Durepox.
- 2. Prensa hidráulica:

## Material utilizado:

-  Duas seringas;
-  Epóxi;
-  Tubo plástico.
- 3. Duplo-cone:

Material utilizado:

-  Trilhos em forma de V desnivelados;
-  Um duplo-cone;
-  Um cano de PVC.

Figura 3B : a prática

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Figura 1A: o Ludião

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Figura 1B: a prática

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Figura 2A: a prensa hidráulica

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Figura 2B: a prática

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Figura 3A: o duplo cone

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- 4. Vaporizador:

Material utilizado:

-  Canudos;
-  Copos plásticos;
-  Isopor;
- 

Água.

## 5 . Pendulo ressonantes:

Material utilizado:

-  Barbantes;
-  Quatro pesos (vidros);
-  Suportes de madeira.

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Figura 4A: o vaporizador

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Figura 4B: a prática

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Figura 5A: os pêndulos ressonantes

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Figura 5B: a prática

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Figura 6A e 6B: alunos produzindo o material escrito

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## Resultados

Após a execução dos trabalhos, selecionamos um conjunto de frases ditas pelos alunos enquanto tentavam explicar os fenômenos que aconteciam nas experiências. Este material foi analisado pelos professores e alunos envolvidos no projeto com o intuito de observar e identificar 'jargões ' da Física nas falas dos alunos do ensino fundamental. Algumas destas frases estão colocadas abaixo com o objetivo de ilustrar a base dos nossos estudos e para um melhor entendimento, separamos estas frases por experimento executado.

Ludião : 'Botando pressão na garrafa'; 'Quando a água da garrafa entra dentro da caneta, faz peso na caneta e quando a gente aperta, a água faz peso e a caneta desce'.

Prensa hidráulica : 'O fino dá para pressionar por que ele tem mais força'; 'Como esse é um pouco menor, assim, do tamanho do canudo, quase. E o dela é bem maior, acho que o dela demora ainda um pouco para a água toda que está aqui (seringa) descer para cá (tubo), aí eu aperto e ela já vai rapidão'.

Duplo cone: 'A tendência das coisas é rolar do lugar mais alto para o mais baixo, é por causa da força da gravidade'; 'Por causa do peso e da forma que ele é'; 'Por que tem um pouco mais de peso no meio'.

Vaporizador : ' E quando a gente pega meio que quando a gente assopra eu acho que bate o vento aqui assim aí bate o vento e esse vento desce faz '?' na água que faz elas subir'.

Pêndulos ressonantes: ' Acho que quando vocês movimentaram esses dois, meio que, foi alguma coisa aqui na corda que deu a pressão'; 'Eu acho que quando vocês moveram esses dois, deu um impulso para esses se moverem também': 'É como que aqui tremeu, aí treme a corda e eles estão presos na corda'; 'Como esta corda é maior, eu acho que está mais pesado, aí esse daqui sozinho (corda menor), não tem força par mexer o resto, só este que é menor'.

## Discussão

Este trabalho foi executado com os alunos da quarta série do ensino fundamental no Colégio de Aplicação da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (CAPUERJ). Durante a apresentação ficou evidenciado o prazer do aluno em observar e aprender, apreendendo os fenômenos observados, como cita Lacan (1985) 'com o gozo', omitindo informações sobre o modelo teórico. Além disso, observamos que esses alunos conseguiram exprimir com seus sentimentos e suas intuições os fenômenos envolvidos nos experimentos, como pode ser visto nas frases escritas por eles, onde sublinhamos algumas palavras. A professora responsável pela turma nos revelou, através de conversas e postagem no Facebook , que estes alunos apreciaram a Física e a partir de então começaram a se interessar mais pelas ciências, trazendo novidades da Física para a sala de aula. A seguir citamos um trecho do texto escrito pela professora Marliza Bodê de Moraes, Professora Assistente do Departamento de Ensino Fundamental do CApUERJ:

:

nessa perspectiva, os experimentos propostos ao longo da oficina de Física despertaram a 'curiosidade científica' e favoreceram a aproximação dos estudantes com os conhecimentos do campo da Física, uma vez que a reflexão a partir da observação dos experimentos e da análise dos fenômenos que envolvem essa área de conhecimento ocupou o lugar de uma prática pedagógica centrada na apresentação de conceitos prontos. As intervenções realizadas durante a oficina foram fundamentais para ajudar os estudantes a porem em jogo o que sabiam enquanto refletiam sobre os fenômenos observados.

O registro fotográfico da atividade revela o que relatamos sobre o envolvimento e interesse. Vimos acontecer na turma 41 o que preconiza o

professor o professor José Carlos, quando afirma que 'é mais vital que o educando se aposse do raciocínio científico, do que decore descobertas alheias. Espírito de observação, capacidade de formular hipóteses, amor à experiência e curiosidade insaciável devem ser despertadas através de pesquisas em laboratórios, em análises de fenômenos simples, que rodeiam o nosso dia-a-dia.'

A turma aproveitou cada momento da oficina e, ao término, estava completamente fascinada pelo trabalho!

Entretanto, a pergunta que se faz é: como um professor ou uma professora que não tem formação nesta área pode ministrar esta aula? A resposta é: não há a necessidade de conhecimentos aprofundados de Física, pois o trabalho pode ser executado como curiosidade, com uma proposta de produção de uma redação e o professor ou professora, trabalha a parte de interpretação e expressão de texto, observando a linguagem, a interpretação e a gramática dos alunos.

## Conclusão

Dos resultados obtidos nesta pesquisa, concluímos que podemos utilizar da intuição de cada aluno para auxiliá-lo na compreensão e descoberta dos fenômenos da Física e assim conseguir direcionar os nossos jovens para os cursos no qual eles poderão ter um melhor desempenho e, assim, colaborar com a sociedade usando a sua criatividade e intuição para a produção do conhecimento. Além disso, ajudá-lo a escolher o curso mais adequado, diminuindo a evasão escolar, por exemplo, nos cursos de Física. Esta proposta ainda nos permite iniciar o ensino da Física no ensino fundamental, satisfazendo um dos anseios da comunidade acadêmica no ensino de Física.

## Referências

AUSUBEL, D.P.; NOVAK, J.D. e HANESIAN, H. Psicología educativa: un punto de vista

cognoscitivo

. 2.ed. de la Educational psychology : a cognitive view. Traducción al

español, de Mario Sandoval P. México: Editoria Trillas.1983.

BRENNAN, R. P. Gigantes da Física: Uma história da Física Moderna através de oito biografias. Tradução: Maria Luiza X. de A. Borges. Rio de Janeiro: Editora Jorge Zahar. 2003.

DE HOLANDA, A.B. Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa . 5.ed. Curitiba: Editora Positivo, 2010. p. 45

FERNANDES, F. Dicionário Brasileiro Globo. 1.ed. Porto Alegre: Editora Globo, 1995. p.38

LACAN, J. O Seminário O eu na teoria de Freud e na técnica da psicanálise : . Rio de Janeiro: Editora Jorge Zahar. Publicado originalmente em 1978 por Éditions du Seuil, Paris, França, 1985. (Obra Escolhida, v.2)

MOREIRA, M. A. Teorias da Aprendizagem: A Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel. São Paulo: Editora Pedagógica e Universitária, 1999. Cap. 10, p. 151-165.

PELIZZARI, A.; KRIEGL, M. L.; BARON, M. P.; LUBIFINCK, N. T.; DOROCINSKI, S. I . Teoria da Aprendizagem Significativa Segundo Ausubel. Curitiba: ed. Revista PEC. jul 2001-jul. 2002.p.37-42.( Obra Escolhida, v.2, n.1)

POZO, J.; CRESPO, M. A. Aprender y enseñar ciencia: Del conocimento cotidiano al conocimento científico. Madri: Editorial Morata, 1998.

XAVIER, J.C. Material didático para o uso do professor do Ensino Fundamental . SNEF, 2003.