UMA PROPOSTA EXPERIMENTAL INVESTIGATIVA SOBRE O ESTUDO DE COLISÕES

## UMA PROPOSTA EXPERIMENTAL INVESTIGATIVA SOBRE O ESTUDO DE COLISÕES

José Renato Vidigal Filho 1,3 , Robson Leone Evangelista 2,3

1 Instituto Federal do Espírito Santo, renatofilho1@gmail.com 2 Instituto Federal do Espírito Santo, Robson.leone@ifes.edu.br

3 Escola São Domingos

## Resumo

O trabalho desenvolvido pelos autores deste artigo, consiste em uma aula em laboratório de física utilizando um aparato divulgado na revista 'Física na Escola', para o estudo de colisões, conservação de energia mecânica e lançamento horizontal adaptado de maneira a apresentar um viés investigativo, pois entendemos que o domínio do processo de modelagem científica, desde a proposição de hipóteses até a resolução de um problema proposto, é essencial para que os estudantes aprendam Ciências, aprendam sobre Ciências e aprendam a fazer Ciências. Complementar à isso, utilizando uma atividade deste tipo é possível que os alunos desenvolvam uma aprendizagem significativa por conseguirem criar links entre o que foi aprendido em sala de aula e a realidade que está sendo posta diante dele em laboratório. A atividade proposta foi desenvolvida em três turmas da 2ª série do ensino médio de uma escola da rede particular do município de Vitória, no Espírito Santo.

Palavras-chave : Ensino de Física, Experimental, Colisões, Ensino por Investigação, Aprendizagem significativa

## I ntrodução

No ensino de física, tanto no ensino médio como em muitas universidades, atividades experimentais ainda são muitas vezes tratadas de forma descontextualizada, sem criticidade e sem estabelecer relação com o dia a dia dos alunos. Durante essas atividades, geralmente os alunos não tem muita liberdade para realizar a coleta de dados, analisar o problema, nem propor hipóteses. Normalmente tratado de forma expositiva ou com o uso de roteiros prontos, nesse tipo de aula, o aluno se torna um agente, que basicamente segue um passo a passo da atividade experimental, elabora ou preenche um relatório cujas respostas já são conhecidas e tenta se aproximar ao máximo delas. Assim, é criada uma falsa ideia de que o trabalho científico, mais especificamente neste caso, físico, é algo metódico, com resultados previsíveis e com roteiros a serem seguidos para se encontrar as respostas. Além disso, atividades pautadas nestes princípios tem se mostrado deficientes no que se refere à aprendizagem do aluno.

Nas últimas décadas, a ideia construtivista, no qual o professor é um mediador, que estimula e valoriza a participação ativa dos alunos nos processos de construção do conhecimento e solução de problemas, possibilitando que eles desenvolvam e testem suas hipóteses após discutir com seus colegas para que consigam compreender o conteúdo foi amplamente difundida no meio educacional.

A ideia construtivista não lida com o conhecimento como algo absoluto, acabado, pois reconhece os movimentos de continua mudança, em transformação. As interpretações de mundo de um determinado sujeito pressupõe redesenhos de sua realidade investigativa.

A insubmissão do aluno, sua insatisfação e curiosidade o impulsionam em direção à força criadora de aprender, tornando sua aprendizagem mais rica. Nesse processo, é indispensável que docentes e alunos se percebam como seres inacabados, inconclusos, em constante formação. (RICARDO; VILARINHO, 2006, p. 108).

Então, quando se pensa dessa forma, a proposição de experimentos, metodologias e estratégias de ensino que possibilitam um desenvolvimento cognitivo do aluno, podem contribuir significativamente para esse tipo de aprendizagem.

Neste sentido, nos últimos anos, uso de experimentos investigativos tem nos parecido uma boa alternativa para intensificar o papel ativo do aluno nas atividades de laboratório, melhorar significativamente a aprendizagem e envolver o discente em todas as etapas de ensino, desde a elaboração de hipóteses até a solução do problema.

## Segundo Azevedo (2004):

Para que uma atividade possa ser considerada uma atividade de investigação, a ação do aluno não deve se limitar apenas ao trabalho de manipulação ou observação, ela deve também conter características de um trabalho científico: o aluno deve refletir, discutir, explicar, relatar, o que dará ao seu trabalho as características de uma investigação científica. (AZEVEDO, 2004. p.21)

Este mesmo autor diz que o processo de construção do conhecimento baseado em erros e acertos é tão significante quanto o conceito teórico envolvido nessas atividades.

## Objetivos

O objetivo central deste trabalho consiste em apresentar uma estratégia de ensino de física, utilizando a experimentação investigativa em um problema de colisão e conservação de energia.

## Metodologia

Pautando-nos na metodologia de aprendizagem ativa e significativa, nosso trabalho foi desenvolvido utilizando um aparato experimental, como apresentado na figura 01, retirado do artigo 'Colisão elástica: um exemplo didático e lúdico' (CHESMAN; SALVADOR; SOUSA; ALBINO, 2005), divulgado na revista 'Física na Escola' e adaptado por nós.

Preparamos então, uma aula no laboratório de física da escola, com o objetivo de analisar colisões elásticas e conservação de energia mecânica, aplicando o conteúdo ensinado em sala de aula.

No laboratório, os alunos das 3 turmas da segunda série foram separados em grupos de cerca 8 alunos. Em seguida, os mediadores explicaram o objetivo que deveria ser alcançado: prever onde uma bola 1 lançada horizontalmente irá cair após ser atingida por uma bola 2 que realiza um movimento pendular. Esse procedimento não é algo simples, e para isso o aluno precisa articular conceitos de conservação de energia mecânica, colisões e lançamento horizontal.

Fonte: Colisão elástica: Um exemplo didático e lúdico (2005) .

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Figura 01: Esquema do aparato experimental utilizado

Após essa etapa, e cientes de seu objetivo, os alunos iniciaram a formulação de hipóteses a respeito do fenômeno que estava sendo observado. Para auxiliar os alunos, foram propostos três questionamentos que instigaram a investigação do fenômeno, mas sem explicitar o que devia ser feito. As perguntas que utilizamos para 'orientar' o experimento foram as seguintes: Qual a velocidade da bola 2 no momento em que se choca com a bola 1? Que tipo de colisão ocorre nesse experimento? Qual o tipo do movimento realizado pela bola 1?

Após esses questionamentos, os alunos, passo a passo, foram modelando o que estava acontecendo, até alcançarem os objetivos específicos rumo ao objetivo principal, e por fim fazerem a previsão de onde cairia a bola. Tendo construído todo o modelo para a previsão do alcance, os alunos realizaram o lançamento para a verificação de suas previsões.

A escala de CARVALHO (2006), tabela 01, estabelece o grau de liberdade dado ao(s) professor(es) e aos alunos durante um experimento investigativo, que é dividido em 5 etapas: Problema, hipótese, plano de trabalho, obtenção de dados, e conclusão. Cada atividade pode ser classificada de Grau 1 até 5, dependendo de qual ou quais indivíduos tem a liberdade de atuar em cada etapa.

Quando analisamos a tabela e vemos a letra 'P' em determinada lacuna, isto indica que o professor é o responsável por aquela fase da experiência. Se 'A' estiver escrito, isso caberá ao aluno fazer; 'Classe', se a turma inteira realiza a etapa; e 'Sociedade', quando esta tem a liberdade em determinando ponto da investigação. Em alguns casos, dependendo do grau de liberdade, pode haver uma combinação destes indivíduos em uma mesma etapa.

Então, seguindo esta escala, o nível de envolvimento investigativo desta atividade que propomos pode ser classificada como de grau 3, o que é bastante satisfatório quando tratamos de uma aula de ensino médio, tendo em vista que o grau 5 é o que se propõe em cursos de mestrado e doutorado.

Tabela 01: Grau de liberdade do professor/aluno na aula de laboratório

Fonte: CARVALHO, 2006, p.83.

## Desenvolvimento da pesquisa

Ao fim da atividade em laboratório, foi proposto aos alunos responderem um questionário como o que está na figura 02, com quatro perguntas acerca do experimento e da metodologia utilizada.

Figura 02: Questionário aplicado aos alunos

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## Resultados e discussões

Ao todo, 78 alunos responderam o questionário. A diante será realizada uma análise dos dados coletados em cada pergunta.

Na primeira questão, os alunos foram perguntados se o experimento contribuiu para a aprendizagem de Física acerca de colisões, conservação de energia e lançamento horizontal.

Para analisar essa pergunta, de forma geral, iremos considerar as respostas como 'Sim' e 'Não'. Segue um quadro com a quantidade de cada uma dessas respostas.

Gráfico 01: Número de respostas 'Sim' e 'Não' na questão 1

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Com base nesses números, é possível perceber que a opinião dos alunos sobre experimentos deste tipo são bastante positivias.

Já na segunda questão, os alunos foram perguntados o que acharam da metodologia utilizada (atividade experimental investigativa). Para analisar essa pergunta, de forma geral, iremos considerar quatro possibilidades de respostas: 'Positiva', 'Negativa', 'Ambos', 'Indiferente'.

Segue um gráfico com a quantidade de cada uma dessas respostas.

Gráfico 02: Número de respostas na questão 2

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Nessa pergunta houve casos em que os alunos viram tanto pontos positivos quanto negativos, mas majoritariamente a metodologia foi vista com bons olhos pelos alunos.

A terceira questão, assim como na primeira, para analisa-la foram consideradas dois tipos de respostas: 'Sim' e 'Não'. Nesta os alunos foram perguntados se o experimento despertou neles o interesse por entender e modelar os fenômenos físicos que estavam acontecendo. Segue um gráfico com a quantidade de cada uma dessas respostas.

Gráfico 03: Número de respostas na questão 3

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Na quarta questão, os alunos foram solicitados a propor críticas e sugestões acerca do experimento. Após a leitura das respostas, decidimos classificar as respostas em 'Crítica positiva', 'Crítica negativa', 'Sugestão', e 'Em branco'. segue um quadro e gráfico com a quantidade de cada uma dessas respostas.

Gráfico 04: Número de respostas na questão 4

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De forma geral, com este questionário constatou-se que o desafio proposto foi um fator exaltado por estimular a superação durante o processo de investigação. Outro fator destacado pelos alunos foi a possibilidade de interagir com os componentes do grupo durante a modelagem dos fenômenos abordados. A troca de significados entre os integrantes do grupo contribuiu para tornar a aprendizagem mais significativa. o que se percebe deste tipo de experiência é a evolução do raciocínio em todo o processo de modelagem que os alunos desenvolvem.

Nas três turmas em que foi aplicada a metodologia, cerca de 90% dos grupos conseguiram atingir o objetivo e prever onde cairia a bola.

## Conclusão

A participação dos alunos nos processos investigativos desse tipo de experimento pode contribuir significativamente para a aprendizagem de determinados assuntos, principalmente por ser algo real, diante dos olhos deles. Assim, assimilação dos conteúdos se torna muito mais fácil e o exercício de elaborar um procedimento e testar hipóteses exige muita capacidade critica e de reflexão.

Embora os estudantes tenham uma certa dificuldade na elaboração do planejamento e execução do experimento, de forma geral eles demonstram interesse pela investigação e manifestaram habilidades cognitivas de ordem alta gerando hipóteses e analisando dados e variáveis para confirmar ou refutar a ideia que tiveram.

- O ambiente do laboratório, mais informal se comparado com a sala de aula, associado a atividades investigativas também traz outras contribuições, principalmente no relacionamento interpessoal do alunos e destes com o professor, possibilitando mudanças positivas no comportamento de alunos, desde os mais quietos aos mais agitados, sem falar da contribuição cognitiva.

Diante do desafio de ensinar os conceitos associados a colisões, conservação de energia e lançamento horizontal, essa atividade experimental investigativa mostrou ser um excelente método para auxiliar neste processo. Esse tipo de abordagem permite que os alunos, trabalhando em grupos, desenvolvam a modelagem científica aliada a uma aprendizagem significativa.

A pesquisa com os alunos revelou um grande potencial de aplicação deste método apresentando um alto índice de aceitação da proposta, ultrapassando 90% de aprovação.

## Referências

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigação: problematizando as atividades em sala de aula. In: CARVALHO, A. M. P. (Org.). Ensino de Ciências. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2004. p.19-33.

- C. CHESMAN, C. SALVADOR, E.S. de SOUSA e A. ALBINO JR. Colisão Elástica: Um exemplo didático e lúdico. Física na Escola, v. 6, n. 2, 2005.

CARVALHO, A. M. P. Ensino de Ciências por Investigação. Condições para implementação em sala de aula . Cengage Learning, 2013.

CARVALHO, Anna Maria Pessoa de. Las prática experimentales em el processo de enculturación científica. In: Ensenãr ciências em el nuevo milênio: retos y propuestas [S.l: s.n.], 2006.

CARMO. Ensinando quantidade de movimento: como conciliar o tempo restrito com as atividades de ensino investigativas na sala de aula? In: Ciência em tela. v.5, n.1, 2012.