EXPLORANDO A INTER-RELAÇÃO ENTRE FÍSICA E BIOLOGIA POR MEIO DO ESTUDO DO MECANISMO DA RESPIRAÇÃO

## EXPLORANDO A INTER -RELAÇÃO ENTRE FÍSICA E BIOLOGIA POR MEIO DO ESTUDO DO MECANISMO DA RESPIRAÇÃO

## USING THE BREATHING MECHANISM TO EXPLORE THE INTERRELATION OF PHYSICS AND BIOLOGY

Leandro Henrique Parreiras 1 , Adriana Gomes Dickman 2 , Andréa Carla Leite Chaves 3

## Resumo

Neste trabalho elaboramos e testamos uma proposta de ensino, dirigida a alunos do Ensino Médio, promovendo, assim, uma oportunidade para os alunos relacionarem conceitos básicos de Física e Biologia, por meio da discussão do mecanismo da respiração. Para tal, construímos um experimento para simular o funcionamento do pulmão. A aplicação da proposta consistiu de três momentos. No primeiro momento aplicamos um questionário pré-teste para verificar o conhecimento prévio dos alunos sobre a interação entre Física e Biologia. No segundo momento ministramos a aula planejada. No terceiro momento aplicamos o questionário pós-teste para verificar a assimilação do conteúdo pelos alunos após a aula. Nossos dados evidenciam a dificuldade dos alunos para articular os conceitos de Física e Biologia. Aqueles alunos que conseguem fazer a integração, a fazem de forma incompleta e sem embasamento científico. Dados semelhantes foram relatados por Acedo e Júnior (2008).

Palavras -chave: Ensino de Física. Contextualização. Mecanismo da respiração.

## Abstract

In this work we propose and apply a teaching activity to High School students about the breathing mechanism. We demonstrate, using an experiment, how the lung works and discuss the basic concepts of the physics and biology related to it. Before and after applying the teaching activity, we ask the students to answer two questionnaires. In the first one we try to identify the previous knowledge the students have about the interrelation between physics and biology. In the second questionnaire we verify how they assimilate the topics discussed during the class. Our data indicate the students' difficulty in articulating physics and biology concepts. The few students that can visualize the connection between the two areas are not able to justify it scientifically. Similar results were obtained by Acedo and Júnior (2008).

Keywords: Physics education. Contextualization. Breathing mechanism.

## Introdução

A Física é uma ciência da natureza e como tal se propõe a conhecê-la, por meio do estabelecimento de leis e modelos matemáticos, e do desenvolvimento de métodos teóricos e experimentais que contribuam para a descrição dos fenômenos observados. Na década de 70 (século XX) a física era considerada a ciência mais fundamental e inclusiva, sendo inter-relacionada com outras ciências, tendo um efeito profundo em todo o desenvolvimento científico (FEYNMAN, 1975). Atualmente, os grandes avanços científicos advêm da Biologia Molecular, principalmente com a possibilidade de manipulação de material genético e de células permitindo o desenvolvimento de técnicas de clonagem, produção de alimentos transgênicos, utilização de células-tronco embrionárias, entre outros. Dentro deste contexto, permanece forte a inter-relação entre a Física e a Biologia, por meio do emprego de métodos, equipamentos e dispositivos desenvolvidos, inicialmente para pesquisas físicas, e que hoje são essenciais para a obtenção e análise de informações em experiências e práticas médicas. Embora os recentes avanços da ciência sejam produto da inter-relação entre as várias áreas de conhecimento, o ensino de ciências não tem explorado como deveria estas conexões, há poucas iniciativas neste sentido. Sabemos que o conhecimento fragmentado e simplificado é insuficiente frente à complexidade, pois, ao se fragmentar problemas complexos, como o funcionamento do corpo humano, favorece -se a compreensão das partes, mas com a junção dos fragmentos não se garante a compreensão do todo. Em acordo com este fato, Angotti afirma que

(...) o ensino de Ciências Naturais, seja de Física, Química ou Biologia, ainda se caracteriza por conjuntos de fragmentos de saberes que, embora associados, não são assim discutidos. Resultam separados, ilhados, mesmo para a maioria dos professores dessas ciências. Isto significa que, na prática, "temos avançado" contra a interdisciplinaridade e contra a complexidade. (ANGOTTI, 1993, p. 191)

Dessa maneira, propostas que incentivem a articulação dos conteúdos discutidos nas diferentes disciplinas são importantes no contexto atual do ensino de Ciências, principalmente por abrir espaço para discussão em sala-de-aula dos recentes avanços tecnológicos. Segundo os parâmetros curriculares nacionais,

(...) a consciência desse caráter interdisciplinar ou transdisciplinar, numa visão sistêmica, sem cancelar o caráter necessariamente disciplinar do conhecimento científico, mas completando-o, estimula a percepção da interrelação entre os fenômenos, essencial para boa parte das tecnologias, para a compreensão da problemática ambiental e para o desenvolvimento de uma visão articulada do ser humano em seu meio natural, como construtor e transformador deste meio. (BRASIL, 1999, p.9)

Estimula -se, portanto, a articulação do conhecimento físico com conhecimentos e fenômenos típicos de outras áreas do saber científico. Defende-se um ensino de uma Física que contribua para a compreensão do mundo em que vivemos, seja dos fenômenos naturais, equipamentos ou procedimentos tecnológicos. Para que tal objetivo seja alcançado, a apropriação destes conhecimentos deve ser feita a partir de elementos que fazem parte da realidade dos alunos. (BRASIL, 1999).

Uma reflexão sobre o papel da prática experimental no processo de ensino/aprendizagem de Ciências, em particular da Física, indica a importância da atividade experimental na exploração de conceitos, leis e teorias ligados à atividade científica, estabelecendo um elo entre estes e o mundo real. (SÉRÉ, 2003). A construção e a análise de experimentos permitem o desenvolvimento e a discussão de uma grande variedade de temas da Física e da Biologia, propiciando uma excelente oportunidade de realizar uma aula interessante, aumentando a efetividade no Ensino/Aprendizagem dos conceitos apresentados. (SANTOS, 2004; ARAÚJO, 2003).

Em uma iniciativa no sentido de articular os conteúdos de Física e Biologia, Silva (2007) propõe uma abordagem alternativa para o ensino de óptica geométrica no Ensino Médio, mostrando as propriedades básicas da óptica a partir da discussão da estrutura biológica do globo ocular r e da formação da imagem na retina. Neste trabalho, a Biofísica revela seu papel como um instrumento motivador dominante e mediador do processo ensino/aprendizagem. (SILVA, 2007)

As concepções de alunos do Ensino Médio sobre a respiração humana , considerando aspectos disciplinares e interdisciplinares de Física e Biologia , foram analisadas por Acedo e Junior (2008). Os dados mostram que nenhum aluno foi capaz de definir r o conceito de pressão ou de difusão, na Física; e a maioria dos alunos desconhece o caminho completo do ar no corpo humano, e as principais funções dos pulmões, na Biologia. Foi detectada também uma deficiência na articulação de conceitos dessas duas áreas do conhecimento, por exemplo, os alunos não associam o conceito de pressão à entrada e saída de ar nos pulmões. Uma das possibilidades para a dificuldade apresentada pelos alunos em relacionar as duas áreas do conhecimento pode ser uma conseqüência do "enfoque dado pelos livros didáticos, que apresentam uma biologia fragmentada e não contextualizada". (ACEDO e JUNIOR, 2008, p.8)

Um modelo simples para simular o funcionamento do pulmão e discutir os conteúdos relacionados à Física e Biologia é apresentado no trabalho de Silva et al (2009). O experimento foi utilizado na aula de Ciências para alunos do Ensino Fundamental. Previamente foram explicados os conteúdos de Física e Biologia pertinentes, e permitiu-se a interação livre dos alunos com o experimento. Ao final os alunos elaboraram uma redação sobre o que foi observado e a sua compreensão do fenômeno. De um total de 78 alunos, 36 foram capazes de relacionar o experimento visto com o processo de inspiração e expiração realizado nos pulmões .

Neste sentido, elaboramos e testamos uma proposta de ensino, dirigida a alunos do Ensino Médio, que explora a interligação da Física com a Biologia . Para tal, construímos um experimento para simular o funcionamento do pulmão enfocando o mecanismo da respiração. A articulação entre as duas áreas do conhecimento é feita ao relacionar o movimento do principal músculo da respiração (diafragma) com a variação da pressão interna do peito (caixa torácica) para permitir a entrada e saída de ar dos pulmões.

- O nosso trabalho, embora tenha uma proposta similar ao trabalho de Silva et al l (2009), difere na escolha do público-alvo , estudantes do Ensino Médio, e na maneira como a proposta de ensino foi aplicada em sala de aula.
- O propósito de construção e utilização do pulmão artificial em aulas de Física é demonstrar a importância de um ensino mais contextualizado. Desta forma, exploramos uma tentativa de rompimento com os métodos utilizados no ensino

tradicional de Física, nos quais a abordagem do conteúdo , em geral, é feita utilizando principalmente quadro e giz , e que não considera a articulação com outras disciplinas. O nosso objetivo principal é fazer com que os alunos compreendam o processo da respiração humana, por meio de um experimento de fabricação simples, além de mostrar a eles como a Biologia e a Física estão relacionadas e presentes em nosso cotidiano.

Neste contexto, a questão investigada neste trabalho está relacionada com a assimilação do conteúdo discutido e as mudanças nas concepções dos alunos sobre a inter -relação entre Física e Biologia , após a realização do experimento, de acordo com a proposta de ensino previamente elaborada. Para tal analisamos os dados obtidos por meio de questionários de sondagem aplicados antes e após a aula lecionada.

## Metodologia

- O desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes etapas:
- · Construção de um Pulmão artificial.
- · Elaboração dos questionários de avaliação .

· Aplicação da proposta em três momentos: levantamento das concepções prévias dos alunos sobre o assunto por meio da análise das respostas dadas ao primeiro questionário; exposição do conteúdo sobre o mecanismo da respiração humana, utilizando o pulmão construído para exemplificar o processo, além de uma discussão enfatizando a articulação entre a Física e a Biologia; aplicação de um questionário final para verificar a assimilação do conteúdo pelos alunos e as mudanças nas concepções dos alunos sobre a inter-relação entre física e biologia após a realização do experimento.

## Construção do pulmão artificial

Descrevemos nesta seção o material utilizado e o procedimento para a construção do pulmão artificial. O projeto do pulmão é uma adaptação do experimento mostrado no Physics and Astronomy Lecture Demonstrations em http://faraday.physics.uiowa.edu/physhum/11a10.15.htm da Universidade de Iowa (EUA).

Os materiais utilizados para a construção do pulmão foram: cilindro de acrílico, 30 cm de diâmetro por 60 cm de altura, dois balões de borracha, tamanho grande, dois pedaços de mangueira, uma abraçadeira com 30 cm de diâmetro, membrana de borracha impermeável e uma peça de alumínio bifurcada em forma de Y, em geral usada para irrigação agrícola. Os materiais são encontrados em lojas de festas, casas especializadas em borrachas e mangueiras, casas de ferragens e fábricas especializadas em utensílios de acrílico.

Na Figura 1 mostramos o pulmão artificial construído. O cilindro de acrílico deve ser perfurado para a colocação da peça bifurcada em forma de Y. O processo de perfuração é bastante delicado, pois deve-se evitar o aquecimento do acrílico. O ideal é encomendar o cilindro em uma fábrica especializada em materiais de acrílico e pedir que a perfuração seja feita durante a fabricação. O próximo passo é encaixar

a peça bifurcada no cilindro. O encaixe deve ser feito com cuidado, selando-se o local com silicone para evitar entrada de ar. Assim a entrada de ar fica restrita apenas a extremidade da peça bifurcada. Os balões devem ser conectados às extremidades opostas da peça bifurcada. Para mantê-los no lugar encaixe-os nos pedaços de mangueira. A membrana de borracha que simula o diafragma deve ser colocada na base aberta do cilindro. Para fixá -la utilize a abraçadeira. A membrana deve ficar frouxa para permitir a sua manipulação.

Ao puxar a membrana de borracha (diafragma) para baixo cria-se uma pressão negativa dentro do cilindro (caixa torácica) e o ar é empurrado para dentro através da peça bifurcada (traquéia), enchendo os balões (pulmões). Ao soltar a membrana, a pressão interna aumenta e o ar é expulso dos balões (pulmões).

Figura 1: Pulmão artificial. A banqueta de madeira serve de suporte para o experimento e possui uma abertura inferior permitindo o acesso ao diafragma, não visível na foto. Autoria da foto: Leandro Henrique Parreiras.

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## Elaboração dos instrumentos de avaliação

A intenção principal do primeiro questionário, mostrado no Quadro 1 , é obter um apanhado geral das concepções dos alunos sobre o assunto tratado no trabalho.

## Questionário I

- 1) Cite um fenômeno que seja explicado pela Física e a Biologia conjuntamente.
- 2) Caso tenha citado algum, você seria capaz de explicar o mecanismo de funcionamento que está por trás do fenômeno, descrevendo a Física e a Biologia envolvidas no processo?
- 3) Onde você obteve informações sobre este fenômeno? (Revista/Escola/Internet/TV)

Quadro 1: Primeiro questionário aplicado aos alunos.

Na primeira pergunta pedimos aos alunos que citem um fenômeno envolvendo Física e Biologia. Logo em seguida, pedimos a explicação do mecanismo de funcionamento do fenômeno citado, investigando a profundidade do conhecimento deles sobre o assunto. Finalmente, pedimos que fossem indicadas as fontes nas quais tais informações foram obtidas.

No segundo questionário, aplicado após a realização do experimento, pedimos aos alunos para citarem outro fenômeno, distinto daquele discutido em sala de aula, que relacione os conteúdos de Física e Biologia. Em seguida, pedimos para eles explicarem o mecanismo físico e biológico de funcionamento dos pulmões. Nossa intenção com esta pergunta foi verificar o grau de assimilação do tema discutido em sala pelos alunos . Na última pergunta solicitamos aos alunos uma

avaliação da aula apresentada, para obter a opinião deles em relação à metodologia de ensino utilizada.

## Questionário II

- 1) Você seria capaz de citar outro fenômeno envolvendo a Física e a Biologia?
- 2) Explique a Física do mecanismo de funcionamento do pulmão.
- 3) Explique a Biologia do mecanismo de funcionamento do pulmão.
- 4) Como você avalia a aula dada?

Quadro 2: Segundo questionário aplicado aos alunos .

## Metodologia de aplicação da proposta em sala de aula

Nesta seção descrevemos a metodologia de aplicação da proposta de ensino. Primeiramente caracterizamos a população que participou da aula planejada. Em seguida, discutimos as etapas de aplicação da proposta em sala de aula e finalizamos apresentando os dados obtidos.

## População pesquisada

A proposta foi aplicada em uma sala de aula do período noturno de um prévestibular comunitário na cidade de Belo Horizonte -MG, composta por 52 alunos, com faixa etária compreendida entre vinte e quarenta anos. Todos os alunos advêm de escolas públicas das regiões adjacentes à escola.

## Etapas de aplicação da proposta em sala de aula

Inicialmente fizemos uma breve apresentação da proposta, informando aos alunos os objetivos do nosso projeto. A aula, que tem a duração de 100 minutos, foi dividida em três momentos.

No primeiro momento aplicamos o questionário I para verificar o conhecimento prévio dos alunos sobre a interação entre a Física e Biologia.

No segundo momento lecionamos a aula, na qual o mecanismo da rerespiração humana foi explicado a partir do funcionamento do experimento construído . A articulação entre os conteúdos das duas áreas foi feita durante a demonstração dos processos de inspiração e expiração, associando-os à variação de pressão dentro da caixa torácica, através da contração e relaxamento do diafragma.

No terceiro momento foi aplicado o questionário II para verificar a assimilação do conteúdo pelos alunos após a aula utilizando o pulmão artificial.

## Dados obtidos

Embora 52 alunos tenham assistido a aula, os questionários foram respondidos apenas por 32 alunos participantes. A participação foi voluntária e 20 alunos simplesmente optaram por não responder aos questionários. Os alunos participantes foram marcados por números, evitando assim a sua identificação. Os números foram mantidos em todas as respostas do primeiro e segundo questionários.

Apresentamos nesta seção as respostas obtidas nos questionários pré- e pósteste. Todas as respostas do pré-teste foram apenas enumeradas, de acordo com a identificação dos alunos. As respostas à segunda pergunta do pós-teste foram agrupadas em categorias pré-definidas, segundo o modelo fechado de

categorização analítica (LAVILLE e DIONE, 1999; apud SILVA et al, 2005). Segundo Bardin (1977),

Categorização é uma operação de classificação de elementos constitutivos de um conjunto, por diferenciação (...) ou reagrupamento (...) segundo o gênero (....) com critérios previamente definidos. As categorias são rubricas ou classes, as quais reúnem um grupo de elementos (unidades de registro) sob um título genérico, agrupamento esse efetuado em razão dos caracteres comuns destes elementos . (BARDIN, 1977, p.117) .

As categorias definidas são: " Respostas compatíveis com o modelo cientificamente aceito"; "Respostas parciais"; "Respostas nas quais os alunos confundem causa e efeito". Na primeira categoria relacionamos todas as respostas nas quais os alunos apresentaram os conceitos físicos aplicados ao funcionamento do pulmão que estão em acordo com modelos cientificamente aceitos. As respostas parciais englobaram respostas incompletas, ou seja, os conceitos apresentados também estão em acordo com modelos aceitos pela comunidade científica, mas não foram relacionados às causas que provocam os efeitos observados no fenômeno em questão. Na última categoria relacionamos as respostas caracterizadas por expressarem uma confusão entre os conceitos físicos que explicam as causas e aqueles que explicam os efeitos do fenômeno discutido. Estas três categorias foram suficientes para descrever todas as respostas obtidas a essa questão.

Na classificação das respostas à terceira pergunta do pós-teste, a categorização foi feita de maneira a agrupar r respostas em que os alunos indicaram os mesmos processos para descrever a biologia envolvida. Neste caso, as categorias baseadas nos processos biológicos citados, e não na exatidão das respostas, foi conveniente, pois gostaríamos de verificar se os alunos seriam capazes de perceber a diferença entre os processos físicos e biológicos envolvidos no fenômeno.

## Questionário I

A primeira pergunta, "Cite um exemplo de um fenômeno que seja explicado pela Física e a Biologia conjuntamente", foi respondida por dez alunos, cujas respostas estão relacionadas no Quadro 3. O 22 alunos restantes deixaram a resposta em branco.

## Quadro 3: Principais fenômenos que integram a Física e a Biologia na visão de alunos do Ensino Médio.

Verificamos que a maioria dos alunos cita fenômenos relacionados ao corpo humano como temas integradores destas duas Ciências. Este fato reafirma a nossa proposta de estudo do funcionamento do corpo humano como um tema aglutinador dos conteúdos da Física e da Biologia.

A segunda pergunta, que pede ao aluno para explicar o mecanismo de funcionamento do fenômeno citado na questão anterior, explicitando como a Física e a Biologia estão envolvidas no processo, foi respondida por quatro alunos, dentre os que responderam a primeira questão. As respostas são mostradas no Quadro 4 .

Quadro 4: Explicação dos fenômenos citados na primeira questão.

Na terceira e última pergunta deste primeiro momento, investigamos as fontes das quais os alunos obtiveram as informações citadas nas respostas anteriores. As opções sugeridas foram: escola, televisão, revistas e internet.

Dentre os 32 alunos que responderam essa questão, seis alunos citaram apenas a escola como a fonte destas informações, 26 alunos indicaram a televisão e a internet, além da escola, sendo que sete destes alunos também indicaram a leitura de revistas.

## Questionário II

Na primeira pergunta do pós-teste pedimos para os alunos citarem outro fenômeno, distinto daquele discutido em sala, envolvendo a Física e a Biologia. As respostas dos alunos estão representadas no Quadro 5 abaixo.

Quadro 5: Fenômenos que integram a Física e a Biologia citados pelos alunos após o desenvolvimento da aula com o pulmão artificial.

No quadro acima estão as respostas dos cinco alunos que fizeram novas associações com outros fenômenos. Verificamos novamente a predominância da associação com o funcionamento do corpo humano. O aluno dois repetiu parte do fenômeno visto durante a demonstração, e o aluno 7 citou a fotossíntese das plantas. Os outros alunos não apresentaram novas relações com outro fenômeno.

Na segunda pergunta pedimos ao aluno para explicar a física do mecanismo da respiração. No Quadro 6 apresentamos as respostas de quatro alunos que foram capazes de explicar o fenômeno utilizando concepções cientificamente corretas. Verificamos assim que apenas quatro , entre os 32 alunos participantes , conseguiram assimilar de forma efetiva o conteúdo trabalhado na aula utilizando o pulmão artificial.

Quadro 6: Explicações cientificamente compatíveis dos alunos sobre a física do mecanismo da respiração.

As respostas mostradas no Quadro 6 estão de acordo com o modelo cientificamente aceito, embora a resposta do aluno 1 explique apenas o processo de inspiração. A resposta do aluno 3 é bastante completa. Tanto o aluno 3 quanto o aluno 9 inverteram a ordem de funcionamento do diafragma, pois, este é contraído durante a inspiração e relaxado durante a expiração.

Nas respostas mostradas no Quadro 7, observamos que o mecanismo da respiração foi explicado parcialmente, faltando indicar a razão pela qual a pressão varia.

Quadro 7: Explicações parciais dos alunos sobre a física do mecanismo da respiração.

Nas respostas mostradas no Quadro 8, os alunos confundem os processos que causam a variação da pressão intrapulmonar com a conseqüente entrada ou saída de ar dos pulmões.

Quadro 8: Respostas nas quais os alunos confundem causa e efeito no mecanismo da respiração.

Observamos que dentre os 22 alunos restantes, dez deixaram a resposta em branco e 12 alunos, mesmo após a aula e explicação do experimento, disseram por

escrito que não sabem explicar o mecanismo físico da respiração. Esta observação também é válida para a próxima pergunta.

Na penúltima pergunta questionamos os alunos quanto à explicação biológica do mecanismo de funcionamento da respiração do nosso pulmão. Todas as respostas podem ser incluídas nas explicações mostradas no Quadro 9 .

Quadro 9: Explicações do mecanismo biológico da respiração.

Na última pergunta, gostaríamos de ter uma avaliação, por parte dos alunos, da nossa proposta de aula. Os 32 alunos participantes foram unânimes em avaliarem a aula como muito positiva e interessante, mesmo os alunos que não contribuíram com respostas aos questionamentos anteriores mostraram uma reação positiva em relação à aula dada . Alguns exemplos que ilustram o sentimento dos alunos: "A Física fica mais interessante trabalhada desta forma em sala de aula."; " Nunca pensei que a Física pudesse atuar no funcionamento do nosso organismo." Duas respostas fizeram menção à inter-relação entre Física e Biologia trabalhada durante a aula: " A aula foi muito interessante, pois além de trabalhar com a interdisciplinaridade que é muito cobrada nas provas dos vestibulares, ajuda também a entender melhor este fenômeno."; "Super interessante a aula dada, a junção de duas ciências que de formas diferentes nos ensinam um mesmo processo. " Dois alunos indicaram em suas respostas a importância de se utilizar experimentos em sala de aula: " Ótima aula, nunca tive uma aula como esta no Ensino Médio, acho que as aulas deveriam voltar mais para esse lado do experimental."; "Muito interessante, pois podemos observar claramente o funcionamento dos pulmões e da respiração através do experimento mostrado em sala de aula."

## Análise dos Dados Obtidos

Em relação ao primeiro questionário, os dados obtidos na primeira pergunta mostram que 31% dos alunos conseguem perceber alguma ligação entre a Física e a Biologia, relacionando-as ao corpo humano. Apenas um aluno citou a transformação do petróleo, os outros nove citaram fenômenos ligados ao corpo humano. O mecanismo da respiração, citado por um aluno, que não detalhou o processo, indica a falta de familiaridade, e principalmente de compreensão do fenômeno apresentado em sala.

Por outro lado, quando questionados sobre o mecanismo físico e biológico de funcionamento do processo citado por eles, observamos que grande parte dos alunos não sabe explicar como ocorre a integração entre os conteúdos da Física e da Biologia. A pequena parcela de alunos que explicou de forma esquemática o fenômeno citado, quatro em dez, o fizeram em acordo com modelos aceitos cientificamente.

É interessante observar que a maioria dos alunos consulta outras fontes de informação, principalmente televisão e páginas da internet, além da escola. Apenas uma pequena fração dos alunos, seis em 32, tem o hábito de ler revistas.

No questionário II, aplicado após a explicação do experimento, observamos que as respostas da primeira pergunta parecem indicar um retrocesso dos alunos, pois uma menor quantidade de alunos citou outro fenômeno inter-relacionando Física e Biologia. Infelizmente, ao analisarmos a maneira como a pergunta foi feita, "Cite outro fenômeno relacionando física e biologia", imaginamos que o aluno pensou que ele deveria citar um fenômeno distinto daquele citado no questionário anterior. Uma indicação desse fato é que nenhum fenômeno citado no segundo questionário (Quadro 5) coincide com aqueles citados no primeiro questionário (Quadro 3).

Mesmo após a aula com a demonstração do pulmão artificial, apenas sete alunos explicaram parcialmente ou de forma cientificamente correta o mecanismo físico da respiração. Os alunos número 3 e 9 caracterizaram completamente o processo, relacionando a variação da pressão interna dos pulmões com a variação do volume da caixa torácica, e o comportamento dos gases a temperatura constante. Embora ambos tenham invertido o papel do diafragma. Três alunos, identificados como 4, 7 e 8, confundiram causa com efeito, ou seja, atribuíram o aumento do volume do tórax à entrada de ar ou à variação de pressão do diafragma.

A terceira questão, referente ao mecanismo biológico da respiração, foi respondida corretamente por dez alunos. Dentre esses, vemos que os alunos 1, 4, 7 e 9 citaram o funcionamento do diafragma na respiração, embora tenham trocado o seu papel. O restante dos alunos associou o mecanismo biológico com as trocas gasosas que ocorrem nos alvéolos durante a respiração.

Vinte e dois alunos, aproximadamente 68% dos participantes, não responderam às questões ou disseram que não sabiam como fazê-lo. Efetivamente, apenas dez alunos participaram da pesquisa, respondendo aos questionários com seriedade. Embora a maioria dos alunos não tenha respondido às perguntas feitas, todos foram positivos ao avaliar a aula dada. Alguns mencionaram a importância de ter aulas de caráter experimental, outros gostaram da contextualização do assunto.

Vale mencionar que foi observado ao longo da aplicação do projeto em sala de aula, o interesse dos alunos em ver o funcionamento do experimento proposto, embora, pelos resultados obtidos, percebemos que nem todos tenham compreendido o funcionamento do pulmão. Houve também uma cobrança dos alunos, que se elaborassem novos experimentos ligados ao corpo humano para serem apresentados nas aulas. Ao término da aula todos os alunos fizeram questão de testar o experimento.

## Considerações Finais

Ao finalizar este trabalho, percebemos a importância do caráter experimental no Ensino de Ciências. A aula que foi ministrada durante o projeto, mostrou como um simples experimento desperta a curiosidade dos alunos, em acordo com a discussão de Séré et al l (2003). Percebemos um grande interesse dos alunos em operar o experimento, entender as relações do mecanismo de funcionamento do pulmão com a Física e Biologia . Este estímulo provocado pela apresentação de um tema de física contextualizado pela biologia também foi observado no trabalho de

Silva (2007). Nossos dados evidenciam a dificuldade dos alunos para fazer a articulação entre os conceitos de Física e Biologia. Dados semelhantes foram relatados por Acedo e Junior (2008) em seu trabalho sobre as concepções de alunos de Ensino Médio sobre a respiração humana. O fato de a maioria dos alunos não ser capaz de citar fenômenos que relacionem a física e a biologia indica a importância de iniciativas como esta.

Entretanto, com base nos nossos resultados e nos resultados de Silva et al (2009), ou seja, apenas um pouco mais de 50% dos alunos participaram efetivamente da aula experimental. Este fato indica que essas ações devam ser planejadas com mais cuidado de forma a envolver o maior número possível de alunos.

Uma questão que pode ser investigada é a causa da recorrência de respostas nas quais o papel do diafragma foi invertido, uma vez que tal ideia possa ter sido repassada aos alunos pela explicação do professor ou pela maneira que o movimento do diafragma é simulado no experimento.

Os autores agradecem ao Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica - PROBIC (PUC Minas)/FAPEMIG pelo apoio financeiro ao projeto desenvolvido.

## Referências

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