Experimentos investigativos no ensino de Física: uma análise de teses e dissertações (2001-2019)

## EXPERIMENTOS INVESTIGATIVOS NO ENSINO DE FÍSICA: UMA ANÁLISE DE TESES E DISSERTAÇÕES (2001-2019)

## Bruno Xavier Duarte 1 , Juliana Rink 2

- 1 Universidade Estadual de Campinas, b214087@dac.unicamp.br
- 2 Universidade Estadual de Campinas, Deprac, jurink@unicamp.br

Palavras-chave : Experimentação; Ensino de Física; Ensino por investigação.

## Resumo expandido

O ensino de física na educação básica muitas vezes transmite uma imagem de ser algo inacessível, direcionada apenas para 'gênios', desconsiderando-se '[...] o seu caráter de construção humana, na que não faltam confusões nem erros" (CACHAPUZ et al. , 2005, p.44). Para os autores, quando existentes, as práticas escolares de laboratório enfatizam aspectos teóricos e muitas vezes resumem-se no manuseamento de montagens prontas por parte dos estudantes, com uso extensivo de '[...] guias de tipo 'receita de cozinha'' (p. 47). Ainda, afirmam que não se pode pensar em Física como algo absoluto e sempre certo, mas sim em algo construído socialmente e historicamente por pessoas, as quais se apoiaram em evidências científicas e conhecimentos decorrentes de observações empíricas e elaboração e teste de hipóteses. Dado esse caráter experimental das ciências, o uso de atividades experimentais no ensino de física pode representar uma forma de se trabalhar os conceitos e aspectos no ensino das ciências da natureza.

Borges (2002), Saraiva-Neves, Caballero e Moreira (2006) e Sasseron (2015) ressaltam que atividades experimentais podem ser melhor aproveitadas centrando a ação no aluno, cujo papel deixa de ser 'passivo' e passa a ser ativo na construção do entendimento sobre os conhecimentos científicos, favorecendo a autonomia do estudante (BORGES, 2002). Isso nos leva a repensar os experimentos realizados a partir de roteiros sem abertura para que os alunos participem ativamente de suas etapas. A respeito do nível de abertura de um experimento, Milton Pella (1969), considerando as etapas: problema, hipóteses, plano de trabalho, desenvolvimento, coleta de dados e conclusões; buscou quantificar a liberdade de ação (PELLA, 1969; CARVALHO et al ., 2010) em uma atividade conforme responsável (professor ou aluno) das etapas de realização.

Quadro 1 : Níveis de investigação no laboratório de ciências. Fonte: adaptado de Pella (1969); Carvalho et al. (2010).

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Em estudo anterior, analisamos atividades experimentais desenvolvidas com alunos do ensino médio presentes em 218 teses e dissertações em ensino de física, defendidas em programas de Pós-Graduação brasileiros entre 2001-2019, (DUARTE; RINK, 2022). A análise do nível de abertura indicou que 62,2% abordaram atividades classificadas como indutivas e com instruções passo a passo, enquanto que atividades não-indutivas e investigativas (nas quais os alunos participaram desde a elaboração de hipóteses e/ou do problema, com maior liberdade de ação na realização do experimento) foi de 20 pesquisas (9,2%). Neste estudo, discutiremos algumas características desse subconjunto de trabalhos (grau de abertura IV e V), cujas atividades experimentais conferiram maior nível de investigação e, portanto, maior autonomia para os estudantes no ensino de física.

Identificamos 13 mestrados profissionais (MP) e sete mestrados acadêmicos. Dezenove dos 20 estudos abordaram o planejamento, desenvolvimento e/ou avaliação de atividades experimentais em ensino de física, sendo que em 13 o uso das mesmas foi diretamente relacionado ao estudo do experimento como um material ou recurso a ser usado, não analisando a relação conteúdo-método. Esse resultado pode estar atrelado ao fato de que muitos programas de MP exigem a criação de um produto educacional, a exemplo do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, que representa seis dentre os 20 estudos.

Predominam experimentos nas áreas de mecânica e eletricidade (dez e oito pesquisas, respectivamente). Constatamos o uso de materiais caseiros e/ou de baixo custo em 17 pesquisas e, inclusive, chega a ser apontado como fator de viabilidade para a realização das atividades, já que um dos estudos destaca dificuldades para reposição de material nas escolas. O tempo de realização pode ser um fator interveniente para a desenvolver ações com maiores graus de abertura, já que em 13 pesquisas as intervenções duraram um mês ou mais. Além disso, observamos que dez trabalhos relatam uso do contra-turno (com os alunos tendo ou não o acompanhamento do docente), de modo a garantir a realização dos projetos para além do espaço das disciplinas de Física na grade horária do ensino médio.

Sobre o uso de roteiros, dez pesquisas não usaram, três propuseram apenas para o docente, quatro possuíram roteiro de caráter aberto, uma foi do tipo passo a passo e em duas não foi possível identificar. Apesar da organização geral das atividades pelos pesquisadores, durante as etapas dos experimentos foram relatadas apenas adequações ou intervenções pontuais. A postura mediadora é defendida por Borges (2002), Saraiva-Neves, Caballero e Moreira (2006) e Sasseron (2015) por viabilizar a ação autônoma do aluno. Os planejamentos das atividades identificados nas dissertações mostraram ser abertos e maleáveis, possibilitando a atuação dos alunos considerando as abordagens utilizadas, tais como Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) ou metodologia de projetos.

Dos 20 estudos, quatro tiveram as atividades experimentais classificadas como grau de abertura V e as demais como IV. A liberdade do aluno para elaborar hipóteses que possivelmente explicam o fenômeno analisado no experimento é característica importante, tendo sido identificada nos 20 trabalhos. Em conformidade com Borges (2002), quando o experimento é proposto como um problema para o aluno resolver, possibilita-se o ensino por investigação e uma maior autonomia para os estudantes. Contudo, nosso estudo mostra que a elaboração do problema a ser investigado por parte dos alunos ocorreu em pouquíssimas pesquisas. Infelizmente, a análise dos textos não possibilitou detalhamento sobre como esse processo ocorreu, sendo uma lacuna nas pesquisas. O uso de espaços diversificados para as

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atividades foi constatado nas quatro pesquisas: para além das salas de aula e dos laboratórios de ciências, foram usados pátios e ginásios esportivos.

Em síntese, a maioria das pesquisas relatadas oportunizaram atividades experimentais em grupo, com possibilidade de manipulação de materiais e montagem dos experimentos. O papel dos professores foi majoritariamente de indicar possíveis caminhos ou orientações para tomada de decisão dos alunos, sem interferir autoritariamente nas escolhas dos mesmos. Destacamos a socialização dos processos e resultados obtidos com as atividades em mostras, exposições e exibições dos experimentos criados para as demais turmas da escola e comunidade nos trabalhos classificados como grau V. Para Carvalho et al. (2010), a oportunidade de explicar o como e porquê das escolhas realizadas é essencial para estabelecer o conceito físico trabalhado com os estudantes.

Por fim, realizar uma atividade experimental investigativa com maiores níveis de abertura (PELLA, 1969), pode ser favorecida através da conjunção de vários fatores que influenciam diretamente no planejamento da mesma e na liberdade de ação do aluno, seja a fonte o trabalho do docente ou a manipulação das etapas da atividade por parte dos estudantes. Considerando o atual crescimento das pesquisas acadêmicas na área, esperamos que este estudo contribua para a avaliação qualitativa dessa parcela da produção, ampliando as discussões sobre a importância e a ressignificação do uso de atividades experimentais no ensino de física.

## Referências

BORGES, A. T. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Ensino de Ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , Florianópolis, v. 19, n. 3, p. 291-313, dez. 2002.

CACHAPUZ, A. et al . A necessária renovação do ensino das ciências. Editora Cortez , São Paulo, 2005.

CARVALHO, A. M. P. de et al . Ensino de Física . Cengage Learning. São Paulo, 2010.

DUARTE, B. X., RINK, J. Atividades experimentais no ensino de Física: uma análise de teses e dissertações brasileiras (2001-2019). CNPq: Relatório Científico . Campinas, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), 2022.

PELLA, M. O. The laboratory and science teaching. In: ANDERESEN, H. O. Readings in science education for the secondary school. New York: Macmillan, p. 233-237, 1969.

SARAIVA-NEVES, M.; 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, Porto Alegre , v. 11, n. 3, p. 383-401, 2006.

SASSERON, L. H. Alfabetização científica, ensino por investigação e argumentação: relações entre ciências da natureza e escola. Ensaio , Belo Horizonte, v. 17, n. especial, p. 49-67, 2015. Acesso em: 4 de jun. 2023.

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