Dificuldades de aprendizagem de conceitos físicos pela Teoria de Campos Conceituais: uma aplicação da oficina ''Construindo um Músculo Artificial" para alunos da graduação.

## Dificuldades de aprendizagem de conceitos físicos pela Teoria de Campos Conceituais: uma aplicação da oficina 'Construindo um Músculo Artificial' para alunos da graduação.

## Catarina de Oliveira Nunes 1 , Simone da Graça de Castro Fraiha 2 2 , Silvana Perez 3³

1 Universidade Federal do Pará, catarina.nunes@icen.ufpa.br

2 Universidade Federal do Pará, fraiha@ufpa.br

3 Universidade Federal do Pará, silperez@ufpa.br

Palavras-chave : Aprendizagem Significativa; Ensino por Investigação; Construindo um Músculo Artificial.

Na pesquisa em ensino de física na educação básica, uso de novas metodologias para ensinar Ciências é importante para entender de que forma elas podem potencializar o aprendizado dos estudantes. Utilizando abordagens contemporâneas, como o ensino por investigação (CARVALHO, 2013) e a educação STEAM (Sciences, Technology, Engineering, Arts and Mathematic) [2].

A fim de realizar atividades de extensão na área de Ciências, com foco principal em oficinas de formação inicial e continuada de professores da educação básica em metodologias ativas para o ensino de Física, Matemática e áreas afins no ensino médio, bem como Ciências no ensino fundamental. Além da formação de professores, também foca em oficinas voltadas para estudantes da educação básica no geral.

Especificamente foi trabalhado a oficina 'Construindo um Músculo Artificial' cuja metodologia didática foi focada na aprendizagem significativa (MOREIRA, 2013), em particular com o uso de atividades investigativas e uso de recursos didáticos específicos, como as plataformas digitais para a aplicação presencial.

A atualização da referida oficina foi aplicada, com minha participação, para uma turma de graduação de Engenharia Mecânica, como parte da disciplina Laboratório Básico I. Ela aconteceu no laboratório de Física - Ensino, do campus do Guamá da UFPA.

A oficina 'Construindo um Músculo Artificial' foi esquematizada para ser trabalhada em 3 momentos seguindo uma lógica conceitual sobre cada assunto, uma divisão por blocos, onde cada um destes aborda um conceito advindo de um campo conceitual e, por fim, extrair o conhecimento prévio deles sobre cada um dos assuntos.

Por conta do prazo que a turma de graduação possuía para a finalização da disciplina, foi feita uma divisão diferente da que é proposta para realização da oficina, por ser interdisciplinar, trabalha os conceitos de Biologia, Física e Biofísica durante sua aplicação. Por isso, para essa turma, ela foi dividida em dois dias,

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seguindo esta ordem para construir o conhecimento do tema principal, que é o músculo artificial.

A divisão dos conceitos para cada dia ficou da seguinte forma: Figura 01

Figura 01 : Tabela da divisão dos momentos da oficina.

Nos dois dias em que acontecem as atividades, são feitas perguntas direcionadas aos alunos em que é possível discutir sobre o que até então os alunos dominam, sobre uma determinada situação para construir o conceito abordado.

No dia 1 ocorreu a primeiro momento, onde foi trabalhado o debate entre as ramificações da Ciências, como a Física, Química e Biologia, sendo feitas algumas perguntas, onde é possível perceber que elas podem ter uma relação entre si.

O dia 2 precisou ter mais momentos que o primeiro devido a quantidade de conceitos a serem trabalhados para construir o conceito que é procurado - a Lei de Hooke. Começando com o segundo momento, os participantes responderam sobre corpos elásticos terem a capacidade de deformar e voltar ao seu tamanho original, relacionando todos os exemplos que já apareceram desde então (objetos do dia a dia, os próprios músculos e a mola de nylon) trazendo a discussão para o terceiro momento, que traz questionamentos sobre essas deformidades que os corpos apresentam.

Durante todo esse processo para enfim chegar no conceito da Lei de Hooke, foi trabalhada uma construção desde elementos básicos que compõe esta lei da mecânica de caráter investigativo, para finalmente demonstrar o conceito através de um conjunto de situações e a sua representação simbólica (MOREIRA, 2002), e por fim, demonstrar experimentalmente seu funcionamento.

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Para finalizar, com o terceiro momento da oficina, foi realizado o experimento da mola de nylon com uma massa acoplada na sua extremidade recebendo calor também, com um secador de cabelo potente. Esquentando a mola, contendo as massas acopladas a ela, foi possível perceber um comportamento atípico e completamente diferente da expectativa: a mola não dilatou, e sim contraiu o seu tamanho, fazendo com que as massas subissem como consequência da diminuição de tamanho da mola.

Através das discussões feitas durante toda a oficina, foi observado que os participantes conseguiram construir o conhecimento dos conceitos abordados, referentes a Lei de Hooke, como o conceito sobre proporcionalidade, além de compreender de que maneira a Física e a Biologia conseguem se interligar no que se chama 'interdisciplinaridade', demonstrando as potencialidades do uso de abordagem investigativa e STEAM no ensino de conceitos de ciências. Ao fim da aplicação da oficina, foi possível analisar a evolução dos participantes na argumentação de determinados tópicos ao responder as perguntas, que direcionavam a eles perguntas feitas anteriormente durante as discussões, desta vez com caráter investigativo e diagnóstico.

## Referências:

- [1] CARVALHO, A. M. P. O ensino de ciências e a proposição de sequências de ensino investigativas . In: CARVALHO, A. M. P. (Org.) Ensino de Ciências por investigação: Condições para implementação em sala de aula. São Paulo: Cengage Learning, 2013, cap. 1, p. 1-20.
- [2] Como levar o STEAM para a sala de aula. Nova Escola. Disponível em: https://novaescola.org.br/conteudo/18021/como-levar-o-steam-para-a-sala-de-aula. Acesso em 15/03/2023.
- [3] MOREIRA, M. A.; Aprendizagem significativa em mapas conceituais . Textos de Apoio ao Professor de Física 24 (6), 2013.
- [4] MOREIRA, M. A; A Teoria dos Campos Conceituais de Vergnaud, o Ensino de Ciências e a Pesquisa nesta Área ; Investigação em Ensino de Ciências, V7(1), pp. 7- 29, 2002.

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