NEUROCIÊNCIA APLICADA AO ENSINO DE FÍSICA

## NEUROCIÊNCIA APLICADA AO ENSINO DE FÍSICA

Cristiana Maria dos Santos Silval , Michele Maria Paulino Carneiro , Maria 1 2 Cleide da Silva Barroso 3, Mairton Cavalcante Romeu 4

## Resumo

Este artigo apresenta uma Revisão de Literatura (RL) com o objetivo de investigar como a integração do conhecimento em neurociência pode ser utilizada para otimizar estratégias no ensino de Física, visando melhorar a compreensão e o desempenho dos alunos. A pesquisa foi realizada na Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD), identificando inicialmente doze dissertações e nove teses. Após a aplicação de critérios de exclusão, quatorze estudos foram removidos, restando sete para análise detalhada, dos quais cinco são dissertações e dois são teses, produzidos entre 2019 e 2023. A revisão evidenciou abordagens inovadoras que aprimoram as práticas pedagógicas e a compreensão dos processos cognitivos. A aplicação de princípios neurocientíficos no ensino de Física revela um potencial transformador, que, no entanto, demanda formação continuada e inovação pedagógica. Essa estratégia pode não apenas melhorar a compreensão e o desempenho dos estudantes, mas também promover o desenvolvimento de cidadãos críticos, capazes de aplicar o conhecimento científico de forma prática e contextualizada.

Palavras-chave : Neurociência. Ensino de Física. Práticas pedagógicas.

## Introdução

A educação enfrenta transformações contínuas, refletindo mudanças na sociedade e avanços tecnológicos. Para promover um aprendizado eficaz e estimulante, é importante explorar ao máximo o potencial dos alunos e capacitar os profissionais da educação a acompanhar essas evoluções. A neurociência, com suas descobertas sobre o funcionamento do cérebro, oferece novas perspectivas para o ensino e a aprendizagem (Bonow, 2023).

O ensino de Física, especialmente em escolas públicas, demanda uma reflexão crítica sobre as práticas pedagógicas e métodos de avaliação. A disciplina não apenas exige a aquisição de conhecimentos, mas também a aplicação desses conhecimentos em contextos diversos e resolução de problemas (Vieira, 2019). Nesse cenário, a abordagem pedagógica deve ir além da mera transmissão de

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conteúdo, buscando o desenvolvimento de habilidades cognitivas e a formação de cidadãos críticos.

Este artigo explora como a compreensão dos princípios neurocientíficos pode aprimorar o ensino de Física. O objetivo é investigar como a integração do conhecimento em neurociência pode ser utilizada para otimizar estratégias no ensino de Física, visando melhorar a compreensão e o desempenho dos alunos . A revisão foca em pesquisas recentes, utilizando descritores como 'neurociência educacional no ensino de Física' e 'neuroeducação', com um filtro de data de 2019 a 2023 para garantir a atualidade.

## Do cérebro à sala de aula: estratégias neuroeducacionais no ensino de Física

O ensino de Física enfrenta desafios significativos, especialmente em motivar os alunos a integrar a ciência em seu cotidiano. Esta dificuldade é evidenciada pela necessidade de conectar o aprendizado da Física às experiências diárias dos estudantes (Vieira, 2019). A Neurociência, ao proporcionar uma compreensão mais sobre o processamento cognitivo e emocional, pode auxiliar na criação de métodos pedagógicos mais eficientes (Lent, 2010).

A neuroeducação destaca a importância de estratégias como o engajamento emocional, a contextualização do aprendizado, técnicas de aprendizagem ativa e o feedback contínuo. Essas abordagens podem tornar o ensino de Física mais relevante e eficaz, permitindo que os professores criem experiências educacionais que atendam melhor às necessidades dos alunos (Cosenza; Guerra, 2011).

No Ensino Médio, o ensino de Física enfrenta desafios como a falta de preparo dos docentes, condições de trabalho e conteúdos desatualizados (Moreira, 2017). Para superar essas dificuldades, é essencial atualizar currículos e adotar práticas pedagógicas que tornem a Física mais atrativa e conectada às necessidades dos estudantes (Silveira; Leonel, 2022), além de integrar a neurociência para criar uma educação mais baseada em evidências científicas e focada no desenvolvimento integral dos alunos, conforme preconizado pela Base Nacional Comum Curricular (BNCC) (Brasil, 2017; Camilo, 2021).

## Percurso Metodológico

Para mapear estudos sobre a aplicação da neurociência no ensino de Física, foi conduzida uma Revisão Sistemática (RS). Esse tipo de pesquisa visa resumir as melhores evidências disponíveis sobre um tema específico, utilizando procedimentos transparentes para localizar, avaliar e sintetizar resultados relevantes (Campbell Collaboration, 2021).

Além de seguir esse rigor metodológico, a revisão de literatura desempenha um papel importante ao proporcionar uma compreensão profunda das teorias, dados e lacunas do problema investigado, oferecendo informações relevantes para a formulação de hipóteses sobre as causas ou soluções do problema (Gonçalves, 2019).

Com base nessa fundamentação, foram definidos os descritores de pesquisa, utilizando os termos 'neurociência educacional no ensino de Física' e 'neuroeducação', abrangendo o período de 2019 a 2023. A Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD) foi escolhida como fonte de dados,

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resultando na identificação de 12 dissertações e 9 teses, totalizando 21 pesquisas, apresentadas no Quadro 1.

Quadro 1: Busca da quantidade de dissertações e teses por descritores

Fonte: Autores (2024).

Os critérios de inclusão e exclusão foram fundamentais para garantir a relevância e a qualidade dos estudos selecionados. Os critérios de inclusão abrangeram trabalhos relevantes para a aplicação da neurociência no ensino de Física, publicados entre 2019 e 2023, em português e disponíveis online . Estudos fora desses critérios foram excluídos, assim como aqueles que não atendiam à temática proposta ou estavam repetidos, conforme mostrados nos Quadro 2 e 3.

Quadro 2: Critérios de Inclusão e Exclusão

Fonte: Autores (2024).

Quadro 3: Exclusão de Trabalhos com Base nos Critérios Estabelecidos

Fonte: Autores (2024).

Após a aplicação dos critérios, 14 trabalhos foram excluídos, restando 7 estudos selecionados para uma análise mais aprofundada, conforme apresentado no Quadro 4, com os respectivos descritores. Estes incluíram 5 dissertações e 2 teses, abordando os descritores de interesse. A escolha dos estudos foi baseada em uma análise rigorosa dos títulos, resumos e palavras-chave para garantir a relevância e a qualidade da revisão.

Quadro 4: Distribuição das produções acadêmicas selecionadas conforme os descritores

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## Total

05

02

Fonte: Autores (2024).

A revisão destaca a importância da interdisciplinaridade na integração dos avanços da neurociência no contexto educacional, especialmente no ensino de Física. O processo de revisão sistemática, conforme sugerido por Silva (2020) e Bear, Connors e Paradiso (2002), deve manter rigor teórico-metodológico e buscar contribuições concretas para a realidade educacional. Okoli (2019) enfatiza que a descrição detalhada do processo é importante para a replicabilidade e validação dos achados, assegurando a transparência e a confiabilidade do estudo. Essa metodologia não só sintetiza o conhecimento existente, mas também facilita a aplicação prática dos avanços neurocientíficos, contribuindo diretamente para o aprimoramento da educação.

## Resultados e discussão

Esta seção analisa as produções científicas relacionadas à neurociência aplicada ao ensino de Física, conforme apresentado no Quadro 5. A análise está organizada por dissertações e teses, destacando os principais objetivos, metodologias e resultados de cada estudo, bem como suas contribuições para a prática pedagógica.

Quadro 5: Relação de dissertações e teses incluídas na RSL

Fonte: Autores (2024).

## Dissertações

D1: Vieira (2019) ) desenvolveu e implementou uma sequência didática baseada em pesquisas neurocientíficas para o ensino de Energia Mecânica no Ensino Médio, visando melhorar a interação professor-aluno e os resultados de

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aprendizagem. Com oito encontros dinâmicos e avaliações diagnóstica, formativa e somativa, a metodologia qualitativa, adaptada ao ensino público em Santa Catarina, demonstrou eficácia ao motivar os alunos e facilitar a compreensão dos conceitos. A abordagem inovadora superou limitações dos métodos tradicionais e aproximou a ciência do cotidiano escolar, promovendo um aprendizado mais significativo.

D2: Vasconcelos (2019) analisou a recepção das neurociências na educação brasileira, utilizando a perspectiva transpessoal integral de Ken Wilber. A pesquisa qualitativa bibliográfica, baseada em ciclos fenomenológico-hermenêuticos e análises lexicométricas, mostrou que os discursos neurocientíficos ganharam destaque em produções acadêmicas após 2010. Apesar das diferenças epistemológicas e metodológicas entre neurociências e educação, o estudo destacou temas como funções executivas, memória e transtornos de aprendizagem, e enfatizou a importância do aspecto biológico na integração das neurociências na educação.

D3: Oliveira (2019) fez uma avaliação comparativa de metodologias didáticas, visando investigar a capacidade destas metodologias de promover aprendizagem e desenvolvimento cognitivo. A pesquisa foi dividida em fases, começando pela revisão teórica e culminando com a coleta e análise de dados experimentais. Os resultados indicaram um impacto significativo nas práticas de ensino e na compreensão do processo de aprendizagem, com a construção e aplicação de fórmulas didáticas que maximizam os efeitos sobre a aprendizagem e comportamento escolar.

D4: Silva (2020) explorou a incidência de neuromitos entre licenciandos nos três componentes da área de Ciências da Natureza. Neuromitos são informações distorcidas sobre o funcionamento cerebral que influenciam negativamente as práticas educacionais. O estudo, qualitativo com abordagem quanti-qualitativa, revelou uma crença generalizada em neuromitos entre os licenciandos, independentemente de várias variáveis. A pesquisa destacou a necessidade de uma alfabetização científica em neurociência e uma educação baseada em evidências concretas.

D5: Bonow (2023) aplicou e avaliou uma sequência didática fundamentada na Neurociência e na Aprendizagem Significativa, focando no ensino de termometria. A pesquisa qualitativa, realizada com duas turmas do segundo ano do Ensino Médio, utilizou questionários, mapas mentais e diários de bordo. Os resultados mostraram que os alunos, após a intervenção, conseguiram estabelecer relações corretas entre calor e temperatura e destacaram a importância de diversificar estratégias de ensino para promover a participação ativa dos alunos.

## Teses

T1: Silva (2019) explorou a cognição humana e sua relação com a educação, utilizando mapas mentais no software CMAPTOOLS. O estudo focou na arquitetura biológica da aprendizagem e nas funções cognitivas, fornecendo uma base informacional para a seleção e estruturação de conteúdos. Os resultados destacaram a importância da neurociência cognitiva na inovação das práticas pedagógicas e na adaptação dos métodos de ensino para melhorar a aprendizagem.

T2: Costa (2021) investigou o conhecimento dos professores da rede pública sobre Neurociências e sua aplicação na educação. A pesquisa mista, qualitativa e quantitativa, com revisão bibliográfica e questionários, revelou que,

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apesar de os professores reconhecerem a importância da neurociência, a maioria não tinha formação acadêmica prévia na área. O curso de formação continuada demonstrou eficácia em melhorar o entendimento dos professores sobre neurociência e sua aplicação pedagógica, destacando a necessidade de integrar conhecimentos neurocientíficos nas práticas docentes.

A análise das dissertações e teses entre 2019 e 2023 mostra um aumento significativo na produção científica sobre neurociência aplicada ao ensino, especialmente em 2019. A ausência de pesquisas em 2022 sugere desafios ou mudanças nas prioridades de pesquisa. A continuidade das publicações, mesmo que esporádica, reforça a relevância do tema e a necessidade de integração da neurociência na prática pedagógica.

Observa-se que, embora tenha havido um crescimento no interesse pela neurociência na educação, há uma lacuna significativa na pesquisa específica sobre a aplicação da neurociência no ensino de Física. Estudos futuros devem abordar essa necessidade para aprofundar a compreensão e aplicação dos conhecimentos neurocientíficos no ensino de Física, destacando a importância da formação continuada para professores e a inovação nas abordagens educacionais.

A necessidade de mais estudos para aprofundar a aplicação dos conhecimentos neurocientíficos é evidente, reforçando a relevância da formação contínua e da inovação nas práticas pedagógicas para melhorar o ensino e a aprendizagem. Como Serra (2012) e De Melo et al. (2020) enfatizam, a compreensão dos mecanismos cerebrais e a capacitação contínua dos professores são essenciais para a promoção de um desenvolvimento mais abrangente dos alunos e para a superação das limitações dos métodos tradicionais de ensino.

## Considerações

A revisão sistemática sobre a aplicação da neurociência no ensino de Física demonstra um campo promissor, mas ainda emergente, repleto de desafios. Os estudos mostram que integrar conhecimentos neurocientíficos pode melhorar significativamente a eficácia do ensino em Física, ao possibilitar a criação de ambientes de aprendizagem mais adaptados às necessidades cognitivas dos alunos.

Embora a formação continuada e a alfabetização científica em neurociência sejam fundamentais para a aplicação dessas abordagens, a ausência de pesquisas em 2022 indica potenciais dificuldades, como falta de recursos ou interesse. No entanto, o crescente interesse observado em anos anteriores sublinha a relevância contínua do tema e a necessidade de aprofundamento.

A análise mostra que, embora a neurociência tenha avançado na educação, sua aplicação no ensino de Física ainda enfrenta desafios. A carência de pesquisas específicas evidencia a necessidade de mais estudos para fortalecer essa interseção. Continuar as pesquisas é fundamental para transformar a prática educativa em Física, exigindo que professores se atualizem com os avanços neurocientíficos e adaptem suas práticas pedagógicas ao contexto atual e às necessidades dos estudantes.

## Agradecimentos

Ao incentivo e aporte financeiro do Conselho Nacional de Desenvolvimento

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Científico e Tecnológico - CNPq para o desenvolvimento desta pesquisa no Brasil.

## Referências

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