UMA PROPOSTA DE AULA DE FÍSICA UTILIZANDO O MÉTODO SOCRÁTICO

## UMA PROPOSTA DE AULA DE FÍSICA UTILIZANDO O MÉTODO SOCRÁTICO

## André da Silva Ramos de Faria 1 , Antônio Carlos Fontes Santos , Márcio 2 Velloso da Silveira 3

1,2,3 Universidade Federal do Rio de Janeiro/Instituto de Física/deco\_faria08@hotmail.com

## Resumo

Reunimos nesse trabalho uma proposta de aula sobre leis de Newton e forças em geral, utilizando diálogo Socrático aliado a uma atividade experimental, de materiais muito simples, e bem fácil de ser realizada em sala de aula, através de uma abordagem construtivistaexperimental com ênfase no processo de modelagem científica, pois é fundamental integrar teoria e prática no ensino de Física. Essa abordagem permite que os estudantes, por meio da atividade experimental, desenvolvam reflexões profundas sobre os fenômenos físicos estudados. Dessa forma, os estudantes não se limitam apenas à resolução de problemas, que envolvem a modelagem de eventos físicos, mas compreendem todo o processo, desde a concepção teórica até a aplicação prática, enriquecendo seu entendimento e habilidades na disciplina. Apresentamos uma sequência didática para a condução dessa aula com orientação Socrática baseada no trabalho de R. R. Hake no Socratic Dialogue Inducing (SDI) com o objetivo de diminuir as concepções espontâneas, sobre forças particulares e leis de Newton, que os estudantes carregam ao longo da trajetória escolar.

Palavras-chave : Diálogo Socrático, atividade experimental, ensino de física

## O que são diálogos Socráticos?

Diálogos escritos por Platão que têm Sócrates como personagem principal, conhecido como Sócrates histórico. Ele é construído através da realização de perguntas que elucidarão as ideias e respostas expressas pelo sujeito questionado.

Desses diálogos, dois bem conhecidos são: Lísis; que apresenta uma análise sobre o tema amizade, onde Sócrates dialoga com as pessoas fazendo com que as ideias venham à tona, é uma conversa sobre o tema da amizade e Fedon; que conta sobre a morte de Sócrates e sobre os 30 dias que Sócrates aguardou para o dia da autoexecução, porque ele não tem medo da morte, é o principal diálogo que fala sobre a imortalidade da alma (BRUN, 1984 e CORTELLA, 2013) .

## Quais são os objetivos desses diálogos?

Os diálogos buscam reduzir as opiniões pré-concebidas e fazer uma transformação para atingir o conhecimento científico . Sócrates histórico inicia o diálogo sobre o assunto através de uma pergunta, para obter informações/opiniões de seu interlocutor, as quais ele não refutava de início. Em seguida, através de outros questionamentos e respostas, apresentava o absurdo e a contradição nas respostas iniciais do interlocutor, fazendo com que ele mesmo reconhecesse o erro sobre a situação colocada.

A primeira etapa do método socrático, cujo propósito é conduzir o indivíduo à percepção do equívoco, é denominada ironia . Em seguida, enquanto o diálogo avança, ao rever as respostas errôneas do interlocutor, Sócrates ajuda a construir

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

uma compreensão mais profunda do tema abordado. Na maioria dos diálogos escritos por Platão, é perceptível uma ironia que, segundo Sócrates, permeava todo pensamento sério. Isso é tão marcante que muitas das profundas discussões filosóficas se assemelham a autênticas cenas de comédia.

Sócrates atribuiu o termo "maiêutica" a etapa final, referindo-se à habilidade de dar luz às ideias. Este é o procedimento que se encontra extensivamente elaborado nos diálogos socráticos de Platão, nos quais a verdade emerge do debate, ao invés de depender de uma suposta "verdade" preestabelecida . Tendo nascido de uma parteira, Sócrates frequentemente traça um paralelo entre sua própria atividade e a de dar à luz a verdade intrínseca que reside em cada indivíduo (SILVA, 1994/95) .

## O diálogo Socrático na física

Segundo (DA SILVA, 2011):

'A influência dos diálogos socráticos sobre Galileu se manifesta não apenas como metodologia de pesquisa, mas também de expressão literária' .

Não por acaso, Galileu, em seus livros mais famosos, como o Ensaiador (Galilei, 1623/1978) e o Diálogo sobre os dois máximos sistemas do mundo (Galilei, 1632/2004) , foram redigidos sob a forma de diálogos, cuja estrutura e organização revelariam um estudo intenso dos diálogos socráticos (Olschki, 1967) . Em Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno à due nuove scienze , (original em italiano, de 1638), Galileu adota o estilo dos diálogos socráticos para explorar e discutir ideias científicas, esse formato permitiu que, ele o interlocutor, apresentasse argumentos complexos de forma mais compreensível e envolvente e desmontasse gradualmente os argumentos de seus opositores, levando os leitores a refletirem e chegarem a suas próprias conclusões. A divisão em quatro jornadas, nas quais aparecem três participantes: Salviati , que defende o modelo Copernicano; Simplício , defendendo o modelo vigente na época, o Geocêntrico e Sagredo : simbolizando o observador imparcial.

Um pouco mais recente, nos anos 90, (HAKE, 1992) , do departamento de Física da Universidade de Indiana, Bloomington, depois de passar 30 anos trabalhando na chamada 'física dura' se viu em um obstáculo pedagógico ao tentar ensinar a física a futuros professores do ensino fundamental e com a ajuda de Arnold Arons percebeu que o ensino padrão era tão ineficaz para ciências quanto para cursos de ensino fundamental. Assim, se envolveu em um programa de desenvolvimento, disseminação e pesquisa para melhorar o ensino introdutório de física no nível local, estadual e nacional, criando o Socratic Dialogue Inducing (SDI), (HAKE, 1998) . Esse Laboratório de Indução de Diálogo Socrático (tradução livre) funcionava no departamento de Física da Universidade de Indiana, com alunos dos cursos inicias da graduação. Laboratórios de "construção guiada" que apresentavam experimentos práticos em mecânica introdutória utilizando as ideias do método Socrático que consistia em ouvir atentamente as respostas dos estudantes e fazer perguntas socráticas sobre física, ciência e formas de pensar, culminando em sua abordagem de ensino de física introdutória. Seguindo Arons, os SDI foram projetados para ajudar os estudantes a pensar como físicos, avaliando a necessidade de definições operacionais a usar e interpretar representações gráficas, vetoriais, matemáticas e escritas, além de considerar experimentos mentais e condições limitantes. Após longos anos de dedicação ao SDI , Hake concluiu que as tentativas dos laboratórios

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SDI de ajudar os alunos a pensar como físicos foram bem-sucedidas, com base nos ganhos médios de aprendizado normalizado; pré-teste e pós-teste, (Force Concept Inventory e A. Halloun and D. Hestenes) relativamente altos (~0,6) alcançados pelos alunos do SDI , (HAKE, 2012) .

A figura 01 ilustra um exemplo de diálogo socrático em que estudantes e professor discutem a respeito da necessidade ou não da aplicação de uma força, no mesmo sentido da velocidade, para que um disco mantenha seu movimento. Apresentamos a seguir uma sequência adaptada da referência da atividade do SDI , ( HAKE, 1992) onde os estudantes, divididos em grupos estão segurando discos de ferro estacionários em suas mãos, levantando os discos para cima, carregando-os pela sala:

Figura 01: Experimento disk-carry (transporte do disco)

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Na figura 02 o professor pede que os estudantes segurando o disco aproximadamente ao nível dos olhos, caminhem cerca de 2 metros, em uma linha horizontal quase reta, a uma velocidade constante e desenhem; o disco e sua mão, enquanto eles estão em movimento em três posições: perto do início, meio e fim do movimento com velocidade constante v .

Na figura devem ser representados TODOS os vetores de força atuando no disco nessas três posições. Desenhe vetores de velocidade em cada uma das três posições (aqui, novamente, são "esboços instantâneos" - certifique-se de mostrar os relógios!).

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## Figura 02: Diagrama de força-movimento-vetor inicial (errôneo) dos estudantes do experimento disk-carry

- O diálogo com os dois alunos de força de movimento aberta, retirado de (HAKE, 2012) e traduzido livremente, pode normalmente ser executado da seguinte forma:

Aluno 1: Nosso grupo não pode concordar sobre isso, mas acho que estou certo.

Sócrates: Por que você colocou um vetor de força horizontal em seus esboços?

Aluno 1: Porque o disco está se movendo. Se estiver se movendo, deve haver uma força sobre ele.

Sócrates: Como o disco está se movendo?

Aluno 2: Porque nós empurramos.

Sócrates: Você pode descrever o movimento?

Aluno 2: Como diz: "em linha reta com velocidade constante".

Sócrates: Parecia que você estava exercendo uma força horizontal?

Aluno 2: Não muito -- andei bem devagar.

Aluno 1: Eu também.

Sócrates: Por que, então, vocês dois desenharam vetores de força horizontal tão grandes quanto a força vertical?

vetores?

Aluno 1: Acho que está errado. Talvez devesse ser um décimo maior.

Aluno 2: Eu diria mais como um quinto.

Aluno 1: Enfim, bem pequenino......... mas tem que estar ali, senão não se mexe.

Aluno 2: Sim, isso mesmo.

Sócrates: Quão rápido você andou?

Aluno 2: Muito lento........um....um.....talvez......uhh.....5 milhas por hora.

Sócrates: Então, se você se movesse a 500 milhas por hora?

Aluno 2: Ah, sim... nós sentiríamos então!!

Sócrates: Sentir o quê?

Aluno 2: A força horizontal no disco.

Sócrates: Você quer dizer 𝐹 ⃗ no disco à mão?

Aluno 2: HMM... UM... UM... Ah sim.

Aluno 1: Bem....ah.....O que sentiríamos é a reação 𝐹 ⃗ na mão pelo disco. ?

Aluno 2: ...... Sim ...... É isso.

Sócrates: BOM! Você já voou em um avião?

Aluno 1: Sim... Bem rápido... hum... talvez 500 milhas por hora.

Sócrates: O que a Primeira Lei de Newton diz sobre isso? Pense sobre isso e retomarei mais tarde se você ainda precisar de alguma ajuda.

Logo no início do diálogo podemos observar que, os alunos confundem o como com o porquê , quando Sócrates pergunta 'Como o disco está se movendo?'

Para a execução do diálogo Socrático, representamos no quadro 01, como Hake coloca um direcionamento para o método utilizado no SDI em (laboratórios de "construção guiada"):

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Quadro 01: Método de diálogo socrático traduzido livremente de SDI em (laboratórios de "construção guiada")

## Atividade: Caneta presa na parede

A atividade que estamos propondo consiste em tentar grudar uma caneta na parede, como representado na figura 03. Arrastando-a ao longo da superfície, percebe-se que, ao soltá-la ela permanece presa à parede por tempo indeterminado.

Figura 03: Exemplificação da atividade experimental que pode ser visualizada em https://drive.google.com/file/d/1T3QmEPT1bKhZppQah4lnhQgAY-kdyXNx/view?usp=sharing

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As listas de perguntas motivadoras para o debate não podem ser inicialmente fechadas, pois essas dependem da interação com a turma/entrevistado. Seguindo o método Socrático, iniciamos com perguntas que causem indagação :

- 1- Antes de fazer a experiência perguntar ao entrevistado, se ele acha possível prender a caneta na parede sem o uso de algum material que possua cola.

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- 2- De acordo com a resposta, caso seja positiva, perguntar o porquê; se foi visto em algum local, se já realizou ou viu alguém realizar a experiência. Se a resposta for negativa, perguntar por qual motivo ele acha que não é possível.

Ao realizar a atividade experimental, ou mostrar o vídeo, confirmar a viabilidade do experimento para aqueles que nunca o visualizaram.

Passamos assim para a parte da hipótese e Elenchus .

- 3- Após observar que é possível, perguntar se o entrevistado sabe o porquê do funcionamento e aguardar se alguma resposta científica surgirá.
- 4- Nessa atividade experimental, o encantamento gerado pela experiência deve levar a discussões sobre o motivo pelo qual a caneta fica pendurada na parede sem usar cola. Esse questionamento não é objetivo desta atividade, o que pode ser discutido em momento oportuno. Em primeiro lugar, fazendo uso desse interesse gerado pelo encantamento, é importante trazer os estudantes para o diálogo sobre o equilíbrio das forças externas (1ª lei de Newton), conduzindo-os, dessa forma, para que dialoguem sobre as direções e sentidos das forças que estão agindo na caneta, para que se mantenha equilibrada na parede.

5- Perguntar qual lei de Newton descreve a situação do corpo em repouso sobre a parede.

Na sequência, aceitar a hipótese como provisoriamente verdadeira e agir de acordo, apresentamos na figura 04, em forma de esquema, a representação da caneta presa à parede.

- 6- Apresentar, como na figura 05, um diagrama de forças externas, que atuam sobre o objeto, e perguntar qual é o que melhor descreve a situação. Observar o tamanho das setas. Marcar as forças externas no apagador em equilíbrio.

Figura 04: Representação do objeto (caneta) preso à parede

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Figura 05: 5 diagramas, de forças externas que atuam sobre o objeto, para que os estudantes escolham aquele que melhor representa a situação.

- 7- Conforme as respostas forem acontecendo, o professor começa a perguntar ao estudante o porquê da escolha.

De acordo com as respostas, os diálogos seguem alguns caminhos diferentes, mas independentemente das respostas às próximas perguntas devem ser dirigidas para a identificação de cada força, ou seja, identificar quais são as forças para um diagrama de corpo livre.

Mesmo que o estudante escolha a alternativa errada, é importante a utilização de 'contra eventos' de modo a passarmos pela ironia e chegarmos à maiêutica , que surgirá quando conseguirmos conduzir o diálogo para que o estudante se convença da existência de 4 forças externas.

## Considerações finais

A proposta de aula, com o uso do método e diálogos Socráticos é uma ferramenta eficaz para comunicar e debater ideias físicas, que no senso comum contrariam os conceitos científicos. Esse formato não só homenageia a tradição filosófica clássica, mas também oferece uma plataforma poderosa para explorar e refutar os argumentos contra as concepções espontâneas que os estudantes carregam ao longo da vida escolar. Dessa forma o professor consegue construir o conhecimento que emerge do debate, ao invés da 'suposta' verdade preestabelecida.

Observamos através das experiências realizadas que, nos casos em que os estudantes haviam escolhido as alternativas a , b ou d , estes entrevistados não dominavam a 1ª lei, pois a noção de equilíbrio já eliminaria essas opções.

Assim, o diálogo seguiu para o caminho de identificar que em um corpo em equilíbrio as forças externas precisam se cancelar. Para alguns que escolheram a letra ' e ', pode ser até que tenham entendido a ideia de equilíbrio na primeira lei, mas em geral não captaram a relação das forças, pois se a caneta está encostada na parede é preciso existir uma força que a parede faz na caneta, assim o diálogo seguiu para o caminho de identificar essas outras duas forças. Mesmo para aqueles que escolheram a resposta correta, a letra ' c ', identificamos que acertaram a resposta, mas, ainda assim não dominavam a 3ª lei de Newton, pois alguns identificaram que a força horizontal para a direita, que atua na caneta, é um par ação e reação da força horizontal, que atua na caneta, para a esquerda. Identificaram que, pelo fato da caneta estar encostada na parede, existe uma força Normal, empurrando a caneta para a esquerda, e para manter o equilíbrio a força horizontal para a direita é a reação dessa força Normal.

Em geral, muitos estudantes possuem dificuldades em perceber essa força horizontal para a direita, mesmo quem acerta a questão tem dificuldades com o par ação e reação, pois não percebem que o par ação e reação atuam em corpos diferentes.

Assim o diálogo seguiu para uma tendência de mostrar que um par ação e reação não atuam no mesmo corpo.

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É importante observar que, em várias situações de tentar realizar a atividade experimental, nem sempre conseguem prender a caneta na parede, por isso, é importante pedir ao estudante que também tente realizar a atividade e perguntar por que nem sempre foi possível. Uma das dificuldades, em geral, dos professores, em fazer atividades experimentais em sala de aula é que às vezes elas não saem da forma pretendida e isso atrapalha o andamento da aula.

Porém, na verdade, nenhuma experiência física dá errado, depende do que estamos querendo observar.

No caso do equilíbrio da caneta na parede, queremos verificar a origem dessa força horizontal para a direita, de módulo igual à força horizontal para esquerda.

Essa força horizontal para a esquerda é a reação da força que a caneta faz na parede. Mas qual é a origem dessa força horizontal para a direita?

Após seguirmos os passos da tabela 01, deixamos que o estudante realize um diagrama de corpo livre, das forças externas, que atuam sobre a caneta e a tarefa de pesquisar sobre as 4 forças fundamentais da Natureza (força gravitacional, força eletromagnética, força nuclear forte e força nuclear fraca) e pensando sobre a atividade.

Retomando, mais tarde, caso o estudante precise de alguma ajuda e tenha dúvidas sobre a situação apresentada.

## Referências

[1] DA SILVA, F. W. O. A dialética socrática e a relação ensino-aprendizagem. Ciências &amp; Cognição 2011; Vol 16 (1): 058-074

[2] G. GALILEI Dialogues Concerning Two New Sciences (Dover Publications, New York, 1954)

- [3] Olschki, L. (1967). A formação literária de Galileu Em: McMullin, E. . (Ed.). Galileu, Homem de Ciência (pp. 140-159). Nova York (EUA) e Londres (GB): Basic Books.
- [4] R.R. HAKE, "Socratic Pedagogy in the Introductory physics Lab," Phys. Teach. 30: 546-552 (1992); updated version (4/27/98) online at &lt;http://bit.ly/9tSTdB&gt;
- [5] R.R. HAKE , Helping Students to Think Like Scientists in Socratic Dialogue -Inducing Labs . Phys. Teach. 50, 48-52 (2012)
- [6] SILVA , M. A. A ironia de Sócrates nos Diálogos de Platão. Clássica, São Paulo, 718: 229-258,19941/1995
- [7] https://web.physics.indiana.edu/sdi/ (R.R. HAKE, link sobre laboratórios de "construção guiada")
- [8] https://www.youtube.com/watch?v=I6NCCqx47zM (CORTELLA, M. S. (2013)

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