O que você faz com isso? Um minicurso para formação de professores de Física utilizando a cultura maker através da utilização de um protótipo manuseável de campo elétrico

## O QUE VOCÊ FAZ COM ISSO? UM MINICURSO PARA FORMAÇÃO DE PROFESSORES DE FÍSICA UTILIZANDO A CULTURA MAKER ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DE UM PROTÓTIPO MANUSEÁVEL DE CAMPO ELÉTRICO

## Lia Maria Garcia de Freitas 1 , Jean Michel da Silva Pereira 2 , Andrey Dione Ferreira 3

1 UFF-IFRJ/Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física/garcia.liamaria11@gmail.com 2 IFRJ/Física /jean.pereira@ifrj.edu.br

3 IFRJ/Matemática /andrey.ferreira@ifrj.edu.br

## Resumo

Nos últimos anos tem-se observado que as metodologias ativas vêm ganhando espaço na área da educação, sendo cada vez mais discutidas e utilizadas. Dentre todas as possibilidades nesse contexto, a Aprendizagem Baseada em Problemas, a ABP, unida a um enfoque num contexto da chamada cultura maker , se mostra uma alternativa para sala de aula por trazer o estudante ao papel de protagonista do processo. Assim, este trabalho visa mostrar os resultados de uma aplicação de um minicurso com alunos do curso de licenciatura em Física participantes do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência onde foi avaliado como a cultura maker pode ser utilizada no ensino de Física por meio de um protótipo manuseável de campo elétrico com metodologias ativas. Tendo em vista esse propósito, foram utilizados questionários e atividades para facilitar a visualização dos resultados obtidos e um panorama da influência que tal abordagem tem nos estudantes. Assim, o que podemos concluir é que os resultados satisfizeram nosso objetivo inicial de alinhar os futuros professores ao que é a cultura maker assim como utilizá-la através das metodologias ativas.

Palavras-chave: Cultura maker ; Ensino de Física; Formação de professores.

## 1 Introdução

O tema 'cultura maker', uma releitura do 'faça você mesmo', vem ganhando espaço na educação com aprendizagem motivada pela realização de projetos, onde o aluno é protagonista de seu próprio aprendizado mesclando diversas áreas, como computação, marcenaria, robótica, costura, entre outras diversidades, conforme descrito por Paula et al. (2019).

Já é sólida a recomendação das pesquisas em torno do 'aprender fazendo', como a do pedagogo John Dewey.

Ligado de maneira intrínseca ao pragmatismo está o experimentalismo que remete à necessidade de que o processo de aprendizagem esteja relacionado com toda a experiência do estudante. Isso porque, para Dewey, é por meio da experiência que o aluno sentirá a necessidade de buscar um novo conhecimento. Isto porque, na visão do filósofo, o conhecimento se dá a partir da busca por solução para diversas problemáticas da vida, ou seja, o indivíduo se depara com um determinado problema e age para resolvê-lo.(SANTOS; OLIVEIRA; PAIVA, 2022, p. 80 ).

Segundo os autores, Dewey relacionava a experiência do próprio aluno ao conhecimento, já que, na sua visão, é a experiência ativa do estudante a principal ferramenta de aprendizagem, o pensamento educacional de Dewey visa colocar a aprendizagem em um lugar onde seu objetivo seja orientar e dar condições para o próprio aluno resolver seus problemas e aprenda com suas próprias experiências, saindo do sistema onde o fim é formar o aluno de acordo com modelos pré-concebidos.

Neste trabalho, será detalhada uma pesquisa em torno do ensino através da cultura maker e do ensino do conceito de campo elétrico, junto a uma descrição da aplicação de um minicurso para professores de Física em formação, visando demonstrar como a cultura maker pode colaborar para o ensino e aprendizagem da Física.

A experiência com cultura maker provém da integração desta pesquisadora na equipe gestora do IFMaker-Oficina Criativa Sul Fluminense, localizada no campus Volta Redonda do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ). Esse espaço consiste em um ambiente de prototipagem equipado com impressoras 3D, CNC de corte a laser, mesa digitalizadora, entre outros. É aberto para o desenvolvimento de projetos, inclusive educacionais, trazendo conhecimento através do movimento maker.

O ensino de eletricidade em si, assim como outras unidades temáticas, possui complicações para fazer a transposição didática para a sala de aula, sendo a principal delas a dificuldade de visualizar um conceito abstrato como o de campo elétrico (SOARES; ARTUSO, 2011). Sendo assim, o minicurso que será relatado aqui visa, também, mostrar diferentes alternativas para o professor trabalhar temas como esse. Logo, essa pesquisa foi elaborada com objetivo de evidenciar a cultura maker como aliada no processo de aprendizagem com recursos que, muitas vezes, podem estar sendo inutilizados.

## 2 Modelo Didático

## 2.1 A construção do protótipo

A ideia para projetar o protótipo da figura 2 veio a partir de um simulador chamado 'cargas e campos' disponível no Phet, um site de simuladores interativos de ciência. Onde é colocado cargas positivas e negativas à escolha, podendo ser manipuladas visando permitir a visualização do campo elétrico, como se pode observar na figura 1.

<!-- image -->

Com base nisso, foi elaborado um protótipo de campo elétrico que permite aos estudantes interagir e observar o fenômeno físico envolvido, manipulando e montando sua própria configuração de campo. O professor, por sua vez, possui a liberdade para aplicá-lo com diversas metodologias e métodos, como, por exemplo, pedir para cada um montar um diferente, ou até mesmo alternar níveis de dificuldades, além disso, o professor pode usar como demonstração.

<!-- image -->

O objeto exposto na figura 3 é uma caixa de MDF que servirá como base do campo e onde serão encaixadas as peças. Foi construída por meio de um modelo de caixa produzido pelo site boxes.py onde a autora dimensionou da forma que preferia e depois no software Inkscape de desenho vetorial adicionou os círculos que seriam os lugares para encaixe das peças. Logo em seguida a caixa foi cortada através da cortadora a laser CNC.

<!-- image -->

Já as peças representadas na figura 4, foram desenhadas no software de desenho 3D Freecad, para representar as linhas de campo e as cargas positiva e negativa. As peças encaixam em qualquer dos buracos da caixa da figura 1, logo o aluno ou o professor tem a liberdade de fazer a distribuição que quiser, consequentemente existem diversas opções de representação possíveis.

Todo o protótipo foi desenvolvido e fabricado no laboratório de prototipagem 'IF Maker-Oficina Criativa Sul Fluminense' presente no Instituto Federal do Rio de Janeiro no Campus Volta Redonda, onde a presente autora trabalhou como monitora durante vinte meses.

<!-- image -->

<!-- image -->

## 3. Metodologia

Neste trabalho foi utilizado uma pesquisa qualitativa, que segundo Flick (2008) o pesquisador busca uma investigação no local onde ocorre o problema, se preocupando com a realidade subjetiva do indivíduo, assim como tenta compreender o fenômeno.

A pesquisa foi aplicada e explicativa, visando uma melhor exploração dos tópicos abordados. Como Fleury e Costa Werlang (2016) explicitam, a pesquisa aplicada pode se concentrar em problemas presentes nas atividades das instituições, identificando-o e propondo soluções. A pesquisa explicativa, no entanto, visa identificar o porquê ocorre determinado fenômeno ou problema, aprofundando o conhecimento da realidade em torno do tópico, como explicam Raupp e Beuren (2006).

A aplicação foi na forma de minicurso, de dois encontros, direcionada a professores em formação, mais especificamente 6 alunos bolsistas do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID) do curso de licenciatura em Física, estudantes do Instituto federal do Rio de Janeiro (IFRJ) do campus Volta Redonda.

Tendo como objetivo mostrar aos estudantes de licenciatura em Física o que é e como funciona a cultura maker na educação, para poderem utilizá-la no futuro e ficarem familiarizados com essa metodologia de ensino. O minicurso foi aplicado em duas etapas: a primeira delas foi o questionário 1 e logo após uma aula expositiva de uma (1) hora para familiarizar os professores em formação com a cultura maker. Foram realizadas atividades pedagógicas através dessa cultura, assim como pontos positivos e negativos de aplicação.

A segunda etapa foi um segundo questionário e em seguida uma aula interativa de uma hora, onde os graduandos se dividiram em 2 grupos de 3 e 4 pessoas. Nesse momento foi apresentado aos mesmos o protótipo elaborado para esse trabalho e seu funcionamento, bem como foi discutido as possibilidades de aplicação. A metodologia escolhida para a realização deste trabalho foi a ABP, onde como menciona Soares e Pinto (2001), o aluno participa ativamente resolvendo um problema proposto pelo mediador ou professor, tendo total liberdade para escolher o caminho que usar para resolvê-lo. O objetivo, aqui, era compreender como os alunos do minicurso entenderam o que foi ministrado e como pretendem aplicar o protótipo demonstrado.

Como ferramenta de avaliação do minicurso, foram avaliados as soluções do problema proposto: 'como aplicar este protótipo de campo elétrico na sala de aula?', quantos chegaram a uma solução e se a aula elaborada possuía ensino através da

cultura maker mesmo sem a pergunta induzi-la, também será avaliado se através deste protótipo feito em um ambiente de inovação eles conseguiram propor uma aplicação com metodologias ativas diversificadas.

Como segunda avaliação, os alunos responderam dois questionários, um antes da aula expositiva e outro após, visando ter um maior panorama dos conhecimentos prévios e depois o que aprenderam com o minicurso. Os questionários, segundo Hill e Hill (1998), possibilitam a construção elaborada dos resultados com base nos objetivos da pesquisa, facilitando a análise.

Para analisar os dados das avaliações, foi utilizado o relato de experiência analisando as respostas dos alunos de ambos os questionários e solução ao problema proposto, por meio de gráficos, comparações e conexão ao tema.

## 4. Relato da aplicação e resultados

## 4.1 A aplicação

No primeiro dia de minicurso foi aplicado o questionário 1, onde os alunos foram numerados e questionados sobre seus conhecimentos prévios acerca da cultura maker, se já desenvolveram atividades com metodologias ativas e como foram tais ações.

No mesmo dia, a presente autora ministrou uma aula sobre cultura maker no ensino de Física, com base na pesquisa da autora. Eles foram apresentados ao movimento maker, suas aplicações no ensino e práticas pedagógicas, além de exemplos práticos de como aplicá-la. As fotos da aplicação desta etapa estão apresentadas na figura 5.

<!-- image -->

<!-- image -->

Na semana seguinte, em um segundo momento com os 6 alunos, eles foram apresentados ao protótipo de campo elétrico relatado na seção 2.1 do presente artigo, como ele foi idealizado e criado, além de exemplos de como ele funciona. Após essa apresentação, eles foram divididos em 2 trios, onde eles tinham que resolver um problema: 'como elaborar uma aula utilizando este protótipo?'.

Com a possibilidade de pegar o protótipo e manuseá-lo para testar ideias, ambos os grupos debateram, apresentando diferentes ideias, sobre qual seria a melhor solução, respondendo em uma ficha de proposta de aula. Apesar da diferenciação e utilização de metodologia ativa, foi observado que os grupos ainda tendem ao método tradicional.

Por fim, eles responderam um segundo questionário, onde o objetivo era identificar o que aprenderam nos dois dias de aplicação. Com perguntas semelhantes as do primeiro questionário, o segundo também trouxe outra perspectiva, para que eles pensassem em como utilizariam o que aprenderam.

## 4.2 Resultados

No decorrer da aplicação do trabalho os alunos foram enumerados de 1 a 6, tendo em vista uma melhor observação dos resultados. A pergunta 'Você sabe o que é cultura maker ou maker education?' foi feita em ambos os questionários. O pré-aplicação evidenciou os seguintes resultados apresentados na figura 6.

Apesar de alguns terem respondido conhecerem, ambos os alunos que responderam 'sim' tiveram ideias rasas sobre a cultura, dizendo ser o ensino a partir de tecnologias, tendo um deles citado modelagem 3D e o outro dando uma explicação mais geral. Logo, apesar de terem uma ideia relativa, não sabiam de fato o que envolve o movimento maker, ligando apenas aos equipamentos. Porém, no segundo questionário todos os 6 alunos responderam saberem o que era e a maioria descreveu corretamente.

No primeiro questionário os alunos foram indagados se já aplicaram uma atividade com o aluno sendo ativo no processo de ensino aprendizagem, 5 alunos de 6 descreveram que sim. A maioria relacionou com experimentos, outros a experiências pessoais em outro âmbito, como quebra-cabeças educacionais. Logo, a maioria acredita ter aplicado atividades com metodologias ativas, porém apenas 2 de 5 relataram atividade que o educando faça algo e não só observe o professor elaborando.

No questionário 2 foi feita uma pergunta sobre a utilização de cultura maker em sala de aula. Apesar da maioria seguir a ideia de experimentação como mostra a figura 6, também houve outras ramificações, como gamificação onde o professor em formação '4' destacou pensar em jogos onde o professor auxilia o aluno na criação de regras envolvendo a disciplina, já o '5' pensou em elaborar uma atividade com criação de maquetes sobre a matéria, evidenciando criatividade e inovação.

Ainda sobre o gráfico da figura 6, os professores em formação que descreveram experimentos colocaram seus futuros alunos como protagonistas, onde o professor seria um mediador e um guia para tais atividades. Já a discente '6' que propôs aulas com resolução de problemas, escreveu que os alunos resolveriam seus problemas a partir da criação.

No final do segundo questionário houve um levantamento se os presentes alunos pretendiam utilizar a cultura maker em seu futuro profissional, pedindo uma justificativa. Todos reagiram positivamente ao movimento, dizendo que utilizarão. As justificativas variavam, 4 alunos evidenciaram a cultura como uma excelente alternativa para interessar os alunos, a aluna '5' destacou a importância deste estímulo em um contexto pós-pandêmico que nos encontramos, já o discente '6' diz que esse método pode trazer uma aprendizagem significativa.

O graduando '2', evidenciou a possibilidade diversa de se aplicar a cultura maker, logo teria diversas maneiras e oportunidade de executá-la, a cursista '1' diz que o processo deixaria o aluno ativo na aprendizagem, o que promoveria também uma interação. Por fim, a aluna '4' colocou que com esse movimento é possível uma melhor visualização dos conceitos ensinados.

Consoante as respostas, pode-se observar que há diversas interpretações e ideias do porquê a cultura maker pode ser relevante para a sala de aula. Foi evidenciado por eles que seria positivo para seus futuros alunos aplicar além da gama variada de possibilidades para aulas que eles enxergaram. É importante ressaltar que todos os estudantes do minicurso, por estarem no PIBID, têm contato com alunos e já aplicam atividades em campo.

Na aplicação da resolução de problemas, os dois grupos foram divididos da seguinte forma: Grupo 1 - alunos 1,2 e 6; grupo 2 - alunos 3,4 e 5. O primeiro grupo colocou como proposta de aula a aplicação da metodologia de resolução de problemas, onde se dividiram em pequenos grupos e utilizariam o protótipo montável para resolver problemas propostos no quadro. Já no grupo 2, elaboraram uma proposta a partir da utilização do modelo como auxílio nas resoluções de exercícios teóricos.

<!-- image -->

Ambos os grupos pensaram em propostas onde o aluno tem um papel ativo no processo, mesmo que um deles tenha direcionado para resolução de exercícios, ainda assim usaram o protótipo como ferramenta para o aluno conseguir manualmente elaborar as respostas dos exercícios.

Conforme indicam os resultados apresentados acima, uma proposta na qual os participantes puderam ter contato direto com um protótipo feito a partir da cultura maker, sendo desafiados a pensar uma aula a partir de um problema prático, com uso dele, os fez compreender melhor o contexto e proposta do projeto, conforme as ideias de Dewey (Santos, Oliveira e Paiva, 2022). Pode-se dizer que o grupo aprendeu fazendo e pode pensar em propostas de ensino na qual seus alunos têm o pensamento reflexivo estimulado a partir de problemas concretos (Dewey, 1910), sendo a cultura maker um novo ferramental para auxiliá-los (Paula, Oliveira, Martins, 2019).

## 5. Conclusão

Neste trabalho buscou-se fazer o uso de um protótipo para ensino de Campo Elétrico visando avaliar e ligar à cultura maker, contribuindo para a formação do professor de Física. Visualizando os conhecimentos prévios e depois apresentando a maker education junto ao modelo, pode-se observar como os estudantes absorveram o conteúdo.

Conforme os resultados demonstrados, os graduandos não tinham um conhecimento prévio claro sobre o que é a cultura maker, ou até mesmo em como poderia ser aplicada no ensino de Física. Mas, após uma aula expositiva, eles tiveram uma ideia mais precisa sobre, podendo correlacionar ao seu futuro profissional.

Foi observado, também, que o protótipo criado com o propósito de ligar o ensino de Física com essa cultura, foi bem recebido pelos licenciandos, que ficaram curiosos e pensaram em aulas diferenciadas para aplicação. Com isso, é possível visualizar que quando os graduandos têm acesso em sua formação à cultura maker, eles podem relacionar aos seus conhecimentos já adquiridos. Este trabalho trouxe uma perspectiva sobre utilizar o movimento maker como ferramenta para fins deste objetivo. Já que após terem contato com o que é e como utilizar, todos os licenciandos tinham ideias próprias de como empregar em seu futuro profissional.

Assim, o trabalho alcançou resultados claros sobre como a cultura maker pode ser uma ferramenta para o ensino de Física, aliando-se ao fato de se mostrar positivo na formação do professor. Entretanto, é importante ressaltar que, apesar disso, o ensino através do movimento maker é um processo gradual tanto em sala de aula quanto no decorrer da formação de um professor de Física, já que apesar dos graduandos do minicurso trazerem ideias onde o aluno é protagonista do processo, eles tendem de certa forma ao ensino tradicional.

## Referências

FLEURY, M. T. L.; WERLANG, S. R. Pesquisa aplicada: conceitos e abordagens. Anuário de Pesquisa GVPesquisa , 2016.

FLICK, U. Introdução à pesquisa qualitativa-3 . [S.l.]: Artmed editora, 2008.

HILL, M. M.; HILL, A. A construção de um questionário. Dinâmia, 1998.

PAULA, B. B.; OLIVEIRA, T.; MARTINS, C. B.. Análise do uso da Cultura maker em contextos educacionais: revisão sistemática da literatura. RENOTE , v. 17, n. 3, p. 447-457, 2019.

RAUPP, F. M.; BEUREN, I. M. Metodologia da pesquisa aplicável às ciências. Como elaborar trabalhos monográficos em contabilidade: teoria e prática. São Paulo: Atlas , p. 76-97, 2006.

SANTOS, J. A.; OLIVEIRA, G. S.; PAIVA, A. B. O Pensamento Educacional De John Dewey. Cadernos da FUCAMP , v. 21, p. 52, 2022.

SOARES, M. T. C.; PINTO, N. B.. Metodologia da resolução de problemas. Reunião ANPEd , 2001.

SOARES, M. V.; ARTUSO, A. R.. Campo elétrico-uma investigação sobre compreensão, definição e abordagem. XIX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF , 2011.

DEWEY, J. How We Think. Boston : Heath, 1910.