Ensino de Física por Investigação: Um Relato de Experiencia do Uso do Laboratório Aberto

## Ensino de Física por Investigação: Um Relato de Experiência do Uso do Laboratório Aberto

## Yan Henrique dos Santos 1 , Luiz Marcelo Rebuá Thomaz Moreno 2 , Daiara Dyba 3 , Marcos Brown Gonçalves 4

1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), yanhenrique105@gmail.com

2 UTFPR, luizmoreno@alunos.utfpr.edu.br

3 UTFPR, daiaradyba@gmail.com

4 DAFIS/UTFPR, marcosb@utfpr.edu.br

## Resumo

Com o crescente desinteresse dos alunos em relação à Física, especialmente quando são utilizadas abordagens tradicionais em sala de aula, torna-se cada vez mais essencial introduzir novas estratégias didáticas que possam renovar e dinamizar o ambiente educacional no Ensino de Física. Desta forma, este trabalho tem como objetivo observar como o Laboratório Aberto, baseado no Ensino por Investigação, afeta no engajamento e interesse em alunos do Ensino Médio que participaram das aulas do projeto Perdendo o Medo das Exatas. Foram abordados dois temas distintos da Física: Espectroscopia Óptica e Circuitos Elétricos, aplicados ao longo de quatro encontros. Utilizando os seis momentos do Laboratório Aberto para o desenvolvimento e planejamento das atividades. Os resultados observados indicam que o método utilizado foi bem recebido pelos alunos, onde demonstraram grande participação e empenho no desenvolvimento das atividades. Desta forma, a ferramenta, além de ser agradável aos estudantes, apresenta efeitos motivadores, incentiva o aprendizado ativo e desenvolve a prática científica, contribuindo para uma mudança significativa na percepção sobre a Física.

Palavras-chave : Ensino por Investigação, Ensino de Física, Ensino Médio.

## Introdução

Diante de um cenário de alunos com apatia e falta de interesse em Física em ambientes onde prevalecem metodologias e abordagens tradicionais, surge a necessidade de propor novas estratégias didáticas que mudem a dinâmica da sala de aula e, assim, resultem em um ensino em que os alunos consigam desenvolver autonomia e tomar decisões, desta forma, o ensino por investigação surge como uma ferramenta para ajudar a mudar a percepção dos estudantes em relação ao seu aprendizado (MOURÃO, 2018). Isso não significa que as abordagens tradicionais devam deixar de ser aplicadas, mas que podem ser aprimoradas com a elaboração de outras metodologias.

Brito (2016) expõe a crença de que a motivação dos estudantes, em relação a determinados temas, é uma característica intrínseca, não tendo nada ao alcance do professor para mudar isso. Entretanto, segundo Wilsek e Tosin (2009), o ensino por investigação, além de proporcionar aspectos sobre a natureza da ciência, expondo aos estudantes como acontecem descobertas científicas, também atua como agente motivador, incentivando-os à pesquisa, descoberta, debate e reflexão de seus atos.

Dessa forma, este trabalho é um relato de experiência que contempla uma sequência didática de quatro aulas que abordam dois temas distintos da Física: Espectroscopia Óptica e Circuitos, com o objetivo de analisar como o uso do ensino por investigação pode ser um agente impulsionador de engajamento e interesse dos

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

estudantes nestes temas. Estas aulas foram aplicadas no projeto de extensão 'Perdendo o Medo das Exatas' (DOS SANTOS, GONCALVES, 2023). Este projeto é destinado a estudantes do Ensino Médio público de Curitiba que possuem dificuldade ou desinteresse nas disciplinas de exatas. As aulas são ministradas nas salas da UTFPR e utilizam abordagens lúdicas e inovadoras, fugindo dos métodos tradicionais de ensino. Também houve participação do Programa de Educação Tutorial de Engenharia de Computação da UTFPR (PETECO, 2018) para a elaboração da aula do tema de Circuitos Eletrônicos.

## O ensino por investigação

Segundo Mumford e Lima (2007), o ensino por investigação é uma estratégia inovadora de diversificação didática na qual o estudante é colocado como foco do processo de aprendizagem, confrontando o modelo diretivo. Nessa abordagem o professor é responsável por criar um ambiente adequado para aplicação do método, devendo ele dar condição de exploração de saberes prévios aos seus alunos e capacitá-los a discutir com seus colegas, a fim de criar conhecimento espontâneo (CARVALHO, 2022).

Para Mourão (2018), o sucesso na aplicação do ensino por investigação está na criação de problemas que realmente interessem aos estudantes e que estejam conectados aos seus objetivos de aprendizado. Afinal, criando problemas que afloram o imaginativo do estudante, ele mostra-se mais engajado no processo de construção de seu conhecimento, resultando em maior qualidade motivacional (CLEMENT, CUSTÓDIO E ALVES, 2015).

Como proposta de aplicação Carvalho apresenta em 2014 o modelo educacional 'Laboratórios Abertos'. O método é constituído por seis etapas, sendo a primeira a formulação da Questão a ser Respondida, onde se define o problema a ser explorado, seguida pelo Levantamento de Hipóteses, onde os alunos propõem possíveis explicações. Na sequência, inicia-se a etapa de Elaboração do Plano de Trabalho, devendo o estudante organizar as etapas da investigação e a etapa de Montagem do Experimento e a Coleta de Dados, onde são obtidas as informações necessárias. Por seguinte, a etapa de Análise dos Dados visa interpretar os resultados e, finalmente, a etapa de Conclusão é realizada, na qual os alunos avaliam as hipóteses e reflexões são geradas sobre o aprendizado adquirido.

## Preparação e Concepção das Atividades

No total foram aplicados dois temas diferentes, em relação ao conteúdo de física, em quatro aulas distintas, uma por semana, com aproximadamente uma hora de duração. Cada tema foi tratado em duas aulas consecutivas. Na primeira aula de cada tema foi apresentada a introdução e o desenvolvimento teórico do tema. Já na segunda aula ocorreu o Laboratório Aberto, separando os alunos em grupos de até quatro estudantes para desenvolver a atividade.

Em todas as aulas de Laboratório Aberto, foram seguidos os seis momentos propostos por Mourão (2018). A etapa "Questão a Ser Respondida/Proposta do Problema" consistia em uma pergunta previamente elaborada e apresentada aos estudantes como ponto de partida para suas investigações. No "Levantamento de Hipóteses", uma pergunta orientadora também era pré-selecionada pelos professores, mas só era apresentada aos alunos caso o debate se afastasse do foco planejado. A "Elaboração do Plano de Trabalho" e a "Montagem do Arranjo Experimental e Coleta de Dados" foram conduzidas sob a orientação dos

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professores, que guiavam os estudantes em cada etapa. Já a "Análise dos Dados" era realizada pelos próprios alunos, com suporte dos professores, que ofereciam orientação sobre como proceder. Por fim, a "Conclusão" ocorria em forma de debate entre os estudantes e o professor, durante o qual as análises dos dados eram apresentadas e comparadas com as dos outros grupos, a fim de se chegar a uma conclusão coletiva.

Nos próximos capítulos será abordado mais aprofundadamente como foi a elaboração das aulas de laboratório aberto.

## Aulas

O primeiro tema abordado foi Espectroscopia Ótica. A Tabela 1 expõe como foi o planejamento da aula baseando-se nos seis momentos do Laboratório Aberto.

Quadro 1: Planejamento aula de Laboratório Aberto de Espectroscopia.

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Figura 1: Espectro de emissão da lâmpada coletado utilizando um celular.

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Fonte: O autor

O segundo tema abordado foi sobre Circuitos Elétricos. A Tabela 2 expõe como foi o planejamento da aula baseando-se nos seis momentos de um Laboratório Aberto.

Quadro 2: Planejamento aula de Laboratório Aberto de Circuitos elétricos.Fonte:

O autor

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Figura 2: Esquema do circuito montado pelos alunos.

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Fonte: O autor

## Resultados e Discussão

Primeiramente foi trabalhado com os estudantes as aulas da Espectroscopia Óptica. Foi observado a participação de todos os alunos durante a apresentação do conteúdo, montagem do espectroscópio caseiro e na observação da lâmpada para coleta de dados (Figura 3).

Figura 3: Momento da montagem do equipamento (esquerda) e observação da lâmpada (direita).

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Fonte: O autor

Após a fase de montagem e coleta de dados, foi realizada a análise dos espectros obtidos, sendo que os alunos deveriam identificar o elemento químico presente na lâmpada, comparando os espectros coletados com os de outros elementos da tabela periódica. Todos os estudantes participaram ativamente, demonstrando grande interesse em descobrir o elemento por meio de debates entre si para chegar a uma conclusão.

Posteriormente, os alunos foram introduzidos ao tema de Circuitos Eletrônicos. Observou-se um comportamento semelhante ao das aulas de espectroscopia, com muita interação e grande entusiasmo na construção dos circuitos (Figura 4). Além disso, os estudantes participaram intensamente na coleta de dados após a montagem do circuito elétrico, evidenciando um forte engajamento ao longo de toda a atividade."

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Figura 4: Momento da montagem do circuito (direita) e exposição teórica do conteúdo (esquerda).

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Fonte: O autor

O segundo momento desta atividade foi dedicado à resolução de exercícios, tanto abertos quanto de múltipla escolha, relacionados à Lei de Ohm. Observou-se um grande interesse por parte dos alunos em resolver o questionário proposto. Além de realizarem pesquisas e debates entre si na busca pelas respostas, os estudantes também consultaram frequentemente os professores voluntários presentes para esclarecer dúvidas sobre o conteúdo.

## Considerações Finais

De acordo com o comportamento observado dos alunos, os resultados indicam que o uso do Laboratório Aberto como agente motivador cumpriu de maneira adequada seu papel. Além disso, sua atuação foi mais abrangente do que o esperado, promovendo também o incentivo ao debate e à reflexão, como foi observado principalmente no momento que os alunos tentam descobrir qual era o elemento da lâmpada na aula de espectroscopia, um resultado alinhado com as concepções defendidas por Wilsek e Tosin (2009).

A partir das Observações, é possível afirmar que o uso do Ensino por Investigação, utilizando o Laboratório Aberto, teve um impacto altamente positivo na motivação e no desenvolvimento de práticas científicas entre os estudantes, com uma aceitação extremamente positiva. Assim mostrando como a implementação de metodologias ativas pode afetar positivamente o interesse dos estudantes.

Este estudo apresenta os resultados da aplicação da metodologia de Ensino por Investigação, com o uso do Laboratório Aberto como recurso pedagógico, em um contexto específico: estudantes do Ensino Médio público do estado do Paraná, na cidade de Curitiba, que demonstram aversão às disciplinas de ciências exatas. É importante ressaltar que os resultados obtidos podem diferir em outros contextos.

## Referências

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MOURÃO, M. F., &amp; SALES, G. L. . O uso do ensino por investigação como ferramenta didático-pedagógica no ensino de Física . 2018. Experiências em Ensino de Ciências, 13(5), 428-440.

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WILSEK, M. A. G., &amp; TOSIN, J. A. P. . Ensinar e aprender ciências no ensino fundamental com atividades investigativas através da resolução de problemas . 2009 Portal da Educação do Estado do Paraná, 3(5), 1686-1688. .

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RODRIGUES, B. A., &amp; BORGES, A. T. . O ensino de ciências por investigação: reconstrução histórica . 2009. Anais do XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 1-12.

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LIMA, M. S. L., &amp; PIMENTA, S. G. . Estágio e docência . 2018. Cortez Editora.

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DOS SANTOS, Y. H.; GONCALVES, M. B. . Perdendo o Medo das Exatas . 2023. In: XII Seminário de Extensão e Inovação, Ponta Grossa. ANAIS DE PUBLICAÇÃO. Jardim Goiás, Goiânia: Zoe. Ed. Metropolitan Tokyo, 2023.

PETECO. Programa de Educação Tutorial de Engenharia de Computação . 2018. Meta: Instagram.

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