UMA SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA NO ENSINO SUPERIOR: A IMPORTÂNCIA DA VIVÊNCIA DA ABORDAGEM PARA PROFESSOR EM FORMAÇÃO

## UMA SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA NO ENSINO SUPERIOR: A IMPORTÂNCIA DA VIVÊNCIA DA ABORDAGEM PARA PROFESSOR EM FORMAÇÃO

José Henrique Piãotquewicz 1 , Ivanilda Higa 2 , Karine Karsten 3

1 UFPR/PPGE/GEPCED-CN, bolsista PROEX/CAPES, jose.henrique@ufpr.br 2 UFPR/DTPEN/PPGE/GEPCED-CN, ivanilda@ufpr.br 3 UFPR/DTPEN/PPGE/GEPCED-CN, karstenkarine@ufpr.br

## Resumo

No presente trabalho descrevemos a implementação de uma Sequência de Ensino Investigativa (SEI) com alunos de uma disciplina de Metodologia e Práticas para o Ensino de Física que teve como objetivo o ensino dos fundamentos teórico-metodológicos do Ensino por Investigação por meio de atividades experimentais. Para tal, propiciamos aos alunos participantes diferentes experiências em atividades mais e menos estruturadas, oferecendo-lhes, gradualmente, um maior grau de liberdade intelectual. Uma das atividades foi estruturada em torno de uma situação-problema, possibilitando aos alunos a vivência enquanto sujeitos aprendizes sob a abordagem investigativa, buscando um rompimento com a forma que o ensino tradicionalmente ocorre. Ao final da sequência foi possível o estabelecimento de comparações, relações, intenções e características das atividades realizadas, verificando de forma contextualizada elementos fundantes da abordagem. As atividades em questão contemplaram a realização de um experimento diretivo, a resolução de um problema aberto e a elaboração e apresentação de uma SEI. Com isso, reforçamos elementos e atitudes necessárias por parte do educador que escolhe tal abordagem, bem como ancoramos suas características em algo tangível ao aluno, não nos restringindo à leitura e discussão de artigos de referência.

Palavras-chave : Ensino por Investigação; formação inicial, metodologia de ensino.

## A importância Ensino de Ciências por Investigação na Educação

## Básica

Ao entrar em sala de aula para desenvolver sua prática profissional, o professor é confrontado com um questionamento aparentemente trivial, mas que possui inúmeras camadas permeadas de intencionalidade, objetivos e planejamento: "como ensinar?". No entanto, para responder "como ensinar?", deve-se refletir sobre para que ensinar, ou seja, qual a finalidade que o educador tem com o ensino que ele visa proporcionar aos seus alunos.

A escola tem o seu espaço como um local considerado privilegiado para o ensino. Define-se a escola como o espaço educacional do Ensino Básico, sendo sua finalidade a formação de brasileiros para que, ao final do seu percurso formativo, o sujeito tenha capacidade para exercício pleno de sua cidadania (Brasil, 1988); assim sendo, o próximo questionamento que emerge é "de que forma o ensino de Física pode contribuir para a formação do cidadão?". O ensino de ciências, não apenas a Física enquanto componente curricular, contempla a forma de pensar cientificamente: questionar, buscar, pesquisar, testar e investigar. A investigação científica faz parte de um corpo de conhecimento que nos auxilia na construção de novos

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

conhecimentos, compreensão de fenômenos e na forma de compreender o mundo ao qual pertencemos. Evidencia-se, então, a viabilidade do ensino sob uma perspectiva investigativa como alternativa que favorece o desenvolvimento do sujeito sob aspectos conceituais de forma crítica, colocando-o para refletir sobre a sociedade e seu envolvimento com ela; diante da importância da investigação, volta-se ao questionamento inicial, 'como ensinar?' porém, com a adição de um novo termo: 'como ensinar investigativamente?'

- O Ensino por Investigação (EnCI) é caracterizado como uma abordagem didática centrada no aluno, na qual o professor passa a ter atitudes que visam guiar o aluno num processo de construção do conhecimento em conjunto com a turma, caracterizando-se como uma abordagem socioconstrutivista (Gaspar, 2009; Bunterm et al. , 2014; Sasseron, 2015) com intuito de desenvolvimento da sua autonomia.

É um trabalho em parceria entre professor e estudantes. Uma construção de entendimento sobre o que seja a ciência e sobre os conceitos, modelos e teorias que a compõem; nesse sentido, é uma construção de uma nova forma de vislumbrar os fenômenos naturais e o modo como estamos a eles conectados e submetidos, sendo a linguagem uma forma de relação com esses conhecimentos e também um aspecto a ser aprendido. (Sasseron, 2015, p. 58).

Ao exercer tal trabalho, o professor deixa de agir como um transmissor de conhecimento e afasta-se do ensino tradicional 1 (Diniz-Pereira, 2000), o que resulta em uma alteração de modelo de ensino de "o que queremos que os alunos saibam, e o que eles precisam fazer para aprendê-lo", para "o que queremos que os alunos sejam capazes de fazer, e o que eles precisam saber para fazê-lo" (Duschl; Grandy, 2007), e isso se dá por meio do estabelecimento de um espaço de interação entre alunos e o material de estudo em um lugar seguro para que o estudante participe sem medo de errar; "isso é dar liberdade intelectual aos alunos" (Carvalho, 2018, p. 767).

Esta abordagem proporciona aos alunos uma melhor apropriação da sua aprendizagem e permite-lhes navegar ativamente pelos caminhos para uma maior compreensão, maior motivação, melhores atitudes em relação ao esforço científico e crescimento da sua autoestima e da sua capacidade de lidar com novos dados num mundo cada vez mais complexo. (Bevins e Price, 2006, p.19, tradução nossa).

- É precisamente na não-trivialidade de um ensino fundamentado em tal perspectiva que se evidencia a necessidade de formação do professor para tal atuação. As nuances que fazem com que o Ensino por Investigação se configure como uma abordagem versátil, sob a qual inúmeras ferramentas e recursos podem ser utilizadas pelo educador, são as mesmas que a tornam complexa e de necessário estudo teórico-prático ao longo da formação profissional. Neste sentido, apresentamos um relato de implementação de uma Sequência de Ensino Investigativo cujo objetivo foi utilizar a si mesma como ferramenta de contextualização para a conceituação do Ensino por Investigação em um curso de Licenciatura em Física.

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## Metalinguagem: uma Sequência de Ensino Investigativo para ensinar o Ensino por Investigação

Conforme acima descrito, o trabalho aqui relatado foi desenvolvido em um curso de Licenciatura em Física de uma universidade federal, em uma disciplina de metodologias e práticas para o ensino de Física. A implementação da proposta contou com a participação de 13 alunos agrupados em trios e quartetos, ocorrendo ao longo de três encontros, cada um deles durando 4 horas-aula. A SEI foi construída em torno do tópico de eletrostática, envolvendo diferentes atividades de cunho experimental para serem desenvolvidas pelos alunos, sendo estas com diferentes graus de liberdade intelectual (Carvalho, 2018), partindo de uma atividade com grau II, passando por outra atividade com duas etapas de grau IV e concluindo com a elaboração, apresentação, discussão e revisão de uma SEI pelos próprios alunos.

## Atividade 1: Confecção de um Eletroscópio - Grau de liberdade II:

Para a atividade de grau II, a qual deu início à SEI, solicitou-se aos alunos a confecção de um pêndulo eletroscópico. Para tal, foram fornecidos os materiais, um roteiro experimental e instruções de coleta de dados e redação de observações realizadas quando o aparato foi aproximado de um gerador de Van de Graaff. O objetivo da atividade em questão era a montagem, verificação de funcionamento e descrição do que foi observado para posterior conceituação por parte do professor. Por ser a primeira das atividades da sequência, os alunos partiram para a sua realização sem questionamentos adicionais, uma vez que, conforme relatado por eles mesmos, a atividade muito se aproximava do que era muitas vezes feito na disciplina de Física Experimental, componente curricular do curso. Além disso, a familiaridade com experimentos diretivos ao longo das suas trajetórias acadêmicas não produziu estranheza com a proposta levantada, embora, pela personalidade inquisitiva de alguns alunos, eles exploraram diferentes configurações experimentais para melhor compreender o funcionamento do aparato, indicando elementos iniciais da investigação enquanto prática pedagógica.

## Atividade 2: Proposição de um desafio - Grau de liberdade IV:

Esta atividade 2 foi composta de 2 etapas.

A etapa (a) corresponde ao início desta segunda atividade experimental, idealizada com vistas a um grau de liberdade intelectual IV, deu-se por meio da proposição de um problema aos alunos, enunciado na forma de desafio. O evento que aqui destacamos faz parte de uma pesquisa maior, compondo parte da dissertação de mestrado do primeiro autor. A proposta foi elaborada com base na atividade idealizada para o ensino básico por Berto et al . (2023), e complexificada de modo a apresentar-se como desafiadora para os alunos do Ensino Superior. Além disso, ela foi adaptada para contemplar os elementos a serem posteriormente elaborados, discutidos e conceituados pelos pesquisadores em conjunto com a turma sobre as atividades investigativas.

Tomou-se especial cuidado para que todos os alunos compreendessem o que foi solicitado, bem como compreendessem os limites do experimento e formas de realização que não seriam aceitas. O problema em questão foi enunciado da seguinte forma: "como podemos fazer com que um palito de fósforo gire 90º em seu próprio eixo, sem encostar ou interferir diretamente sobre o objeto?", e tendo em vista o objetivo de contextualização por meio da eletrostática, elencamos alguns

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limitadores para a resolução da situação, como não ser permitido assoprar o palito, empurrar com outro objeto, entre outros. Uma vez que todos os alunos concordaram a respeito da compreensão da situação, foram distribuídos kits experimentais 2 para cada grupo com diversos materiais que poderiam ou não ser úteis na confecção de um arranjo experimental, cabendo aos alunos o levantamento de hipóteses e desenvolvimento de um plano de trabalho para resolução do problema. Com o objetivo de compreender o percurso metodológico adotado por cada grupo, solicitou-se aos alunos que registrassem suas hipóteses (e discordâncias), observações, planos de trabalho e quaisquer outras coisas que julgassem pertinentes em um diário experimental individual, mas sem detalhamento da estrutura que tal diário deveria seguir, apenas com a orientação de que anotassem o que achassem interessante relatar.

Essa etapa da atividade foi marcada por um aumento no nível sonoro do ruído em sala de aula, indicando que os alunos estavam debatendo, analisando, construindo e testando aparatos em busca da solução para o problema. Enquanto isso ocorria, os professores circulavam pela sala, visitando os grupos, perguntando de que forma os testes estavam ocorrendo e lançando algumas perguntas adicionais com o intuito de provocação, porém sem indicar um caminho claro para a solução. Tal estratégia resultou em aparatos completamente diferentes construídos por cada grupo, e, embora tenhamos tentado limitar a situação para englobar o uso da eletrostática, diferentes grupos buscaram amparo em outras áreas da Física, como a mecânica e a termodinâmica para atingir o objetivo.

Na etapa (b), após essa solução apresentada pelos alunos, os grupos foram reorganizados de forma que cada licenciando foi colocado em contato com novos colegas, não repetindo integrantes em nenhum dos novos grupos formados. Feito isso, uma nova pergunta foi posta: "de que forma podemos otimizar o experimento para conseguirmos o resultado desejado da forma mais eficiente possível, talvez conseguindo uma rotação maior?", unida à remoção de alguns itens do kit experimental, buscando, sem explicitar aos alunos, nichar ainda mais as possibilidades de resolução para o campo da eletrostática. O movimento de interpolação dos estudantes fez com que, uma vez solicitada a otimização do resultado obtido na etapa anterior, eles pusessem-se a discutir de que forma resolveram a situação no seu grupo de origem, tentando encontrar, combinar ou elaborar novas formas de resolução com base nos conhecimentos previamente adquiridos, evidenciando o caráter epistêmico e social da construção do conhecimento em atividades investigativas.

Uma vez que, na etapa anterior, apenas um dos grupos havia respondido à situação problema por meio da eletrostática, uma vez dissolvido e dispersos em novos grupos, todas as equipes recém formadas gravitam em torno do aprimoramento do plano de trabalho elencado por essa equipe original. Assim sendo, observamos grande semelhança nos experimentos desenvolvidos para a etapa de otimização dos resultados. Os alunos foram então, na etapa (c), convidados a expor os seus planos de trabalho, observações, tentativas frustradas e frutíferas, e buscando refletir sobre o que levava a tal comportamento do palito, o que resultou, conforme esperado, em um grande debate envolvendo a sala inteira, a partir do qual os professores elencaram tópicos na fala dos próprios alunos para

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elaborar a conceituação teórica dos processos de eletrização, que era a motivação teórica desta fase da SEI.

No entanto, resgatamos o que foi relatado anteriormente no trabalho ao afirmarmos que o ensino de Física não era o objetivo da sequência, mas sim um elemento para contextualização para o ensino de elementos e fundamentos teórico-metodológicos da abordagem investigativa. Desta forma, na próxima etapa (d), que também ocorreu de forma colaborativa com todos os alunos, foi estabelecida uma comparação entre a primeira atividade feita pelos grupos, roteirizada e diretiva, e a segunda atividade, com maior dinamicidade, participação dos alunos, socialização do conhecimento e elaboração coletiva dos conceitos científicos. Primou-se neste momento pela não-utilização do termo "investigação" (ou semelhantes), uma vez que se esperava que surgissem organicamente na fala dos próprios estudantes, o que de fato aconteceu.

Tendo tais comparativos estabelecidos, passou-se à etapa (e): elaboração conceitual do Ensino por Investigação; onde os professores apresentaram os referenciais que fundamentam a abordagem, conceitos que são baluartes na prática investigativa e a conceituação do EnCI como abordagem, e o motivo para tal. Isso se deu por meio da leitura prévia dos estudantes do trabalho de Carvalho (2018), com o auxílio de slides e do quadro para melhor visualizar e compreender as relações que vinham sendo estabelecidas.

## Atividade 3: Elaboração de uma SEI pelos licenciandos:

Seguindo na direção que previamente defendemos, de que os alunos devem vivenciar os diferentes aspectos de uma abordagem didática para poderem, posteriormente, implementá-las com maior apropriação, concordamos com os autores Carvalho e Gil-Pérez (2011, p. 41):

Isso obriga que as propostas de renovação sejam também vividas, vistas em ação: somente assim torna-se possível que estas propostas tenham efetividade e que os futuros professores (ou aqueles que estão já em exercício) rompam com a visão unilateral da docência recebida até o momento.

Neste sentido, além da vivência como alunos que aprendem sob o ensino por investigação, faz-se pertinente a experiência de elaboração de uma Sequência de Ensino Investigativa para que os alunos vejam o outro lado da moeda, e possam elaborar atividades com perspectivas do EnCI agora que possuem o conhecimento de como ele é recebido e desenvolvido pelos alunos e com os alunos. Por isso enfatizou-se ao longo de toda a implementação a mudança de caráter do professor no sentido de tornar-se um orientador do percurso a ser trilhado pelos alunos, com perguntas realizadas, problemas levantados e provocações propostas aos grupos. Tais elementos foram indispensáveis para a elaboração das sequências por parte dos licenciandos, que buscaram contemplar em seus planejamentos não apenas o que se esperava que os alunos fizessem, mas principalmente as atitudes do professor que iriam ao encontro de possibilitar tais ações por parte dos alunos.

A elaboração de tais SEIs foi a atividade de encerramento da nossa própria sequência, porém não foi marcada pela simples atribuição da tarefa e posterior entrega. Ao invés disso, fornecemos aos alunos materiais de leitura complementar, contendo textos de referência que abordam os pressupostos teórico-metodológicos

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que orientam a prática investigativa, solicitamos aos alunos que, ao invés de elaborarem uma atividade completamente inédita, buscassem um experimento diretivo em artigos, repositórios ou até mesmo livros e apostilas, e os adaptassem para a abordagem investigativa. Além disso, propomos uma entrega com prazo estendido, para que o tempo, enquanto fator limitante para o desenvolvimento do trabalho, não se caracterizar como um problema contundente, haja vista a quantidade de trabalhos que são usualmente atribuídos aos alunos e a complexidade da elaboração de uma SEI.

## Atividade 4: banca de apresentações das SEI's:

Desta forma, após a elaboração inicial dos alunos, os professores realizaram uma correção inicial, apontando elementos a serem aprofundados e aprimorados, correções a serem feitas, e questionamentos postos para fomentar a discussão possível por meio do que o aluno propunha com a sua SEI. Além disso, os alunos elaboraram uma apresentação sobre a sua sequência, quais seus objetivos, recursos, ferramentas e caminho metodológico a ser seguido, e a intencionalidade por trás das diferentes ações atribuídas ao professor, e apresentaram para a turma e professores, que assumiram o papel de uma banca examinadora para indicação de pontos passíveis de revisão. Foi oportunizado aos licenciandos que faltaram no dia da banca realizarem seus comentários de forma escrita, a seguir apresenta-se um dos exemplos dessa formulação elaborado por uma das estudantes que chamaremos ficticiamente de estudante A:

ENCONTRO 1 - Momento 1.1. Comentário 1: A manipulação livre de ímãs é uma abordagem prática que estimula a curiosidade dos alunos. Carvalho (2013) sugere que atividades exploratórias devem ser acompanhadas de perguntas orientadoras para guiar a observação.Talvez fosse interessante fornecer aos alunos uma lista de perguntas investigativas, como "O que acontece quando você aproxima dois polos iguais?" ou "Como os ímãs interagem com diferentes materiais?" Isso pode ajudar a focar a exploração e a gerar discussões mais ricas. (Estudante A).

Percebe-se no discurso da estudante que ela incorporou o referencial trabalhado, baseando-se nele para tecer a sua sugestão para a atividade proposta pelos colegas. Os comentários realizados nesse momento de banca foram permeados por essa atividade teórico-prática e tiveram sugestões diferentes, mas sempre com esse viés formativo em direção à reflexão do que se sugere e o porquê.

Um comentário bem embasado teoricamente pela licencianda, como o exemplificado, poderia ser visto como indício de que o ensino por investigação nesse formato favoreceu o desenvolvimento dos licenciandos. No caso, promoveu aspectos conceituais de forma crítica, fazendo a estudante refletir sobre a sociedade e seu envolvimento com ela, quando ela menciona que uma lista de perguntas poderia aproximar os alunos do fenômeno em estudo. A seguir, a título de exemplificação, apresentamos mais um comentário de um dos licenciandos, que chamaremos de estudante B, sobre a sequência didática de outros colegas:

Estudante A e Estudante C: 1) Incluiria uma discussão para falarem da aplicação disso no cotidiano deles, além do circuito montado. 2) Creio que um momento introdutório seria bem aproveitado antes da exposição do problema em si. (...)

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Esse outro exemplo de comentários tecidos teve relações menos explícitas com o referencial teórico, porém percebe-se nelas que, por exemplo, há valorização do contexto dos alunos e de um bom problema de pesquisa, tópicos os quais são pressupostos importantes no Ensino por Investigação.

Com esta devolutiva e apontamentos feitos, os alunos tiveram a oportunidade de re-analisar seus trabalhos, revisar os pontos elencados e tomar a decisão de mudança ou não antes da entrega final.

## Conclusões

Carvalho (2010) elabora sobre a forma como os experimentos em aulas de Física são utilizados há muitos anos, remontando ao século XIX, contextualizando sobre a forma que tais atividades tinham na época, e o quanto isso se assemelha ao que ainda é encontrado em salas de aula atualmente. Com o presente trabalho, nos propusemos a investigar a plausibilidade de uma mudança no caráter de tais atividades ao "colocarmos areia nas engrenagens" do processo tradicional pelo qual os futuros professores aprendem ciências, e, consequentemente, aprendem a ensinar ciências. Objetivamos analisar se a adoção de uma perspectiva investigativa aplicada na formação docente viria a possibilitar um processo reflexivo e maior apropriação dos alunos dos conhecimentos tocantes à abordagem investigativa, agregando ao ferramental disponível a esses futuros professores quando forem responsáveis pelas suas próprias salas de aula e caminharem em direção à alfabetização científica dos seus próprios alunos.

Uma vez que as informações aqui apresentadas são componente de um trabalho mais amplo, alguns aspectos de conclusão ainda estão em desenvolvimento, porém, com o intuito de apontar a direção que os resultados até agora obtidos apontam, é possivel afirmar que, após a implementação da SEI apresentada, relatos e comentários feitos pelos próprios alunos, e análise dos materiais desenvolvidos ao longo das atividades, obtivemos sucesso no que se remete à apresentação do EnCI de forma contextualizada, problematizada e significativa aos alunos. As suas próprias elaborações demonstram aprofundamento e conhecimento de elementos fundamentais à abordagem, e o cuidado com detalhes centrais ao processo investigativo, como o levantamento de um bom problema, a garantia de liberdade intelectual ao longo do planejamento traz indicativos de uma educação centrada no aluno. Ou seja, a reflexão acerca do aprendizado pelos licenciandos pode vir a resultar na contemplação do objetivo central da instituição escolar inicialmente elencada.

## Agradecimentos

- O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior -Brasil (CAPES) -Código de Financiamento 001.

## Referências

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