Gamificação no ensino de física moderna e contemporânea: uma revisão integrativa de literatura

## GAMIFICAÇÃO NO ENSINO DE FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA: UMA REVISÃO INTEGRATIVA DE LITERATURA

Augusto Cesar Martins Bicalho 1 , Márcio de Sousa Bolzan 2

- 1 Graduado em Licenciatura em Física pela Universidade Federal do Espírito Santo/ Mestrando no Programa de Pós-graduação em Ensino de Física/ Instituto Federal do Espírito Santo,

augustocbicalho@gmail.com

- 2

Instituto Federal do Espirito Santo/Programa de Pós-graduação em Ensino de Física, marcioifes@gmail.com

## Resumo

O ensino de Física Moderna Contemporânea é um tema recorrente em pesquisas a respeito de ensino de Física. Pesquisadores apontam que as aulas de Física no ensino médio atual estão frequentemente associadas a tópicos da Física Clássica. É necessária a fomentação de pesquisas nesta área para difundir, entre professores de física, materiais e propostas didáticas que facilitem o ensino de temas de Física Moderna a nível médio. Esta pesquisa se trata de uma Revisão Integrativa de Literatura, que teve como base trabalhos publicados, nos últimos 10 anos (2014-2024), em Periódicos Nacionais da área de Ensino, com Qualis A1 e A2, e no Catálogo de Teses e Dissertações. O foco da revisão foi o uso de jogos e gamificação para o ensino de Física moderna. Com objetivo de reunir e divulgar um panorama dos materiais e recursos didáticos que outros professores possam usar em suas aulas. A revisão de literatura permitiu mapear que o uso de jogos analógicos é o mais presente no ensino de FMC, seguido pelos jogos digitais. Enquanto que o uso de Gamificação ao usar apenas elementos de jogos, ou abordagens RPG são menos frequentes.

Palavras-chave : Física Moderna e Contemporânea. Gamificação. Revisão de Literatura.

## Introdução

Ao analisar o ensino de Física a nível médio têm-se um currículo que contempla os principais pilares da Física Clássica: mecânica, térmica, óptica, ondulatória, elétrica e magnetismo (Souza,2020). Conhecimentos produzidos há cerca de dois séculos. Críticas na literatura a respeito de Ensino de Física destacam a falta de abordagem de temas contemporâneos no Ensino Médio (EM). Nesse sentido Goulart e Leonel apontam que,

A culminância na atualização curricular na disciplina de Física dá-se com base no estabelecimento de que os conhecimentos sustentados pela Física Clássica (FC), embora cruciais também à formação do educando, podem não contemplar em sua totalidade discussões presentes dentro do contexto atual, fazendo que haja a necessidade de serem implementados conhecimentos contemporâneos, e que estejam mais próximos dos educandos, como por exemplo, a inserção de tópicos da Física Moderna e Contemporânea (FMC). (Goulart; Leonel, 2019, p. 2)

A Física Moderna e Contemporânea (FMC), pode ser definida como a Física que surgiu a partir do ano 1900. Sua inserção no EM é um tema recorrente. Eventos científicos como a "Conferência sobre o Ensino de Física Moderna", que ocorreu em 1986 no Fermi National Accelerator Laboratory (Illinois - EUA), marcam este debate ao reunir professores e Físicos para discutir o ensino de FMC no EM e em cursos introdutórios da graduação (Giacomelli, 2016).

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

O ensino de FMC se torna relevante pelo grande potencial de aproximar os conhecimentos escolares dos alunos com as tecnologias presentes em seu cotidiano, além da possibilidade de despertar o interesse dos alunos pela Ciência (Salomão; Araújo, 2021). Ao perceber a aplicação direta de conhecimento científico em tecnologias do seu dia a dia, o aluno tem a possibilidade de vivenciar ciência. O que o afasta da pseudociência, de proposições terraplanistas, anti vacinas e congêneres (Feitosa, Araújo; Silva; Nobre, 2020). Entretanto, apesar das potencialidades, existem certas dificuldades no ensino de FMC a nível médio. A diversidade de temas como a Física Quântica, Relatividade Restrita e Geral, Radioatividade, Física de Partículas, entre outros. Faz com que seja considerada uma área complexa, o que leva ao currículo a dar mais atenção a Física Clássica, reservando pouco tempo para discutir a Física Moderna amplamente e com profundidade (Januário; Hoernig e Massoni, 2024). Ou seja, o tempo escasso para um currículo denso, ensino voltado ao vestibular, e educadores presos em metodologias tradicionais que esquecem das possibilidades de estabelecer relações entre o clássico e o moderno em sua prática docente são empecilhos comuns na prática docente (Buffon, 2021).

Uma maneira de facilitar o ensino desses tópicos que exigem certo grau de abstração, é o uso de metodologias e práticas que despertem o interesse dos alunos. A Gamificação é uma alternativa para aumentar a participação nas atividades propostas. Abordagens pedagógicas que usam de elementos de jogos e RPG, como missões, desafios e interatividade podem aumentar o engajamento com o conteúdo (Diniz, 2019). Silva (2019) defende que a presença de atividades diversificadas em sala de aula, como o uso de Simulações, jogos e experimentos, pode contribuir para a Aprendizagem Significativa. Logo a Gamificação que aplica elementos de jogos em propostas didáticas tem o potencial de contribuir para a Aprendizagem Significativa dos conteúdos propostos.

Diante deste cenário, esta pesquisa objetivou a realização de uma Revisão Integrativa de Literatura (RIL) (Souza, 2010) para mapear metodologias e resultados apresentados em pesquisas no ensino de FMC utilizando Jogos e Gamificação.

## Metodologia

Uma RIL é composta por seis fases: 1) Elaboração da pergunta norteadora; 2) Busca ou amostragem na literatura; 3) Coleta de dados; 4) Análise crítica dos estudos incluídos; 5) Discussão dos resultados; 6) Apresentação da revisão integrativa. Para análise aprofundada dos dados a RIL foi amparada pelo método organizacional descrito na Análise de Conteúdo de Bardin (2011). Portanto se decompõe em três processos, a pré-análise, a exploração do material e a análise dos resultados.

A questão norteadora adotada para esse estudo foi elaborada com base na estratégia PICo. Acrônimo em inglês para População (P), Fenômenos de Interesse (I) e Contexto (Co). Para esta pesquisa, foi definido como: População: Intervenções didáticas para o Ensino de Física Moderna e Contemporânea (FMC); Interesse: Gamificação; Contexto: EM. A pergunta norteadora definida foi: Como os Jogos e princípios da Gamificação são inseridos em propostas didáticas para o ensino de FMC no EM?

Na pré-análise ocorreu a exploração da Base de dados. Periódicos Nacionais da área de Ensino, com Qualis A1 e A2, e o Catálogo de Teses e Dissertações. As

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palavras-chave utilizadas foram: 'Física Moderna', 'Física Quântica', 'Gamificação', 'Jogo' e 'Game'. Em trabalhos publicados nos últimos 10 anos (2014 - 2024). Efetuando a busca na plataforma Sucupira foi possível encontrar um total de 1658 periódicos. Após refinar os dados e manter apenas os periódicos nacionais, que a área mãe fosse Interdisciplinar, Ensino, Educação e Astronomia/Física, que citassem artigos sobre FMC com Jogos/Gamificação, restaram apenas 2 periódicos que continham 5 artigos: 1) Revista Brasileira de Ensino de Física (4); 2) Caderno Brasileiro de Ensino de Física (1). Efetuando a busca no Catálogo de Teses e Dissertações foram encontradas 19 dissertações. Dentre as dissertações, 16 eram oriundas do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF) e 3 eram dos seguintes programas: Pós-Graduação em Astronomia; Pós-Graduação em Ensino de Ciências; Pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática.

Etapa de exploração do material, em que os artigos foram agrupados em Unidades de Registro (Unidade de Significação Codificada). Para análise crítica dos 24 trabalhos, eles foram categorizados (Quadro 01) para analise temática e contagem frequencial. As categorias foram elaboradas com base na amostragem, a partir dos temas e palavras-chave. Ao analisar com detalhes cada trabalho foi possivel determinar suas características predominantes, identificando padrões e semelhanças entre as obras da revisão.

Quadro 01: Categorias da organização da Revisão de Literatura.

Fonte: Próprio autor (2024)

## Resultados e discussões

A última etapa da revisão, a análise dos resultados, uma interpretação crítica do material selecionado e organizado em categorias. Apenas alguns exemplares das categorias serão descritos devido ao quantitativo de trabalhos encontrados.

## Jogos analógicos

A primeira categoria, que contém 14 artigos, é voltada para propostas didáticas em que são usados jogos analógicos para auxiliar no ensino de FMC. O caráter analógico compreende uma gama de jogos em que não é utilizado o formato digital, envolvendo o uso de tabuleiro, cartas, dominós, incluindo brincadeiras, dinâmicas e atividades de perguntas e respostas (Shiota, 2018). Como exemplares desta categoria, têm-se os seguintes trabalhos. Sá (2021) que apresenta um jogo de

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cartas, visando motivar os alunos e potencialmente promover a aprendizagem significativa de conceitos de Física de Partículas Elementares e suas interações.

Souza, Nascimento e Ferreira (2019) apresentam uma proposta didática focada na utilização de um jogo de tabuleiro intitulado para o ensino de Física de Partículas. Nomeado de 'Descobrindo o bóson de Higgs' o jogo buscava ensinar de forma divertida fenômenos estudados no Grande Colisor de Hádrons (LHC). Vale ressaltar que os autores comentam que o jogo simula um RPG já que os alunos assumiram o papel de cientistas realizando uma pesquisa em busca de alguma descoberta. O conceito de RPG será discutido na quarta categoria.

## Jogos Digitais

Nos artigos analisados, 04 apresentaram uso de jogos digitais. Uma redução do número de trabalhos em relação à primeira categoria. Nesta base de dados o uso de Jogos analógicos é mais frequente do que os digitais. Como exemplares desta categoria têm-se o seguinte trabalho:

Diniz e Santos (2019) apresentam um jogo digital para o ensino de atomística em uma escola pública de Fortaleza. O termo 'Atomística' é mais associado ao ensino de Química e se refere ao estudo da constituição da matéria, e envolve vários conhecimentos desenvolvidos por Físicos nos estudos de Modelos Atômicos. O jogo nomeado 'Em busca do Prêmio Nobel' é dividido em dois ambientes. Ambiente de estudo, aberto e com páginas com texto e mapas conceituais do conteúdo. E ambiente do jogo com questões semelhantes à do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM). Existe uma tela de transição entre as questões do jogo que traz elementos de RPG. O mestre orientador nesta tela é semelhante ao Mestre de Jogo ou Narrador nos jogos.

## RPG (Role-playing game)

O RPG é um jogo de interpretação de papeis que conta com uma narrativa. Neste processo, existe um Mestre que conta a história influenciada pelas decisões dos jogadores, ou seja, existe uma autonomia em realizar certas escolhas e lidar com as possíveis consequências (Junior; Boas; Passos, 2017). O único trabalho encontrado nesta revisão que apresentou um RPG foi o de Buffon (2021). Se baseou na Teoria da Aprendizagem Significativa e na Gamificação para o ensino de efeito fotoelétrico e quantização da energia. A narrativa contou com um prólogo seguido de três capítulos em que os alunos deveriam lidar com desafios motivadores e trabalhar em conjunto para solucionar.

Como observado nas categorias anteriores, algumas propostas didáticas utilizam certos elementos de RPG para Gamificar as atividades, sem utilizar todos os mecanismos presentes. Como nos trabalhos de Souza, Nascimento e Ferreira (2019); Fiziotto (2019) e Diniz e Santos (2019).

## Revisão de Literatura

Esta categoria foi dedicada a uma Revisão de estudos empíricos. O trabalho foi inserido na análise de dados devido às possíveis contribuições de se comparar os resultados encontrados com os da presente revisão. O trabalho de Souza (2023) tem o objetivo de analisar obras associadas à Escola de Física CERN publicadas em

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periódicos nacionais. Analisa os dados com base na análise de conteúdo de Bardin (2011). Destaca-se que seu escopo foi nove trabalhos, em que a maioria utiliza a divulgação científica para tratar de Física de Partículas, e apenas alguns utilizam rigor metodológico.

## Gamificação

O uso da Gamificação em propostas didáticas não implica na aplicação direta de um jogo ou RPG. A metodologia envolve o uso de elementos como a mecânica de missões/fases e a estética dos jogos (Fiziotto, 2019). Como exemplares desta categoria, têm-se os seguintes trabalhos.

Mourão (2020) em sua dissertação relata uma experiência em que foi utilizada a Metodologia 'Procedimento Cognitivo Metodológico de Apreensão' (PCMA) para promover uma evolução dos conhecimentos dos alunos de conceitos da Física Clássica à Física Moderna. Trabalhando tópicos da Teoria da Relatividade com alunos do EM do Instituto Federal. A proposta contou com elementos de jogos em seus questionários Gamificados por meio da plataforma Quizziz.

Fiziotto (2019) propõe uma sequência didática para o ensino de Modelos Atômicos para o EM. Com atividades Gamificadas envolvendo Missões em Guildas. O conceito de Guilda é muito comum em narrativas de RPG, são grupos de indivíduos que se unem com algum objetivo em comum. Os 04 trabalhos presentes nesta categoria contêm trabalhos que seguem a esta a Gamificação. Em relação ao Referencial usado para elaborar as sequências didáticas, encontrou-se o seguinte resultado: Mourão (2020) usa o PCMA; Almenara (2019) cita brevemente as ideias de Zabala (1998); Fernandez et.al (2021) usam os Três momentos Pedagógicos (3MPs); Fiziotto (2019) não deixa claro se usou metodologia para guiar a estrutura da abordagem.

Durante a leitura do material, também foram analisados os anos de publicação dos artigos (Gráfico 1).

Gráfico 01: Número de produções acadêmicas publicadas em 10 anos (2014 - 2024). Fonte: Próprio autor (2024).

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Ao analisar o gráfico é possivel perceber uma crescente nas pesquisas envolvendo FMC e jogos teve uma crescente entre 2018 e 2021. A grande temática desta crescente foram os jogos analógicos. Dos trabalhos publicados neste período cerca de 72 % envolvem são na linha de jogos de tabuleiro, cartas, entre outros. Em relação a Gamificação a primeira obra aparece em 2019, mas não teve uma crescente tão grande quanto os jogos analógicos até o ano de 2024. Para compreender melhor as possibilidades dos elementos nos jogos no ensino de FMC são necessárias mais pesquisas na área.

Em relação aos tópicos de FMC (Gráfico 2) pode-se observar que Física de Partículas é o tema mais presente em pesquisas. Resultado condizente com o de Souza (2023). A autora apresenta a Física de Partículas como tópico destaque em

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diversos tipos de publicações, com base em sua análise de revisões de Literatura, textos de incentivo às práticas docentes no ensino de física básica e em estudos baseados em entrevistas.

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Criptografia

Gráfico 02: Conteúdos de FMC presentes nos trabalhos da Revisão de Literatura. Fonte: Próprio autor (2024).

## Conclusões

Foi possível visualizar que pesquisas sobre ensino de FMC usando Jogos e Gamificação é um tema frequente em dissertações do MNPEF, e que são pouco presentes em revistas do ensino de Física e pesquisas realizadas em Doutorado. E que o uso de Jogos é um tema recorrente nestas pesquisas. Os jogos analógicos com uma amostragem maior de 15 trabalhos, e os jogos digitais com apenas 05 trabalhos. Enquanto a Gamificação no ensino de FMC é um tema menos frequente, desde o primeiro trabalho em 2019, foram publicadas apenas 04 pesquisas. A Gamificação se apresenta como uma ferramenta promissora para promover o engajamento, porém é necessária a fomentação de pesquisas para o ensino de FMC, que mostrem de forma mais clara as potencialidades e limitações desta abordagem com os tópicos contemporâneos da Física.

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