ANALOGIAS COMO RECURSOS DIDÁTICOS PARA A INTRODUÇÃO DA ABORDAGEM CTS NO ENSINO DE FÍSICA: UM ESTUDO COM FUTUROS PROFESSORES DE FÍSICA DE ENSINO MÉDIO

## ANALOGIAS COMO RECURSOS DIDÁTICOS PARA A INTRODUÇÃO DA ABORDAGEM CTS NO ENSINO DE FÍSICA: UM ESTUDO COM FUTUROS PROFESSORES DE FÍSICA DE ENSINO MÉDIO

## ANALOGIES AS DIDACTIC RESOURCES TO INTRODUCE A STS APPROACH IN PHYSICS TEACHING: A STUDY WITH PROSPECTIVE HIGH SCHOOL PHYSICS TEACHERS

## Fernanda Cátia Bozelli 1 , Roberto Nardi 2

1 Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Departamento de Física e Química, Faculdade de Engenharia, Ilha Solteira, São Paulo, Brasil. E-mail: ferboz@dfq.feis.unesp.br

Apoio: FAPESP

2 Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Departamento de Educação e Programa de Pós-Graduação em Educação para a Ciência (Área de Concentração: Ensino de Ciências), Faculdade de Ciências, Bauru, São Paulo, Brasil. E-mail: nardi@fc.unesp.br

Palavras-chave: Ensino de Física; Formação inicial de professores; interação discursiva; saberes docentes

## Introdução

É cada vez mais recorrente entre educadores de Ciências a convicção da importância de se estabelecer conexões entre o conhecimento científico sistematizado em sala de aula com a realidade do estudante. Segundo Cobern, Gibson e Underwood (1995), a escola parece separar conhecimentos e habilidades escolares do cotidiano do aluno. Para esses autores, os educadores deveriam proporcionar aos alunos a visão de que a ciência, como outros campos do conhecimento é parte de seu mundo e não pode ser ensinada a partir de uma composição de conteúdos fragmentados, dissociados de sua realidade. Hofstein, Aikenhead e Riquarts (1988), ressaltam a importância de contemplar discussões sobre essas relações CTS durante o ensino de conteúdos científicos no contexto autêntico do seu meio tecnológico e social, no qual os estudantes integram o conhecimento científico com a tecnologia e sua utilização e impacto em suas experiências do dia-a-dia. Por outro lado, estudos que privilegiam o papel da linguagem na educação consideram que uma das maneiras de facilitar a comunicação em sala de aula, de forma a tornar o conhecimento científico compreensível é por meio do uso de analogias e outras figuras de linguagem (GODOY, 2002). Diante dessas considerações buscamos com esse trabalho avaliar futuros professores de Física, em estágio de regência, tendo como 'tarefa', destinada pelo docente da disciplina, ter que inserir em suas aulas, discussões envolvendo a abordagem CTS. Com isso, um dos objetivos do estágio era que os licenciandos além de ministrarem aulas procurassem contextualizar o conteúdo ensinado trazendo a contemplação do mesmo em discussões envolvendo aspectos sobre CTS. Ao mesmo tempo, também é de interesse (pesquisadora e docente) investigar quais recursos didáticos os licenciandos faziam uso nesse contexto particular de ensino, ou seja, explicação de conteúdos e abordagem CTS. De forma mais específica, averiguar se dentre os recursos didáticos utilizados havia ocorrência de analogia. Desse modo, trouxemos aqui trechos de episódios de ensino, em que dois licenciandos desenvolvem uma aula sobre o conteúdo de eletromagnetismo. Nesse caso, os licenciandos relacionaram CTS e eletromagnetismo por meio da explicação do funcionamento do aparelho de ressonância magnética . Como destaca Ribeiro (2000) os fenômenos magnéticos são amplamente utilizados no desenvolvimento de novas tecnologias, como eletrônicos, informática, medicina, etc, embora não receba a atenção devida nos processos de ensino, o magnetismo está muito presente em nossas vidas.

## Analogias como Explicações Científicas

A comunicação escolar, especificamente em ciências naturais, encontra uma série de dificuldades. Segundo Machado (1999), a construção do conhecimento em sala de aula depende essencialmente de um processo no qual os significados e a linguagem do professor vão sendo apropriados pelos alunos, na construção de um conhecimento compartilhado. Pode-se dizer que as analogias contribuem para o ensino de ciências na medida em que estimulam a criatividade e imaginação dos alunos evocando as chamadas 'imagens mentais' sobre conceitos considerados abstratos. Este poder de 'visualização' das analogias - importante para a aprendizagem dos conceitos - pode ser ampliado através do uso de uma ilustração do domínio análogo.

## Ciência, Tecnologia e Sociedade no Ensino de Ciências

Vieira e Vieira (2005) destacam a importância de se abordar conteúdos científicos a propósito de assuntos sociais de reconhecida relevância, pois permite dar-lhes significado e torná-los mais compreensíveis para os alunos, fazendo com que não se constituam em conhecimento inerte. Além disso, a abordagem de problemas sócio-científicos de um modo concreto permite, pela motivação e reflexão que suscita, compreender melhor o papel da ciência na sociedade e ainda o modo como a sociedade influencia os objetos de estudo da ciência e da tecnologia. De acordo com Aikenhead (1994) os benefícios da introdução da abordagem CTS, nas aulas de ciências, são reais e consistentes, porque

entre outras coisas, aumentam a cultura científica dos alunos, promovem o seu interesse pela Ciência, ajudam os alunos a melhorar o espírito crítico, o pensamento lógico e a tomada de decisão. Especificamente no ensino de Física, Moreira (2000) ressalta, de acordo com os novos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCN), que uma orientação voltada para questões envolvendo CTS permitirá 'compreender a física presente no mundo vivencial e nos equipamentos e procedimentos tecnológicos; 'como funciona' os aparelhos [...] trata-se, pois, de ensinar Física para a cidadania, Física significativa' (p. 98).

## Aspectos Metodológicos da pesquisa

Os dados foram constituídos junto a uma turma de 23 futuros professores de Física de nível médio, ao longo de um semestre, durante o desenvolvimento de atividades de estágio curricular supervisionado realizadas ao final do curso. As referidas atividades tiveram como foco principal a regência de aulas numa escola pública de Ensino Médio. Assim, os licenciandos foram solicitados a planejar e ministrar um curso (de cerca de 60 horas-aula) para alunos da escola em questão. Esse curso foi intitulado 'O outro lado da Física', e incluiu sete módulos: Mecânica, Termologia, Óptica, Eletricidade, Eletromagnetismo, Física Moderna e Contemporânea e Noções de Astronomia. Cada módulo de ensino foi preparado e ministrado por um diferente grupo de licenciandos. As aulas do curso foram todas filmadas e transcritas posteriormente.

## Resultados e Discussão

O curso de eletromagnetismo incluía em sua programação a discussão dos seguintes conteúdos: campo de força (Intensidade, direção e sentido do vetor força próximo a cargas elétricas); campo magnético terrestre (direção, função biológica); linhas de campo magnético (Ímã em barra, espira circular conduzindo corrente elétrica, prótons e elétrons); ímã num campo magnético (força sobre o ímã, orientação do ímã); vento solar (o que é vento solar, forma das linhas de campo magnético terrestre devido aos ventos solares, aurora boreal); força de Lorentz; experimento de Oersted; campo magnético originado pela corrente elétrica num fio; força entre fios conduzindo corrente elétrica; teoria quântica ( spin ); classificação dos materiais magnéticos (diamagnéticos, paramagnéticos, ferromagnéticos); aplicações do magnetismo (ressonância magnética, maglev , leitura e gravação em HD's). Dentre esses conteúdos, chamou-nos a atenção o de 'teoria quântica ( spin )', pois foi justamente o que culminou com nossos interesses iniciais, ou seja, relação entre conteúdo de Física - CTS - analogia. A compreensão desse conteúdo era essencial para os próximos objetivos dos licenciandos, que era discutir o funcionamento do aparelho de ressonância magnética - aplicação tecnológica escolhida para fazer a integração da CTS com os conteúdos estudados. De posse dessa reflexão e sabendo que se tratava de conceito complexo, os licenciandos recorrem à analogia, como 'tentativa' de tornar a explicação o mais compreensível possível para os alunos. A seguir, destacamos um trecho da sequência didática em que esse contexto discursivo ocorre:

Licenciando: [...] o spin é uma propriedade das partículas elementares de natureza essencialmente quântica, teoricamente não teria análogos clássicos pra que a gente possa fechar o olho e imaginar como seria o movimento desse spin, dessa partícula. Mas uma analogia não muito correta, mas que a gente pode fazer é considerar esse elétron girando em torno do próprio eixo. Isso daí seria o spin. E esse fato dele girar em torno do próprio eixo vai, assim... eu não sei o correto, também.... mas ele vai apontar com uma força pra cima ou pra baixo, perpendicular ao movimento de giro dele. Como se fosse ali, a Terra e o eixo dela, aquela setinha. Como a gente vê em Química, também coloca o spin lá, como sendo uma setinha pra cima, setinha pra baixo, né? [...]

Aluno: Como se define spin pra cima ou pra baixo?

Licenciando: Spin pra cima ou spin pra baixo. Aqui, nesse caso aqui, pode ser o sentido do g, depende muito do... (fica inseguro na resposta) sabe se ele tiver livre, se a partícula tiver livre, dependendo se você pegar um eixo ali e tiver girando, você tem um momento de dipólo intrínseco ali, um momento magnético intrínseco. Esse momento é chamado de spin. Seria uma força. Seria uma propriedade. Olha, assim, isso daqui em Física é um conceito muito sofisticado e a gente tenta fazer algumas aproximações, tenta dar uma simplificada, pra tá abordando aqui com vocês. Então, assim, o que vocês vão precisar basicamente saber é que spin pra cima, ele vai exercer uma força pra cima, o spin pra baixo, uma força pra baixo.

Nesse trecho notamos que o licenciando inicia a explicação do conceito de spin de forma tradicional e convencional, por meio de definição. Mas logo em seguida, se antecipa e diz que não há 'análogos clássicos', o que permite a interpretação de que não há como estabelecer uma comparação com algo que lhes seja conhecido e, também, que seja comparável com algo da Física clássica da qual eles podem estar familiarizados. De acordo com Fischler e Lichtfeldt (1992) a aprendizagem de conceitos relacionados à Física Moderna e Contemporânea é dificultada porque o ensino, frequentemente, emprega analogias clássicas. Mesmo não considerando adequado decide recorrer a explicação do ' elétron girando em torno do seu próprio eixo '. O fato é que, mesmo estando inseguro diante da explicação e dizer que não há análogos, ele faz outras comparações na mesma explicação: ' Como se fosse ali, a Terra e o eixo dela, aquela setinha. Como a gente vê em Química '. Podemos dizer que, apesar do esforço e da simplificação ao final do que entende que os alunos devem saber, acaba dificultando ainda mais a compreensão do conceito após a interrogação de um aluno. Ele tenta retomar a explicação, mas a introdução de novos termos como ' dipólo ', ' momento magnético intrínseco '; conflito entre definições - ' Seria uma força ' - ' Seria uma propriedade ', faz com que fique

cada vez mais difícil fazer o fechamento da explicação. Mas ao mesmo tempo, esta explicação é imprescindível para que os alunos entendam o funcionamento do aparelho de ressonância magnética, o que faz com que o licenciando encerre a explicação expondo o que entende que eles deveriam saber.

Verificamos na sequência o andamento da aula, no momento em que o licenciando explica o funcionamento do aparelho de ressonância magnética enfatizando que os conceitos que eles precisariam saber para que a compreensão fosse efetivada já 'foram claramente apoiados nos conceitos já previamente definidos' .

Licenciando: [...] ressonância magnética é um nome extremamente quântico, ou seja, tá ligado intimamente com os spins,o direcionamento daqueles spins, a interação daqueles spins com o campo, né? [...] E a ressonância magnética, ela proporciona uma geração de imagens [...] Pra estudar esse fenômeno a gente pega uma amostra, coloca imersa em um campo magnético externo muito forte, e essa amostra vai adquirir certa magnetização, devido aos alinhamentos daqueles spins, daquelas setinhas. Então, ela vai adquirir certa propriedade magnética, com todas aquelas propriedades que a gente já estudou, que a princípio, acredito eu, que já é bem conhecida, né? É a gente tem possibilidade que como a gente viu, dependendo do material delas, se alinharem com o campo paralelamente ou antiparalela: Spins na direção do campo ou spins na direção antiparalela ao campo. É o que é feito, aqui na ressonância magnética de imagem, eles vão estar oscilando o campo muito levemente. Então, você vai ter um pulso de radiofreqüência, de oscilação. E o que vai acontecer com esses spins? Com esses átomos, com esses elétrons, que tão girando aí? Eles vão adquirir certa energia, ou seja, eu vou inserir o campo nele, e ele vai adquirir certa energia, né? Aqui são os spins desordenados, aleatórios e aqui, são os spins alinhados com o campo... aqui um aparelho [...] de ressonância magnética, onde aqui a gente tem um ímã (slide) externo que vai tá gerando um campo magnético. E esse campo magnético vai tá orientando núcleos de hidrogênio... que a gente sabe que na composição do nosso corpo tem bastante hidrogênio, da água e ele vai estar mexendo justamente com essas moléculas de água. Ele vai alinhar o spin de hidrogênio. É a gente vai ter que uma fração desses núcleos se alinha, e o campo alternado, que é a freqüência de ressonância que você vai tá oscilando esse campo, essa mudança de orientação dos spins vai ser acompanhado de uma certa dispersão de energia, por esses núcleos de hidrogênio, de moléculas de água... Enfim, elas vão começar a vibrar mesmo. Como elas vão adquirir energia num determinado ponto, elas vão ter que soltar essa energia, elas tendem a ficar 'legalzona', 'tranqüilas' assim sem muita agitação. [...] Então, essa energia que ela absorveu, ela vai jogar fora, ou seja, ela vai emitir isso daí [...] E na mesma freqüência que ela absorveu, ela vai ficar no estado inicial que ela estava, tranqüilo. E você tem vários detectores onde vão captar essas freqüências e a posição dessas freqüências, da onde que veio aquela energia que o corpo emitiu e através disso, ela vai conseguir mapear [...] Isso daqui vai captar de que posição, de que lugar de dentro do corpo que foi emitido aquela determinada energia e vai mapear isso daí através de interface de software. E, inclusive, isso daí é um ramo, assim, Física Médica é um ramo muito trabalhado, entra computação gráfica e a ciência, que seria a Física envolvida nisso daqui.

Pode-se verificar nesse trecho que o licenciando recapitula/reforça a explicação dada anteriormente sobre spins: ' o direcionamento daqueles spins ', 'que a princípio, acredito eu, que já é bem conhecida, né?' , mesmo sabendo que a mesma não foi suficientemente clara. Mesmo consciente sobre essa questão, ele não hesita em prosseguir sua explanação sobre o aparelho de ressonância magnética e, ainda, introduz novas informações. Nota-se que, o licenciando, ao introduzir a explicação do funcionamento do aparelho de ressonância magnética consegue articular, ainda que não seja de forma satisfatória, ciência (eletromagnetismo), tecnologia (aparelho) e sociedade (curso de Física Médica). Além disso, nota-se também que, para que essa articulação seja possível é de extrema importância que os alunos detenham determinado grau de conhecimento sobre os conceitos envolvidos. Nesse caso, verifica-se que o licenciando se preocupa com essa questão, pois ao perceber que se tratava de conteúdo com um nível de complexidade maior, ele não hesita em buscar análogo, uma vez que as analogias possuem função de relacionar o familiar ao desconhecido. O fato é que, a relação não foi devidamente efetuada resultando em prováveis concepções e incompreensões por parte dos alunos, o que não possível ser verificado. Espera-se que, a aproximação efetuada nesse trabalho, das temáticas CTS e linguagem no ensino de Física, possam contribuir para que se avance cada vez mais tanto nas temáticas quanto na compreensão dos processos de ensino e aprendizagem e na formação de professores.

## Referências

AIKENHEAD, G. Consequences to Learning Science Trough STS: A research Perspective. En J. SOLOMON; AIKENHEAD, G. (Eds.). STS Education: International Perspectives on Reform . New York: Teachers College Press. 1994.

COBERN, W. W.; GIBSON, A. T.; UNDERWOOD, S. A. Valuing scientific literacy. The science teacher , v. 62, n. 9, p. 28-31, 1995.

FISCHLER, H.; LICHTFELDT, M. Modern physics and students conceptions international. Journal of Science Education , Reno, v. 14, n. 2, p. 181-190, abr./jun. 1992.

GODOY, L. A. Éxitos y Problemas de las analogías en la enseñanza de la Mecánica. Journal of Science Education , v. 3, n. 1, p. 11-14, 2002.

HOFSTEIN, A.; AIKENHEAD, G.; RIQUARTS, K. Discussions over STS at the fourth IOSTE symposium. International Journal of Science Education , v. 10, n. 4, p.357-366. 1988.

MACHADO, A. H. Aula de Química . Discurso e Conhecimento. 1999. Dissertação (Mestrado em Educação) Faculdade de Educação, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 1999.

MOREIRA, M. A. Ensino de física no Brasil: retrospectiva e perspectivas. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 22, n. 1, p. 94-99, 2000.

RIBEIRO, G. A. P. As propriedades magnéticas da matéria: um primeiro contato. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 22, n. 3, 2000.

VIEIRA, C. T.; VIEIRA, R. M. Construção de práticas didático-pedagógicas com orientação CTS: impacto de um programa de formação continuada de professores de Ciências do Ensino Básico. Ciência & Educação , v. 11, n. 2, 2005.