Experimentação no ensino e aprendizagem de Física

José Jorge Vale Rodrigues

Doutorando em Ensino (Univates/RS), professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Tocantins (IFTO)

Introdução

O Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF) é um evento realizado a cada dois anos pela Sociedade Brasileira de Física (SBF), cujos órgãos financiadores são o CNPq, a Capes, a Fapesp e as pró-reitorias da Universidade de São Paulo (USP). Sua vigésima edição foi realizada no Instituto de Física da USP, de 21 a 25 de janeiro de 2013. Foram mais de 1.500 inscrições, dentre as quais constavam estudantes, professores e pesquisadores dos mais variados níveis acadêmicos de âmbito nacional e internacional.

O XX SNEF foi iniciado com uma palestra do professor Ernst W. Hamburger, que criou o ensino de Física como área de pesquisa no Brasil. Nos dias que se seguiram, o evento foi marcado por um número expressivo de apresentações de trabalhos direcionados especialmente para estudantes de licenciaturas e professores do ensino básico.

Dessa edição, oito artigos sobre experimentos científicos foram retirados para análise. Apresentados na forma de comunicações orais (duas) e de pôsteres (seis), eles tratam de atividades experimentais no ensino de Física e serão discutidos de modo simplificado neste artigo, que pretende analisar a viabilidade de sua prática de ensino.

Além disso, este trabalho tem como objetivo investigar os anseios e resultados obtidos pelos pesquisadores envolvidos com tais artigos, com a justificativa de descobrir quais as possíveis vantagens dessa prática de ensino nas escolas brasileiras e entender como tal processo se desenvolve.

O ensino de Física por meio de atividades experimentais

Quando se pode medir e analisar informações obtidas fisicamente a partir de observações reais com a finalidade de alcançar um resultado aplicável ao mundo, o entendimento do fenômeno físico envolvido fica amplamente mais claro. Desse modo, é de se concordar que “o uso de atividades experimentais como estratégia de ensino de Física tem sido apontado por professores e alunos como uma das maneiras mais produtivas de minimizar as dificuldades de aprender e ensinar Física” (Araújo; Abib, 2003, p. 176).

Todavia, essa prática ocorre com baixa frequência nas escolas brasileiras, devido a fatores como a inexistência de laboratórios na maioria delas, a falta de preparo da maior parte do corpo docente e a ausência de iniciativa de muitos gestores escolares de se comprometer com a implementação de laboratórios e o incentivo à capacitação dos professores de Física.

Pelo que se pode perceber, o número excessivo de alunos por turma, a elevada quantidade de disciplinas em relação aos horários disponíveis por turno, o alto valor financeiro para instalação e manutenção de laboratórios, além da falta de um profissional adequado para auxiliar o professor na preparação das experiências e montagem de equipamentos, parecem ser os maiores entraves para que a prática da atividade experimental se torne comum.

Análise e discussão dos resultados

Os artigos selecionados aparecem dispostos numericamente no Quadro 1, trazendo título e nome dos autores. Para facilitar, eles serão discutidos na mesma ordem do quadro. Assim, podem ser mais bem referenciados à medida que houver necessidade.

Quadro 1: Títulos e autores dos artigos selecionados sobre experimentos em ensino de Física.

O artigo do primeiro pôster é “Análise da inserção de atividades investigativas nas aulas experimentais em um curso de eletricidade e magnetismo no ensino superior”. Apresenta uma análise dos resultados quantitativos e qualitativos obtidos da reestruturação realizada nos roteiros experimentais do Laboratório de Física Geral III – Eletricidade e Magnetismo, oferecido pelo Instituto de Física de São Carlos aos alunos do câmpus da USP em São Carlos.

Seus objetivos foram: enfatizar as relações entre a teoria e a prática, desenvolver o estudante para que ele adquira habilidades suficientes sobre um determinado processo realizado em laboratório e procurar expor o aluno a situações experimentais (Santos; Costa; Catunda, 2013).

Os resultados apontados pelos autores justificam seus objetivos, pois chegaram a detectar um aumento de 34% no aproveitamento dos alunos quando se utiliza esse tipo de abordagem de ensino experimental. Os autores perceberam também mudanças nas atitudes dos estudantes, demonstrando estarem mais dispostos a ter responsabilidade com sua própria aprendizagem (Santos; Costa; Catunda, 2013).

O artigo que representa a primeira comunicação oral é da área de Materiais, Métodos e Estratégias de Ensino de Física, intitulado “Experimentos demonstrativos e ensino de Física: uma experiência na sala de aula”. Foi criado com base em um trabalho de caráter qualitativo realizado em uma turma de 2ª série do Ensino Médio de uma escola estadual da cidade de Serra Branca/PB.

Seu objetivo foi investigar se a aplicação de atividades experimentais demonstrativas em sala de aula melhora a interação social dos alunos entre si e com o professor, de forma a contribuir para a compreensão e construção de conceitos de Física (Lima; Germano, 2013).

De acordo com as discursões do trabalho 2, pôde-se perceber que

as atividades experimentais de demonstração em sala de aula, na perspectiva da teoria sociocultural de Vygotsky, promovem interações aluno-aluno e aluno-professor que favorecem a construção do conhecimento e viabilizam a ressignificação do processo de ensino e aprendizagem (Lima; Germano, 2013).

O artigo representante do segundo pôster tem o título de “Experimentos e simulações numa feira de ciências”; é homônimo de um projeto submetido ao CNPq em resposta a edital de seleção pública de propostas para apoio à realização de feiras de ciências e mostras científicas. Tem por finalidade apresentar e compartilhar com a comunidade externa ao Colégio Pedro II informações sobre como ocorrem suas etapas significativas e resultados alcançados (Capossoli; Gama, 2013).

Seu objetivo foi encorajar professores de Ciências a enviar seus projetos aos devidos órgãos de fomento, procurando fortalecer os laços entre o Ensino Médio e o Ensino Superior (Lima; Germano, 2013).

Como resultado, foi visto que projetos como os desenvolvidos junto ao Pibid viabilizaram melhoria nos laboratórios, puderam ajudar na capacitação dos professores em congressos, na sua formação continuada e na produção de trabalhos conjuntos. Isso para que o ensino baseado em experimentos pudesse se desenvolver, pois desse modo notou-se que esse tipo de prática dá sentido aos conhecimentos teóricos trabalhados em sala de aula (Lima; Germano, 2013).

O artigo que corresponde à segunda comunicação é da área de Divulgação Científica e Educação Não Formal, com o título “Experimentos impactantes de ciência e sua importância para a divulgação”. Ele surgiu a partir de uma pesquisa da parceria entre a USP e o Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, campus de Itapetininga, e foi marcado pelo uso de:

mapeamento e classificação das atitudes e expressões faciais e corporais dos visitantes de modo que a surpresa deles ao interagir com os experimentos, fosse facilmente notada (Teixeira; Muramatsu, 2013).

Seu objetivo foi discutir as principais características dos experimentos de Ciências para posteriormente fazer um levantamento de suas funções principais dentro de uma exposição (feira de ciências), com o intuito de despertar a curiosidade e o interesse dos alunos pela experimentação física. Como resultado os pesquisadores perceberam que os experimentos surpreendem os visitantes e têm a importante função de atrair e motivar (Teixeira; Muramatsu, 2013).

O artigo que representa o terceiro pôster é intitulado “Experimentos no ensino de Eletrodinâmica” e foi desenvolvido a partir da realização de uma pesquisa do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (Pibid) com os estudantes do 3º ano do Ensino Médio regular da Escola Estadual Sebastião Patrus de Sousa, situada no município de Juiz de Fora/MG. Ele traz como objetivo despertar a curiosidade e o interesse dos alunos pela experimentação física.

O resultado da pesquisa foi que os alunos demonstraram grande curiosidade em relação aos temas físicos e também levantaram dúvidas e posicionamentos em relação às experiências que foram realizadas (Franco et al., 2013).

O artigo do quarto pôster é “Laboratório de demonstração e ensino de Física (Labdef)”. Refere-se à “criação e manutenção de um espaço destinado à vivência da ciência através de experimentos, proporcionando a interação dos jovens com o universo científico” (Ulbrich et al., 2013, p. 1). As exposições dos experimentos ocorreram para alunos do Ensino Médio de escolas públicas, acadêmicos da Universidade do Estado de Santa Catarina (Udesc) e de outras instituições durante a XI Semana da Física.

O evento teve o objetivo de “mobilizar a população em torno de temas e atividades de ciência e tecnologia, valorizando a criatividade, a atitude científica e a inovação” (Ulbrich et al., 2013, p. 4), bem como “demonstrar experimentos físicos que são construídos a partir de materiais de baixo custo utilizados para facilitar a compreensão dos conceitos físicos” (Ulbrich et al., 2013, p. 5).

Nota-se que o objetivo foi atingido, pois, com a produção de seus experimentos e roteiros, foi possível contribuir para o aprendizado de seus participantes, na medida em que aumentou seu interesse pela divulgação científica.

O artigo que representa o quinto pôster tem o título de “O uso de experimentos como ferramenta de ensino e aprendizagem: estudo de um caso”. Ele é fruto de uma pesquisa realizada em uma disciplina que faz parte do currículo de curso da área de Ciências da Natureza, e é a primeira disciplina de Física cursada pelos estudantes, já no primeiro período do curso (Dutra; Barroso, 2013).

O trabalho teve como objetivo avaliar os materiais didáticos produzidos e desenvolver metodologias que permitam essa avaliação (Dutra; Barroso, 2013, p. 3).

“Os resultados obtidos com a utilização dos materiais indicam, em particular, a dificuldade dos estudantes em transformar observações e visualizações em conceitos a serem elaborados” (Dutra; Barroso, 2013, p. 1).

Finalmente, o artigo que representa o sexto pôster é “Opiniões e expectativas de estudantes do Ensino Médio sobre experimentos históricos na disciplina de Física”; disserta sobre um projeto de pesquisa, em fase preliminar, oriundo da interação com o Pibid, financiado pela Capes. O trabalho, com temática em experimentos históricos, está sendo desenvolvido no Colégio Estadual Doutor Xavier da Silva, em Curitiba/PR.

Ele teve como objetivo “levantar as opiniões e expectativas dos estudantes em relação à História da Ciência e à experimentação” (Takahashi, 2013, p. 1). Foi percebido como resultado que os estudantes entendem a Física como uma ciência experimental, interdisciplinar e relacionada com os avanços tecnológicos.

Com a análise dos artigos, pode-se perceber o empenho e o sucesso dos pesquisadores em mostrar o quanto é importante que se usem atividades experimentais para o entendimento de conceitos da Física, pois, de acordo com as suas conclusões, esse tipo de prática de ensino se apresenta bastante viável para uma aprendizagem mais interessante e significativa.

A experimentação, pelo que foi visto, representa não apenas um meio adequado e eficiente de ensino e aprendizagem de conceitos, mas também um caminho muito promissor para desmistificar a Física como ciência pronta e acabada, em que aparentemente deve-se apenas absorver as informações de livros e aceitá-las como verdades absolutas.

Considerações finais

Entre várias pesquisas que sugerem processos de ensino e aprendizagem no campo da Física, as atividades experimentais aparecem atualmente em desenvolvimento e com bastante promessa de sucesso, com a tendência a se tornarem ótimas ferramentas tanto para os alunos quantos para os professores.

Consequentemente, acredita-se que estudos como os apresentados neste trabalho, direcionados para a experimentação no ensino de Física, possam contribuir de forma significativa para o ensino e aprendizado de seus conceitos, ao passo que sua compreensão é facilitada consideravelmente.

Espera-se que esse modelo de ensino, baseado em experimentos, seja uma tendência em ascensão em razão de sua evidente eficiência.

Referências

ARAÚJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. S. Atividades experimentais no Ensino de Física: diferentes enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 25, n. 2, p. 176-194, 2003.

CAPOSSOLI, Eduardo F.; GAMA, Eduardo A. R. M. da. Experimentos e Simulações numa feira de ciências. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm. Acesso em: 5 mar. 2018.

DUTRA, Luciana de M.; BARROSO, Marta F. O uso de experimentos como ferramenta de ensino e aprendizagem: estudo de um caso. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm. Acesso em: 26 fev., 2018.

FRANCO, Deborah S. et al. Experimentos no ensino de eletrodinâmica. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm. Acesso em: 14 jan. 2018.

LIMA, Inácio M. de; GERMANO, M. G. Experimentos demonstrativos e ensino de Física: uma experiência na sala de aula. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm. Acesso em: 11 fev. 2018.

SANTOS, Jessica F. M. dos; COSTA, Gláucia G. G.; CATUNDA, Tomaz. Análise da inserção de atividades investigativas nas aulas experimentais em um curso de eletricidade e magnetismo no ensino superior. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm. Acesso em: 7 jan. 2018.

TAKAHASHI, Yukyo P. et al. Opiniões e expectativas de estudantes do Ensino Médio sobre experimentos históricos na disciplina de Física. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm. Acesso em: 23 jan. 2018.

TEIXEIRA, Jonny N.; MURAMATSU, Mikiy. Experimentos impactantes de ciência e sua importância para a divulgação. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm. Acesso em: 5 fev. 2018.

ULBRICH, Kelli de F. et al. Laboratório de demonstração e ensino de Física – Labdef. In: XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm. Acesso em: 10 jan. 2018.