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ALGUMAS REFLEXÕES SOBRE O ENSINO DE FÍSICA E SOBRE ALGUMAS
METODOLOGIAS PARA A PRIMEIRA SÉRIE DO ENSINO MEDIO
Carlos Noel Mazia1
Polônia Altoé Fusinato2
RESUMO
O objetivo deste trabalho é apresentar algumas reflexões sobre o ensino de física nas
escolas públicas, enumerando alguns fatores que contribuem para a baixa qualidade do ensino
desta ciência. Menciona algumas sugestões de especialistas para a superação deste quadro bem
como a necessidade do professor ser um investigador de sua atuação. Sugere algumas
metodologias, entre elas, as atividades experimentais como forma de prender a atenção do aluno,
dando mais dinamismo às aulas. Em particular, recomenda o uso da história da ciência para evitar
as distorções comumente presentes na construção deste saber e propõe o resgate da dimensão
afetiva nas interações de sala de aula.
Palavras-chave: reflexões, atividades experimentais, metodologia, história da ciência.
ABSTRACT
The objective of this work is to present some reflections about physics teaching in public
schools, enumerating some factors which contribute for the low quality of science teaching. Some
specialists suggestions are too mentioned to overcome this situation. They suggest some
methodologies among others, experimental activities as a way to get student’s attention, giving
more dynamism to the lessons. In particular, recommend the employment of science history to
____________ 1Professor licenciado em física pela Universidade Estadual de Maringá e participante do Programa de Desenvolvimento Educacional – PDE. Atua na rede pública estadual desde 1994. 2Professora do departamento de física da Universidade Estadual de Maringá e doutora em educação para a ciência pela Universidade de São Paulo.
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Avoid distortions commonly present on the construction of this knowledge, and propose to rescue
the affective dimension in the classroom interactions.
Keys-words: reflections, experimental activities, methodology, science history.
INTRODUÇÃO
A interação com a natureza e com a sociedade permite ao homem elaborar teorias para
explicar o mundo natural e os fenômenos sociais. Na busca de soluções para seus problemas, o
homem intervém na natureza, modificando-a e a si. Assim, vai construindo e acumulando
conhecimentos que vão sendo assimilados pelas sucessivas gerações. A apropriação dessa
herança cultural ocorre principalmente através do ensino. Assim, o ensino é o processo que
disponibiliza a herança cultural, sua apropriação e construção, envolvendo conteúdo e
metodologia.
Um dos objetivos do conhecimento, o de atenuar as dificuldades da luta pela
sobrevivência e descobrir o sentido das coisas, se desvirtuou ao longo das gerações na medida
que o ensino foi se desvinculando da vida. Assim, devido à longa tradição de um ensino passivo e
descontextualizado, a metodologia tornou-se um problema que se faz presente em todo o sistema
educacional, comprometendo a sua qualidade.
É consenso entre educadores e uma esmagadora maioria da população que o ensino
público se caracteriza pela sua baixa qualidade, não atendendo ao objetivo primeiro da educação,
que é o de preparar as crianças e os jovens para sua inserção na vida social. A defasagem dos
conteúdos trabalhados em sala de aula, a forma tradicional de sua abordagem e a sua
desvinculação do cotidiano das pessoas, contribuem para que a escola seja responsabilizada pelo
fracasso na educação científica dos alunos.
O ensino de física, pautado na excessiva dependência de livros e manuais didáticos,
contribui para que o aluno tenha uma visão da física como uma ciência acabada, pronta, fruto da
genialidade de pessoas “iluminadas”, as quais seriam imunes às influências dos fatores políticos,
econômicos e sociais. Tal ensino, por ser apresentado de forma fragmentada e anacrônica, não
permitindo a argumentação e o questionamento, reveste-se de caráter dogmático. As teorias e as
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leis são apresentadas como mágicas, tiradas da cartola do cientista. Longe de motivar o aluno, tal
ensino, devido à sua descontextualização provoca o desencanto pela ciência. Como afirma
Caniato(1989): “O gosto pela ciência vai diminuindo, diminuindo e frequentemente se extingue.
Muitas vezes aquilo que era gosto inerente ao jovem, acaba por se transformar em
aversão” (CANIATO, 1989, p.46).
Para mudar este quadro, necessário se faz um ensino que articule num todo harmonioso a
dimensão conceitual da aprendizagem com a dimensão formativa e cultural. O professor e
pesquisador Antonio Jorge Sena dos Anjos, (2005) afirma que:
“[...] ensinar ciências não implica apenas submeter os estudantes a uma acumulação de conteúdos científicos, mas sim fazê-los participar de um processo de construção de conceitos que objetive a aculturação científica, proporcionando-lhes oportunidade de pensar, investigar, argumentar, ..., aprender, em vez de fornecer-lhes respostas prontas e acabadas de uma ciência fechada em si mesma” (ANJOS, 2005, p. 72).
Para que a escola possa cumprir sua missão de formar cidadãos conscientes e capazes de
intervir na realidade, é necessário que atentemos para dois fatores que influenciam a qualidade da
prática pedagógica: a formação de professores e o currículo. Entendemos que a construção de um
currículo que dê conta de dar respostas a uma dada situação não se faz sem professores
devidamente preparados. As mazelas pelas quais passa a educação básica nos permitem antever
as conseqüências cujas causas estão, em parte, na formação dos professores na área das ciências
naturais. Em parte, porque na maioria das vezes as mudanças curriculares acontecem de cima
para baixo com pouca participação dos estudantes e educadores na elaboração dos projetos.
As políticas educacionais não têm sido capazes de acompanhar as mudanças sociais
ocorridas, como por exemplo, a transição de uma sociedade rural para uma sociedade urbana.
Com o processo de mecanização do campo e o conseqüente êxodo rural ocorreu o crescimento
populacional dos centros urbanos, forçando a disponibilização de escolas às classes populares. E
neste processo, a face pervesa do capitalismo se esconde sob a forma de pseudo democracia de
educação para todos. As elites garantiram para si um ensino de qualidade ofertados pelas escolas
particulares enquanto às crianças e aos adolescentes oriundos das camadas populares foram
reservado um ensino que mais tem se destacado pela produção de analfabetos funcionais do que
formá-los para o exercício da cidadania. E a responsabilidade pelo fracasso da escola pública,
com a ajuda dos meios de comunicação, é jogada sobre os ombros dos professores. Em vista dos
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resultados das avaliações institucionais,
...historicamente, os professores têm sido considerados culpados pelo inadequado uso dos materiais curriculares. A opinião desses profissionais e a sua capacidade de subverter imposições e sugestões oriundas dos órgãos centrais do sistema educacional são aspectos que merecem atenção daqueles que estão preocupados com o currículo na escola (KRASILCHICK, 1987, p.40).
Como foge aos objetivos do presente trabalho entrar no mérito da intencionalidade ou não
da péssima qualidade dos ensinos fundamental e médio ofertados pela escola pública, nos
ateremos na reflexão sobre a questão curricular. Esta constitui-se numa fonte de apreensão e
angústia por parte do professor preocupado com a sua própria formação e com os rumos da
educação, uma vez que a grade curricular é formada por um leque muito grande de disciplinas,
cada qual com um extenso cabedal de conhecimentos. Como trabalhar “todo” conhecimento
produzido e acumulado pela humanidade em apenas quatro horas diárias de estudos? Como fazer
sua transposição didática? Como trabalhar a interdisciplinaridade tendo em vista que o todo é
mais que a soma das partes? Como articular os conhecimentos entre si na grande teia da
complexidade, repensando o universo como uma unidade na diversidade e percebendo a escola
como o lugar da emoção, da sensibilidade e da paixão pela vida?
Para as questões acima levantadas, os professores de física que atualmente estão em sala
de aula não foram preparados. Nos cursos de física, além de serem um verdadeiro “funil”, pois
poucos se formam, a maioria opta pelo bacharelado. As licenciaturas não tiveram a devida
atenção que a situação exige. Com isso, têm-se dado muita ênfase às matérias ditas racionais
(cálculos) em detrimento das disciplinas ditas pedagógicas e de outras da área das humanas,
como metodologia de pesquisa, a história e epistemologia da ciência e outras. Não é por acaso
que professores da área apresentam grande dificuldade de produção de textos científicos.
Sabe-se que a necessidade de se passar de uma visão tradicional de ensino para novas
práticas que contemplem, entre outros, o trabalho com a interdisciplinaridade, a contextualização,
o respeito e a consideração pelos saberes que o aluno traz do seu cotidiano, é uma resposta à crise
do paradigma cartesiano, o qual influenciou a educação neste longo período da história.
A formação de novos docentes e a capacitação daqueles em exercício deve ser tal que os
levem a repensar o ensino tradicional, passando de uma postura de transmissores de
conhecimento a investigadores ativos, reflexivos de sua ação docente, indo assim na direção do
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que preconiza a LDB, mais especificamente os parâmetros curriculares, no sentido de se romper
com uma postura pedagógica que se caracteriza pela reprodução dos saberes e pelo dogmatismo.
O problema da deficiência na formação de professores se agrava se levarmos em conta a
situação daqueles que são formados em outras disciplinas ou em licenciaturas curtas com
habilitação em física. É esta a realidade que se apresenta. Há uma carência enorme de professores
de física e como as instituições de ensino superior não têm conseguido suprir a demanda,
professores são formados em regime de urgência para ensinar física no Ensino Médio. Assim,
pode se dizer que é necessário pensar numa mudança curricular não só na educação básica, mas
também na educação superior.
RECURSOS PEDAGÓGICOS DE SALA DE AULA
A física tem sido a disciplina mais detestada pelos estudantes após um certo período de
contato com o ensino desta ciência. A curiosidade natural da criança é transformada em aversão
devido à persistência em um único método de ensino, o tradicional. Assim, é pertinente
refletirmos sobre alguns recursos pedagógicos que podem complementar a prática cotidiana dos
professores, uma vez que as condições de trabalho tem sido um obstáculo ao abandono de
práticas baseadas unicamento no quadro, no giz e na oralidade.
A proposta de subsídios de aparatos experimentais deve ser acompanhada do
entendimento de que nenhum material, qualquer que seja ele, não produz nenhum milagre. Para
que seu uso garanta os resultados esperados, o professor deve ter claro quais são os objetivos a
serem alcançados bem como a estratégia que deve usar e de como proceder para contextualizar as
atividades experimentais.
Em muitos artigos sobre metodologia de ensino há uma crítica contundente à resolução de
exercícios em sala de aula como metodologia, pois na maior parte desta atividade, a mesma se dá
de forma mecânica. Analogamente, esta crítica também deve ser endereçada às atividades
experimentais que são implementadas como um fim em si mesma, pois de acordo com Borges
(2002), manusear aparatos experimentais não garante que os objetivos educacionais sejam
alcançados. Ele chama a atenção para o fato de que o uso de equipamentos só encontrados
nos laboratórios torna o ensino distante da experiência cotidiana do aluno, o que se constitui
numa forma de descontextualização.
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É a ação pedagógica do professor que “dá vida” aos materiais pedagógicos, sejam eles
aparatos experimentais, livros didáticos ou outros materiais instrucionais. Ao se decidir pelo
emprego de determinado recurso, é preciso conhecer os alunos e como se dá seus processos de
construção do conhecimento para que se tenha condição de planejar as atividades em vista de
uma melhor aprendizagem.
Uma metodologia que vem sendo proposta ultimamente é a das Interações Discursivas,
que enfatizam as falas dos alunos e/ou do professor. O relacionamento entre os alunos e entre
alunos e professor ocorre principalmente através da linguagem, a qual é um de seus mecanismo
de comunicação, numa perspectiva sociocultural. Assim, é óbvia a importância da linguagem
tanto escrita como oral para o aprendizado das ciências. Na visão vygotskyana, a linguagem é um
sistema simbólico internamente articulado por regras e compartilhado por um grupo de
indivíduos. O processo de internalização dos conhecimentos é favorecido pelo contato dos alunos
com o símbolo e signos relacionados com o meio social do aluno.
Durante o processo de elaboração dos conceitos científicos é importante que ocorra uma
catalização de um diálogo ou debate entre os alunos e/ou entre alunos e professor, permitindo que
o cotidiano invada a sala de aula. Nessa interação dialógica é oportunizada aos alunos a
exposição de suas idéias de modo a contribuir para a aprendizagem de todos.Assim, vão se
apropriando de novas formas de se expressar, adquirindo mais independência e confiança em
suas idéias. A construção do conhecimento se dá então num processo cognitivo e não numa
forma mecânica. O professor deve estar aberto para as idéias e as concepções espontâneas que
afloram através dos discursos dos alunos. Cabe ao professor a sensibilidade no sentido de
possibilitar a combinação dos conceitos espontâneos com os científicos. Assim, de acordo com a
visão vygotskyana, deixam de ser antagônicos e passam a fazer parte de um único processo,
denominado formação de conceitos.
No desenvolvimento da linguagem e do pensamento ocorrem alteração das componentes
semânticas das palavras, as quais adquirem novos significados. Assim, durante o processo de
construção do saber escolar, as palavras de uso comum adquirem novos significados, passando a
fazer parte de uma linguagem que se aproxima gradualmente do vocabulário científico.
Este é um recurso que pode ser usado em três momentos das atividades experimentais. Na
fase de preparação, pela proposição de temas a serem discutidos e que tenha vinculo com o
cotidiano do aluno. O segundo momento, o das atividades propriamente ditas, para observar a
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interação dos alunos entre si e com o objeto de estudo e o terceiro momento, que é a fase de
análise e discussão das observações efetuadas no transcorrer das atividades experimentais. Assim,
o laboratório escolar se constitui no espaço que favorece o estabelecimento de uma linguagem
comum entre os alunos e o conhecimento científico.
A interação discursiva também é um excelente recurso quando o professor se propõe a
articular os conteúdos com a história da ciência, seja através das atividades experimentais,
pesquisa bibliográfica ou outras estratégias.
Ao introduzir o uso da história da ciência no ensino da ciência, deve descrevê-la, não
como a história de um progresso, na qual não se faz referência aos problemas que estão na
origem do conhecimento, nem aos obstáculos epistemológicos e práticos que foram preciso
superar. A história da ciência deve apresentar uma visão contextualizada da ciência, mostrando o
caráter coletivo dos trabalhos dos cientistas enquanto pessoas sujeitas às influências das
condições sociais, políticas, econômicas e religiosas da época em que viveram. Deve mostrar os
avanços e os retrocessos do desenvolvimento cientifico.
Trabalhar uma história fidedigna à totalidade dos acontecimentos permite que os alunos
percebam que suas formas de pensar foram utilizadas por cientistas famosos do passado e que
com a evolução do pensamento científico tais concepções foram superadas pelos trabalhos
daqueles que foram surgindo no cenário da história.
Pesquisando literatura pertinente, podemos encontrar uma gama de sugestões de
metodologias e materiais pedagógicos, tais como as histórias em quadrinhos e as tirinhas. O uso
de pôster com definições e figuras, o teatro, os textos de divulgação científica, CD, DVD e os
recursos multimídias que constituem um arsenal do qual o professor pode se servir para variar a
dinâmica da sala de aula. As atividades lúdicas, tipo banco imobiliário são excelentes recursos
para prender a atenção do educando. É claro que os recursos pedagógicos dos quais podemos
lançar mão dependem da realidade de cada escola.
Cada recurso pedagógico tem seus limites de capacidade de mobilizar o estudante para a
construção do conhecimento. A diversidade presente em sala de aula demanda uma maior
variedade de formas de abordagem dos conteúdos. Fazer opção por uma única forma
metodológica em detrimento de outras, por mais abrangente que seja, é fazer uma simplificação
grosseira do processo ensino-aprendizagem, pois este é complexo e não-trivial.
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Em vista disso, podemos encontrar num trabalho de Laburú, Arruda e Nardi, (2003) o
desenvolvimento de argumentos:
“[...] indicando uma proposta metodológica pluralista para a educação cientifica, pois parte do pressuposto de que todo processo de ensino-aprendizagem é altamente complexo, mutável no tempo, envolve múltiplos saberes e está longe de ser trivial. Pelo menos duas razões básicas sustentam esse entendimento e, por conseqüência, levam às dificuldades e limitações dos vários modelos mencionados. A primeira deve-se a nossa concepção demasiado ingênua do homem, da sua circunstância social, do seu processo de elaboração do conhecimento e, por conseqüência, do mecanismo da sua aprendizagem e do seu ensino. A segunda prende-se ao fato da evolução das idéias educacionais se encontrarem ligadas à evolução da própria humanidade, ficando, portanto, temporalmente circunstanciadas (GADOTTI, 1993, p.16 in: LABURÚ; ARRUDA; NARDI, 2003, p. 248).
MOTIVAÇÃO DO APRENDIZ E DO DOCENTE
Diante de indicadores da baixa qualidade do ensino nas escolas públicas, tem se recorrido
à psicologia cognitivista na busca de referenciais teóricos para municiar os professores dos
conhecimentos necessários visando a melhoria do ensino e da aprendizagem. Os resultados desta
busca forneceram valiosas contribuições, mas ainda não tem sido suficientes para um trabalho de
investigação sobre o desinteresse dos alunos em aprender o que são propostos pelos professores.
O sucesso do processo ensino-aprendizagem está vinculado à disposição do aluno em
aprender, disposição na qual ele mobiliza suas estruturas na busca de novos conhecimentos.
Nesta, ele se envolve com o processo, tendo uma participação ativa no processo ensino-
aprendizagem e disposição para enfrentar novos desafios.
Mas não é isto o que podemos constatar em nossas escolas. O que vemos são a falta de
interesse pelos assuntos abordados e indisciplinas que se traduzem em problemas de
relacionamento com colegas e/ou com o professor, “passeio” pela sala, conversas paralelas e
distrações com materiais não pertinentes às atividades de sala (celulares, aparelhos eletrônicos e
outros). Uma grande parcela dos alunos freqüentam as aulas porque são pressionados pela família
ou porque, contra a sua vontade, estão em busca de preparação para uma profissão que garanta a
sua inserção na sociedade. O seu descontentamento se traduz em rejeição e desprezo para com o
conhecimento escolar. Sua motivação e seu interesse estão nas emoções fortes fora da escola
(ARRUDA, apud LABURÚ, 2006, p.383). Tudo isto contribui para que o professor perca a
autoridade, o qual, muitas vezes sem tato para lidar com situações conflituosas, recorre à
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equivocada estratégia de ordenar a retirada do aluno da sala e de impor regras com as quais os
alunos não aceitam. Assim, muitas vezes o professor passa a ser visto como um inimigo. O bom
senso nos diz que o correto seria negociar com eles no sentido de buscar, num consenso, regras
para uma convivência harmoniosa, com compromissos assumidos por ambas as partes, professor
e alunos. É um desafio para o professor, para cujo enfrentamento não existe receita.
É práxis os professores culparem unicamente os alunos pela indisciplina. Isto é ignorar o
caráter de multiplicidade do ser humano e que cada indivíduo é único e reage de maneiras
diferentes aos estímulos recebidos. Por outro lado, por parte de uma grande parcela dos
responsáveis pelo sistema educacional, dos gestores escolares e dos pedagogos de gabinete, o
professor é apontado como o único responsável. Isto é mascarar a realidade. O que ocorre é um
círculo vicioso no qual o aluno culpa o professor pelo seu fracasso e o professor acredita que o
aluno é o único culpado.
Tais acontecimentos são sintomas de uma crise que na visão de alguns estudiosos
ultrapassam os muros da escola, cujo fio da meada nos leva à textura do sistema social. Com o
vertiginoso avanço tecnológico e a avassaladora ação dos meios de comunicação valoriza-se a
vida fácil, os bens de consumo, uma certa superficialidade, em detrimento do trabalho, do esforço
e do mérito. E isto é trazido para a sala de aula quando, por exemplo, o aluno tenta obter nota por
meios fraudulentos. Devido a estas conjunturas, de acordo com Bini e Pabis, (2008):
“[...] a realidade está mudando a cada dia, os alunos de hoje estão em contato constante com o desenvolvimento tecnológico e a cada dia recebendo informações em excesso. Isto faz com que percebam mais rapidamente a falta de conhecimento do professor sobre assuntos abordados em aula. Quando isto acontece, o aluno acaba tomando certas atitudes que não condizem com a realidade da sala de aula, e o trabalho do professor torna-se desvalorizado. Isto leva os professores a concluírem que os alunos não gostam de estudar, não vêm importância nos estudos para seu futuro ou não gostam de sua disciplina (BINI; PABIS, 2008, p.2).
É comum ouvirmos de nossos colegas reclamação de que prepararam as aulas com tanto
carinho e dedicação e qual foi a frustação quando da aplicação em sala de aula ao se depararem
com o desprezo e a pouca vontade por parte dos alunos. De acordo com Laburú (2006), como
condição geral, aprendizes apáticos solapam tentativas de aplicar as melhores estratégias
cognitivistas porque a estratégia elaborada não apresenta elementos de motivação (LABURÚ,
2006, p.383).
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Quando um aluno se comporta de maneira a atrapalhar o bom andamento das atividades,
pode estar querendo que o professor perceba que ele existe e que seja incluído. É necessário que a
sala de aula se converta num espaço de inclusão, no qual é oportunizado ao aluno o uso da
palavra e o direito de opinião, criando ambiente participativo.
Acontecimentos deste tipo nos conduzem ao pensamento de que o paradigma racionalista
não é capaz de dar uma resposta, pois separa razão da emoção. A necessidade de que o aluno
pertença a um grupo é uma variável que o professor não pode ignorar quando do planejamento
das atividades. Isto nos remete à Teoria da Autodeterminação, que é uma necessidade inerente ao
ser humano e está relacionada à motivação intrínseca.
A necessidade de que pertença a um grupo é uma das três necessidades pedagógicas
proposta pela Teoria da Autodeterminação. As duas outras são: a necessidade de autonomia,
definida como a crença das pessoas no seu potencial de agir por si mesma, sem estímulos
externos. A outra necessidade é a de competência, que é compreendida como uma tendência
natural inerente ao ser humano para envolver o interesse individual e exercitar capacidades de
modo a interagir de forma competente em seu ambiente (LABURÚ, 2006, p.391).
Para que a motivação intrínseca aconteça, é necessário que as interações em sala de aula
satisfaça as três necessidades psicológicas propostas pela Teoria da Autodeterminação. O agir do
professor deve transformar a sala de aula no espaço para o diálogo inclusivo, para a cumplicidade
e para o afloramento da espontaneidade. Acredita-se que, ao se sentir aceito e pertencente ao
grupo, o aluno tem sua auto estima reforçada, sentindo prazer e alegria na escola na medida em
que ela se torna o local de interações sociais agradáveis e de avanços nos aprendizados. De
acordo com Guimarâes e Baruchovitch (2004):
“[...] os estudantes que se sentem aceitos em seus diferentes relacionamentos desenvolvem uma orientação positiva em relação à escola, aos trabalhos e atividades escolares e aos professores. Crianças consideradas rejeitadas pelos colegas percebem a escola de modo significativamente desfavorável, faltam muito às aulas e apresentam níveis de desempenho mais baixos, comparadas às outras crianças mais integradas” (GUIMARÃES; BARUCHOVITCH, 2004, p.147).
No caso do ensino de física, as atividades de experimentação é uma das formas de se
materializar um tal ambiente, pois permite um constante intercâmbio de contribuições entre os
alunos e professores, de modo que o conhecimento é construído coletivamente sem violar o
respeito pelos ritmo e estilo de aprendizagem de cada um. Nas atividades experimentais busca-se
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disponibilizar ao aluno, com a intenção de prender-lhe a atenção, a exploração da novidade, na
medida em que evoca situações de ambigüidade e incongruência por conflitarem com suas
concepções. Isto pode incentivar o aluno a buscar respostas para esta inesperada situação. Neste
caso, não devemos nos esquecer que não se trata de substituir as concepções antigas pelas novas,
mas sim que se trata de um único processo de formação de conceitos. De acordo com Tavares
(2004), na interação entre o conhecimento novo e o antigo, ambos serão modificados de uma
maneira específica por cada aprendente [...] (TAVARES, 2004, p.394).
Mas, de onde vem a motivação do professor? Sua auto estima e seu arsenal para enfrentar
os desafios que a vida impõe?
Se levarmos em conta o que o professor representa para a sociedade e como por ela é
pouco valorizado; se considerarmos o professor como um parceiro das famílias na educação dos
filhos e como é mal compreendido; se atentarmos para a importância do professor no preparo de
recursos humanos para o desenvolvimento cultural, científico e tecnológico do país e os baixos
salários pagos pelos governantes, podemos afirmar que ninguém seria professor.
O que leva uma pessoa a abraçar a docência como profissão é a sua paixão pelo ser
humano e o desejo de aprender sempre mais no convívio e na interação com a comunidade
escolar, principalmente com seus alunos. E isto deve nos levar a ser pesquisadores em nossa
prática docente, refletindo sobre nossas ações, sempre dispostos a mudá-la quando a realidade
assim o exigir.
PROPOSTA APLICADA EM SALA DE AULA NO PDE
Antes de participar do Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE) promovido pelo
Estado do Paraná, este autor já vinha participando de um projeto “Ações Reflexivas Aplicadas ao
Ensino de Física em Sala de Aula – Discussões e Estratégias Metodológicas”, juntamente com
vários professores de física que atuam em escolas da região de Maringá, promovido pelo
Departamento de Física da Universidade Estadual de Maringá.
Nestes encontros, realizados quinzenalmente a partir de 2006, realizou-se um
levantamento da situação do ensino de física nas escolas da região, a formação dos professores
bem como suas dificuldades frente à realidade de cada escola, contando com a orientação e
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coordenação da professora pesquisadora da área de ensino de ciências e a assessoria de três
alunos do Mestrado em Educação Para a Ciência e o Ensino de Matemática.
Com a contribuição de todos os participantes, foi elaborado um planejamento para a
primeira série do Ensino Médio com os conteúdos estruturantes da mecânica, de acordo com as
orientações curriculares da Secretaria de Estado da Educação do Paraná. A medida que os
conteúdos foram se desenvolvendo nas escolas, os participantes relatavam oralmente e por escrito
como foi o processo e o resultado da intervenção no decorrer do ano de 2006.
No início das atividades do ano de 2007, deu-se prosseguimento ao planejamento para a
segunda série do Ensino Médio, com os conteúdos estruturantes de Termodinâmica, sempre de
acordo com as diretrizes curriculares para o Estado do Paraná. E no início do ano corrente (2008),
teve prosseguimento o planejamento para a terceira série, com o conteúdo estruturante de
eletromagnetismo.
Com os subsídios do grupo de estudo mencionado, foi elaborada uma proposta a ser
aplicada em sala de aula, restringindo-se aos conteúdos estruturantes da mecânica para a primeira
série do Ensino Médio, cujo tema de estudo da intervenção foi Instrumentação Para o Ensino de
Física. Consistiu-se de sugestões de aparatos experimentais de baixos custos com as respectivas
fundamentações teóricas para que as atividades se desenvolvessem com ações reflexivas à luz da
história da ciência, de modo que os alunos pudessem entender como ocorreu a evolução do
pensamento científico na construção do conhecimento.
Para a implementação da proposta, seguiu-se os seguintes tópicos:
- Atividades de discussão/reflexão sobre o homem enquanto ser que interfere na natureza, suas
relações consigo mesmo, com os outros e com a natureza;
- Elaboração de uma lista de conteúdos (ramos) da física a partir de um rol de intervenções do
homem na natureza e dos conhecimentos produzidos e acumulados pela humanidade;
- Estudo das grandezas, suas unidades de medida e sua evolução na história;
- Experimentos visando a construção dos conceitos de referencial, repouso, movimento e
trajetória;
- Experimento visando a distinção entre o movimento uniforme e o movimento uniformemente
variado;
- Estudo do movimento numa perspectiva histórica;
- Experimento de Galileu – como o espaço varia com o tempo;
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- Diferenças entre grandezas escalares e grandezas vetoriais;
- Enquête sobre o significado do vocábulo “força” nas mais diversas situações do cotidiano;
- Atividade prática para trabalhar o conceito de quantidade de movimento. A contribuição da
história.
DESCRIÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS DA APLICAÇÃO
Partindo da premissa de que o ensino voltado para a troca de idéias entre os integrantes de
uma classe (aluno-professor e aluno-aluno), envolvendo-os numa busca coletiva de respostas às
questões é um excelente recurso para que o educando externalise suas concepções de mundo, foi
proposto ao aluno a elaboração de um rol de intervenções do homem na natureza, desde a
construção de um simples abrigo aos sofisticados e complexos produtos tecnológicos dos dias
atuais. Como ponto de partida para essas atividades, que foram realizadas em grupos, foram
disponibilizados figuras, imagens e uma tabela com lacunas que deveriam ser preenchidas com
anotações das características de vários animais no tocante ao habitat, luta pela sobrevivência,
defesa e outros (Tabela 1).
TABELA 1
Animais Nos primórdios da vida humana
Nos dias atuais
Felinos (onça, leopardo, leão, Jaguatirica e outros)
Répteis (cobras, lagartos e outros)
Mamíferos ruminantes (bois, Cabras, ovelhas e outros)
Aves [de ninhos mais elaborados(joão-de-barro, beija-flor e outros)].
Roedores (como o castor)
Insetos (como abelhas, cupins e outros).
Homem
A escolha desta metodologia se deve à importância da linguagem nas interações
discursivas durante o processo de elaboração de conceitos científicos. Neste intercâmbio de
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idéias, a sala de aula se converte no espaço de interação entre a linguagem científica e a
linguagem espontânea, gerando novos significados. Assim, ao explicar determinados fenômenos
aos colegas e ao professor, o aluno familiariza-se com o uso da linguagem científica.
No respeito e na acolhida de cada aluno por parte do professor, o ambiente pode ser de tal
maneira fertilizado para um fervilhar de idéias no qual emergem os conceitos espontâneos, pois
nesta alternância de falas, os alunos exteriorizam os significados que dão aos fenômenos. A esse
respeito o educador, o professor deverá ser muito cuidadoso, pois de acordo com Mortimer
(2001),
Estudos mostram que os estudantes não abandonam suas concepções cotidianas depois de vivenciarem processos de ensino. De fato, mesmo pessoas com formação científica mantém suas formas de falar sobre...que estão baseadas em idéias cotidianas (Mark e Young,1987; Moreno et al, 1987; Amaral e Mortimer, 2001). Isso evidencia que o processo de construção de uma noção científica...não ocorre com a substituição de conceitos cotidianos por conceitos científicos, mas por uma mundança no perfil conceitual dos alunos, em que a zona científica é construída e diferenciada da zona cotidiana. Ambas continuam válidas e úteis para os alunos em contextos diferenciados (AGUIAR JUNIOR ; MORTIMER, 2005, p.3)
De acordo com a teoria histórico cultural, os conceitos espontâneos e não espontâneos se
desenvolvem num único processo de formação de conceitos e não são antagônicos. Nesta
perspectiva, é um equívoco pretender a aprendizagem científica através de conflitos cognitivos.
Os educadores Eduardo Mortimer e Ana Luiza Smolka, (2001) ao apresentarem uma discussão a
respeito da mudança das concepções espontâneas em concepções científicas, nos informam que
um estudo realizado em 1991 indicava difundido emprego do conflito cognitivo, intencionando a
aprendizagem de conceitos científicos por meio de mudança conceitual, reforçando a dimensão
individual no processo de construção do conhecimento. Em suas pesquisas eles chamam a
atenção para o fato de tal estratégia piagetiana se mostrar ineficaz, pois a consciência de que seus
saberes cotidianos conflitam com os saberes mais elaborados, depende, dentre vários fatores,
também da relação dialógica que ocorre em sala de aula. Numa perspectiva vigotskiana o conflito
da linguagem científica com a linguagem cotidiana pode ser convertido num processo de
reelaboração de conceitos. As concepções que o educando traz para a sala de aula devem ser
consideradas dentro de seu contexto de validade, num ambiente no qual os significados são
criados, negociados e definidos por meio do uso da linguagem enquanto signo de mediação.
Promovendo o diálogo com vista à externalização de opiniões, estas contradições podem ser
percebidas e superadas, num ambiente de profundo respeito pela individualidade do educando.
Na interação entre o conhecimento novo e o antigo, ambos serão modificados de uma maneira
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específica por cada estudante, como conseqüência de uma estrutura cognitiva peculiar a cada
pessoa (TAVARES, 2004, p.56).
Com essa contribuição dos alunos foi possível direcionar os trabalhos de modo que os
educandos percebessem que a diferença entre as atividades dos seres humanos e a dos animais
está no trabalho enquanto atividades pré-concebidas, planejadas e posteriormente executadas.
Enquanto as demais espécies se adaptam à natureza, o homem age sobre a natureza para
transformá-la, visando atingir um determinado objetivo e o resultado dessa ação já existia na sua
consciência. Citando Mark (2003):
Sem dúvida o animal também produz. Ergue um ninho, uma habitação, como as abelhas, os castores, as formigas, etc. Mas só produz o que é absolutamente necessário para si ou para seus filhotes; produz apenas numa só direção, ao passo que o homem produz universalmente; enquanto os animais citados produzem somente sob a dominação da necessidade física imediata o homem produz quando se encontra livre da necessidade física e só produz verdadeiramente na liberdade de tal necessidade; o animal apenas se produz a si, ao passo que o homem reproduz toda a natureza; O produto do animal pertence imediatamente ao corpo físico de animal, enquanto o homem é livre diante de seu produto. O animal constrói apenas segundo o padrão e a necessidade da espécie a que pertence, ao passo que o homem sabe como produzir de acordo com o padrão de cada espécie e sabe como aplicar o padrão apropriado ao objeto; assim, o homem constrói também de acordo com as leis da beleza ( MARK, 117. 2003, apud GUEDES, 2007, p.5)
Usando da exposição oral e do quadro de giz, o professor complementou que pelo
trabalho enquanto ação consciente, o homem intervém na natureza, adequando-a às suas
necessidades, transformando-se a si mesmo. Refletindo sobre o rol de intervenções do homem na
natureza, foi solicitado ao aluno que complementasse a listagem dos ramos da física na tabela 2.
TABELA 2
Atividades Ramos da física Objeto de estudo
-Jogar bola, andar de bicicleta, apertar um parafuso. -Perfurar o solo com um bate estaca. -Subir/descer num edifício, usando um elevador. -Deslocar-se, usando um carro.
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Atividades Ramos da física Objeto de estudo
- Viajar num barco a vela, usando a força dos ventos -Cozinhar alimentos ou assar um bolo no fogão a gás. -Usar agasalhos no inverno. -Usar a geladeira na conservação de alimentos. -Manter a caldeira alimentada pelo fogo.
-Fotografar pessoas e paisagens. -Observar uma cultura de bactérias no microscópio. -Assistir a um filme no cinema. -Observar as cores do arco íris num dia de chuva e sol. -Observar que num dia seco e quente, o asfalto da rodovia tem aparência de molhado.
-Ouvir o som de um piano. -A poluição sonora é um incômodo. -Falar ao telefone/celular. -Ouvir o estrondo de um trovão bem depois de vermos seu clarão.
-Assistir e/ou participar de um campeonato de surf. -Como o som da rádio chega até nossos ouvidos. -O efeito do impacto de uma pedrinha na superfície tranqüila de um lago.
-Levar um choque elétrico ao manusear um circuito. -Um simples relê foi a causador da queda de um avião Focker da TAM, em 1999. -Uma bússola não funciona perto de cabos de alta tensão. -Por que têm ímãs entre os componentes de um motor elétrico?
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As grandezas e suas medidas são um conteúdo vinculado ao cotidiano do aluno. De suas
interações sociais, ele traz em suas estruturas cognitivas alguns conhecimentos a respeito dos
processos de medidas. Então, tendo isto como subsunçor, fez-se um resgate da história do homem
primitivo, salientando sua ação intencional sobre a realidade. Disponibilizando literatura
pertinente e apresentando um resumo no flip chart, foi destacado que pela sua intervenção, o
homem adequa a natureza às suas necessidades e que nesse processo ele se transforma na relação
com a própria natureza e com os outros indivíduos, alterando sua maneira de perceber, de pensar
e de sentir. Assim, refletindo sobre a natureza humana, foi possível concluir que a concepção de
grandezas é resultado da lenta e gradual sofisticação do pensamento humano e que, o que
caracteriza o homem enquanto ser que interfere na realidade, modificando-a é o trabalho humano.
E na execução do trabalho, o homem faz uso das mais diversas ferramentas e instrumentos de
medida. Conforme Duarte (2001), a diferença entre a produção animal e a produção humana se
evidencia claramente quando se analisa, por exemplo, a atividade de produção de instrumentos
(DUARTE, 2001, p.118).
Para a aula seguinte, foi solicitado aos alunos que trouxessem de casa, instrumentos de
medidas usados no exercício das mais diversas profissões, bem como mencionar aqueles que
existem em suas casas, os quais deveriam ser registrados em tabelas do tipo seguinte seguinte:
Nome do instrumento Utilidade
Infelizmente, os instrumentos que foram trazidos pelos alunos se limitaram a metro, trena,
cronômetros e relógios. O conjunto foi complementado com aquilo que a escola possuía ou
trazidos pelo professor: balança, paquímetro, dinamômetros, termômetros e multímetro. À
medida que os alunos iam mencionando a utilidade/finalidade de cada instrumento, as grandezas
foram sistematizadas pelo professor em comprimento, tempo e massa, utilizando para isto o
quadro de giz. Para complementar o estudo das grandezas e suas medidas, solicitou-se um
trabalho de pesquisa da história do Sistema Métrico Decimal.
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ESTUDO DOS MOVIMENTOS
PRIMEIRA EXPERIÊNCIA: RELATIVIDADE DO MOVIMENTO
Foi disponibilizado aos alunos um carrinho munido de controle remoto, o qual foi
colocado em repouso no piso da sala. Foi solicitado aos alunos uma relação dos objetos existentes
na sala, sendo o carrinho posteriormente colocado em movimento. Em seguida foram
apresentadas aos alunos perguntas que visavam detectar o conhecimento que eles já possuiam:
I) Que grandezas estão envolvidas no estudo do fenômeno que você observa?
II) Observando o conjunto dos objetos existentes na sala, em que você se baseia para afirmar que
o carrinho está em repouso ou em movimento?
III) Se você está em repouso em sua carteira, você está em repouso ou em movimento em relação
a um motorista que passa de carro em frente à sua escola?
IV) Para dois carros, A e B, que se deslocam emparelhados numa rodovia, ambos com a mesma
velocidade, em relação ao carro A, o carro B está em movimento ou em repouso?
Das perguntas acima, os alunos apresentaram uma certa dificuldade em entender a
pergunta II. Evitando dar respostas prontas, continuou-se insistindo nesta, até que um aluno
contribuiu com a idéia de ponto de referência. O professor, continuando com a insistência,
perguntou qual era a relação deste ponto de referência com o problema. Os alunos depararam
com novas dificuldades. Era evidente que os alunos entendiam a situação, mas não conseguiam
expressar seus pensamentos, ordenando os conceitos já estudados nas séries anteriores.
O professor interveio, perguntando o que ocorria com a distância entre este ponto de
referência e o carrinho quando este estava em repouso e quando estava em movimento. A partir
disto as respostas fluíram de modo mais animado, revelando maior confiança em expor suas
idéias. As reflexões sobre a pergunta II serviram como catalizadoras para responder as perguntas
III e IV.
SEGUNDA EXPERIÊNCIA: RELATIVIDADE DA TRAJETÓRIA
Primeiramente, foram propostas aos alunos várias situações:
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a) um objeto, é abandonado de um avião em vôo horizontal e retilíneo, com velocidade constante.
(Foi feito no quadro de giz, um desenho esquemático de uma avião abandonando um objeto e
cinco possíveis trajetórias de queda: duas trajetórias retas, inclinadas, uma para a direita, outra
para a esquerda; uma retilinea vertical e dois arcos de parábola: um ascendente e outro,
descendente).
V) A forma da trajetória do objeto em queda é vista da mesma maneira tanto pelo piloto do avião
como por uma pessoa em terra? Como é a forma da trajetória vista pelo piloto? E por um
observador postado no solo?
A maioria afirmou que a forma da trajetória vista tanto por um observador em terra como
para a tripulação era retilínea e inclinada, como se o objeto tivesse a velocidade diminuída em
relação à do avião.
b) Um caminhão se desloca em linha reta e horizontal por uma rodovia. Em pé sobre a carroceria
do caminhão, um homem atira uma pedra verticalmente para cima.
VI) A pedra cairá na frente do homem, nas mãos do homem ou atrás do homem?
VII) O homem verá a pedra descrever que tipo de trajetória?
VIII) Uma pessoa parada à beira da estrada verá a pedra descrever que tipo de trajetória?
Em relação à pergunta:
VI, a maioria respondeu que a pedra cairia atrás do homem e a pergunta VII, a maioria respondeu
que a pedra descreveria uma trajetória retilínea vertical, caindo num ponto atrás do homem e
dando a mesma resposta para a pergunta VIII.
Constata-se que é uma manifestação da concepção aristotélica de que o movimento
natural seja retilíneo e para baixo e que o violento requer força, quando supõem que o avião e o
caminhão continuam se deslocando enquanto o objeto abandonado do avião e a pedra atirada
perpendicularmente do caminhão não continuaram se deslocando após deixar o contato com o
agente lançador.
Depois de ouvir as opiniões dos alunos, foi solicitado que um deles se deslocasse em linha
reta, com velocidade constante pela sala e atirasse um objeto (apagador) verticalmente para cima.
Partindo das respostas apresentadas e confrontando-as com as observações dessa simples
experiência, o debate foi encaminhado para uma reelaboração das respostas anteriormente
apresentadas. O interessante é que quando os alunos partem de uma situação que lhes é familiar,
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se sentem bastante seguros e motivados para externar suas opiniões, enriquecendo assim o
debate. Analisando as interações que ocorrem na sala, vemos a importância da pluralidade de
opiniões dos estudantes. De acordo com Karan et al (2007):
Segundo a teoria sócio-interacionista de Vygotsky, explicitada por Rego (1995), a heterogeneidade, característica presente em qualquer grupo humano, passa a ser vista como fator imprescindível para as interações na sala de aula. Os diferentes ritmos, comportamentos, experiências, trajetórias pessoais, contexto familiares, valores e níveis de conhecimento de cada criança (e do professor) imprimem ao cotidiano escolar a possibilidade de troca de repertórios, de visão de mundo, confrontos, ajuda mútua e conseqüente ampliação das capacidades individuais (KARAN et al, p.109-110, 2007).
TERCEIRA EXPERIÊNCIA: TIPOS DE MOVIMENTOS
Devido à exiguidade do tempo, restringiu-se as atividades experimentais sobre
movimentos a apenas dois experimentos: um, objetivando a observação sobre o movimento
retilíneo e uniforme e o outro, a observação sobre o movimento retilíneo uniformemente variado.
Não se passou previamente ao aluno, a informação sobre qual era o tipo de movimento a ser
observado em cada aparato.
Para o movimento retilíneo e uniforme, foi usado um aparato que consistiu de uma
mangueira anexada longitudinalmente a uma régua de madeira de 2,20m de comprimento,
contendo em seu interior um líquido (água ou óleo) e uma bolha de ar. A régua foi colocada
numa posição levemente inclinada para que o aluno observasse o movimento da bolha de ar.
Para o movimento retilíneo uniformemente variado, o aparato experimental consistiu de
duas lâmpadas fluorescentes (queimadas), justapostas, formando uma canaleta que, colocada
numa posição levemente inclinada, serviu de caminho para uma esfera de aço abandonada na sua
extremidade elevada.
Após as atividades práticas, foi solicitado ao aluno que explicitasse a diferença entre os
movimentos observados bem como a caracterização de cada um deles. Pela intuição foram
capazes de diferenciá-los, sendo porém necessário recorrer aos livros didáticos para caracterizar
cada um dos movimentos. As respostas formuladas foram depois corrigidas no quadro de giz.
Para uma análise quantitativa do movimento da esfera numa canaleta, mediu-se o tempo
gasto pela esfera para percorrer as seguintes distâncias: 25cm, 50cm, 75cm e 100cm. Para cada
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distância, foram tomadas 10 (dez) medidas do tempo. Os valores médios obtidos e os valores
normalizados foram registrados numa tabela:
Distância :x (cm) Valores normalizados de x (cm)
Intervalos de
tempo: t∆ (s)
Valores normalizados
de t∆ (s) 25 1,00 1,05 1,00
50 2,00 1,47 1,40
75 3,00 1,74 1,66
100 4,00 2,02 1,92
Antes da análise quantitativa dos resultados obtidos e lançando mão do uso de um flip
chart, foi apresentado aos alunos um resumo do texto “uma visão histórica do movimento”,
explicando como Galileu Galilei realizou esse experimento para estudar a relação entre o espaço
percorrido por um corpo em queda livre e o tempo gasto na queda. O referido texto destacava a
criatividade do sábio renascentista frente às limitações tecnológicas da época: o uso do plano
inclinado, da clepsidra e da associação de métodos hipotéticos-dedutivos aos experimentos.
Posteriormente, solicitou-se aos alunos que, à luz deste relato histórico, pesquisassem de que
maneira os valores da segunda coluna se relaciona com os da quarta coluna (num movimento
retilíneo uniformemente variado, os espaços variam com o quadrado do tempo). Tarefa que foram
capazes de realizar, não sozinhos, mas com a ajuda do professor.
Nesta atividade há que se levar em consideração a importância dos conceitos adquiridos
anteriormente e que funcionam como subsunçores, no caso, o conceito matemático de raiz
quadrada e quadrado de um número.
Um outro cuidado que devemos ter é o de não dar respostas imediatas aos alunos, mas de
conduzir um processo dialógico que os levem a fazer a síntese dos resultados de uma pesquisa.
E esta “redescoberta galileana, propiciou a apresentação de um resumo das equações da
cinemática, revisando o que eles estudaram na oitava série do Ensino Fundamental e tomando o
cuidado de não se perder muito tempo com cálculos “inúteis”.
Acredita-se que associar a história da ciência às atividades experimentais, como no
exemplo anterior, é um valioso recurso para que o aluno se conscientize de que por trás de cada
equação da física, há toda uma história, muitas vezes, densamente dramática.
22
Para o estudo da dinâmica, por conveniência, fez-se um breve estudo da teoria dos vetores
e alguns cálculos simples, com os quais os alunos não apresentaram dificuldades, tanto na
composição como na decomposição de vetores. Mas a experiência mostrou que este recurso pode
ser apresentado, explicado e explorado no momento em que surgir a necessidade de seu emprego,
como por exemplo, nos cálculos de força resultante e nos problemas com planos inclinados.
INTERAÇÕES
Na abordagem desse tema, fez-se uma enquete entre os alunos sobre as diversas situações
do cotidiano, nas quais estão presentes a palavra FORÇA, não no sentido que a física lhe dá.
Num segundo passo, foi solicitado aos alunos que relacionassem os dispositivos de um
carro, usados durante a manobra de estacionamento numa via movimentada, bem como as
utilidades de cada um.
Como se trata de uma situação presenciada e/ou vivida no seu dia-a-dia, exibiram bastante
confiança e segurança ao apresentarem suas respostas e concluir que tais dispositivos, quando
acionados, ocasionam o surgimento de interações entre corpos. E nesta discussão, o professor
trabalhou com eles o conceito de interações, registrando suas contribuições no quadro de giz, as
quais, depois de sistematizadas permitiram a elaboração do conceito de interação.
O estudo da relação entre força e movimento foi abordado com experimentos que
consistiram de uma canaleta inclinada articulada com outra na posição horizontal, na qual foram
colocadas várias esfera de aço em repouso. Do alto da canaleta inclinada foi abandonada uma
outra esfera, de modo que colidisse com as que estavam em repouso na parte horizontal da
canaleta. Foi feita uma série de quatro experimentos, abandonando uma esfera, duas esferas, três
esferas e quatro esferas.
Depois, fez-se mais uma seqüência de quatro experimentos conforme tabela seguinte:
Esfera em movimento Esfera em repouso
BM BM
BV BV
BM BV
BV BM
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BM → bolinha de metal
BV → bolinha de vidro
Em cada experimento uma esfera foi abandonada do alto da canaleta inclinada, de modo
que colidisse com a outra esfera que estava em repouso na parte horizontal. A classe foi dividida
em várias equipes e, como havia apenas um aparato experimental, os grupos foram se revezando
na realização da experiência.
Foi solicitado que os alunos observassem (qualitativamente) a velocidade das esferas
antes e depois da colisão, bem como as distâncias percorridas após o choque. Essas análises se
restringiram aos fenômenos observados na parte horizontal da canaleta.
Foi exibida uma tirinha no slide (datashow) mostrando, qualitativamente, a velocidade de
duas pessoas de mesma massa sobre patins, antes (uma em repouso e a outra com velocidade v) e
após o choque, sendo que após o choque, ambas permaneceram abraçadas e com velocidade 2
v.
Foram os próprios alunos que providenciaram esses slides.
Após essas séries de experimentos, foi solicitado aos alunos que, analisando as
observações, explicassem:
• Se haveria “algo” que fosse transmitido durante as colisões.
• Quais grandezas poderiam ser combinadas para formar esse “algo”.
Para dar um substrato teórico que ajudasse o aluno a elaborar seu pensamento, foi
apresentado um trecho do trabalho de René Descartes – Princípios Filosóficos. Pelo relato
histórico, os alunos viram que se tratava de uma grandeza chamada quantidade de movimento,
mas só conseguiam enxergar a contribuição da velocidade nestes fenômenos. Tinham dificuldade
para compreender o significado físico da quantidade de movimento.
Para tentar remover este obstáculo, recorreu-se ao relato da famosa experiência de Galileu
na torre de Pisa, factual ou não, na qual ele mostrou que corpos com massas diferentes caiam com
a mesma velocidade. E que apesar de possuírem a mesma velocidade, eles não tinham a mesma
quantidade de movimento. Lançou-se os seguintes pontos para reflexão:
I) Quais seriam as condições para que eles tivessem a mesma quantidade de movimento?
Reparando nos movimentos das esferas (tamanhos diferentes), antes e após a colisão:
II) De que maneira a velocidade da esfera afeta a quantidade de movimento?
III) De que maneira a massa da esfera afeta a quantidade de movimento?
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No debate, instigado pelo professor, alguns alunos colocaram que a esfera de maior
massa, em movimento, transmite maior quantidade de movimento para a esfera que estava
parada. E assim, concluindo, argumentaram que se aumentar a massa, aumenta a quantidade de
movimento ou se aumentar a velocidade, também aumenta a quantidade de movimento.
Para a modelagem matemática, várias expressões foram apresentadas aos alunos para que
testassem qual delas descreveria e preveria mais fielmente o comportamento dos corpos sob o
efeito de fenômenos ainda não ocorridos: vmQ .= , ,vmQ −= ,vmQ += ,mvQ −= m
vQ =
e outras, das quais, após várias simulações os alunos apontaram para a expressão vmQ .= .
Estudando alguns trechos dos trabalhos de René Descartes, foi ressaltado o Principio da
Conservação da Quantidade de Movimento. Propomos então, analisar o comportamento das
esferas antes e depois das colisões.
Devido às dificuldades impostas pelas limitações tecnológicas e pela reduzida carga
horária, seguimos as sugestões do professor e pesquisador da UNESP/Bauru, Francisco Carlos
Lavarda, de estimar as velocidades das esferas, sendo que suas massas foram medidas usando-se
a balança do laboratório de química da escola: esfera de aço (35g) e esfera de vidro (5g). As
estimativas para a velocidade foram obtidas por consenso, como uma forma de valorizar o debate
e a troca de idéias. Para a velocidade da esfera que estava em movimento antes da colisão,
estimou-se o valor de 1 m/s.
REFLEXÕES SOBRE ALGUNS RESULTADOS OBTIDOS
COLISÃO ENTRE DUAS ESFERAS DE METAL, IDÊNTICAS
a) A esfera de aço que estava em movimento, ficou em repouso após a colisão enquanto a outra
que estava em repouso, adquiriu movimento com a velocidade de aproximadamente 1 m/s:
Q antes da colisão Q após a colisão
AAAA vmvm 2211 .. + = DDDD vmvm 2211 .. +
0,035kg.1,0m/s + 0,035kg.0 = 0,035kg.0 + 0,035kg.1,0m/s
b) Nesta experiência, após a colisão, a esfera de aço que estava em movimento continuou a se
movimentar, mas com uma velocidade menor (estimada em 0,2 m/s) enquanto que a outra que
25
estava em repouso adquiriu movimento com uma velocidade um pouco maior (estimada em 0,8
m/s).
Nesta parte, novamente a História da Ciência pode ajudar na compreensão dos
fenômenos, citando René Descartes: “ Se um corpo que se move encontra outro mais forte que
ele, não perde nada de seu movimento e se encontra outro mais fraco, a quem possa mover, perde
de seu movimento aquilo que transmite ao outro”. (DESCARTES, apud Ponczek, 2000, p. 338).
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,035kg.1,0m/s + 0,035kg.0 = 0,035kg.0,2m/s + 0,035kg.0,8m/s
0,035kg.m/s = 0,035kg.m/s
c) A esfera de metal que estava em movimento tem seu sentido invertido após a colisão, tendo
sua velocidade modificada para 0,2m/s enquanto que a esfera que estava em repouso adquiriu
movimento, com velocidade estimada em 1,2m/s.
A discussão deste acontecimento, é uma excelente oportunidade para se trabalhar os
conceitos de movimento progressivo e movimento retrógrado, tendo em vista o sentido invertido
da velocidade da primeira esfera e com a respectiva introdução dos sinais positivo e negativo na
quantificação das velocidades das esferas.
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,035kg.1,0m/s + 0,035kg.0 = 0,035kg.(– 0,2)m/s + 0,035kg.1,2m/s
0,035kg.m/s = 0,035kg.m/s
COLISÃO ENTRE DUAS ESFERAS DE VIDRO, IDÊNTICAS
Como no caso anterior, pode ocorrer uma das seguintes situações:
a) a primeira esfera fica em repouso após a colisão enquanto a outra sai com uma velocidade
supostamente igual à primeira.
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,005kg.1,0m/s + 0,005kg.0 = 0,005kg.0 + 0,005kg.1,0m/s
0,005kg.m/s = 0,005kg.m/s
b) a primeira esfera transmite parte de sua quantidade de movimento à outra esfera, continuando
com seu movimento com uma velocidade estimada em 0,2m/s:
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
26
0,005kg.1,0m/s + 0,005kg.0 = 0,005kg.0,2m/s + 0,005kg.0,8m/s
0,005kg.m/s = 0,005kg.m/s
CHOQUE DE UMA ESFERA DE METAL COM UMA DE VIDRO
Pode ocorrer um dos seguintes eventos:
a) após a colisão, a esfera de metal ficou em repouso e a de vidro saiu com uma velocidade
estimada pelos alunos em 1,9 m/s:
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,035kg.1,0m/s + 0,005kg.0 = 0,035kg.0 + 0,005kg.1,9m/s
0,035kg.m/s ≠ 0,0095km.m/s
Reitera-se que numa situação como esta pode-se negociar com o grupo (e com o restante
da turma) se não seria o caso de reestimar a velocidade da segunda esfera após a colisão e
conjeturar quais seriam os fatores que contribuiram para se obter resultados díspares. Como por
exemplo, estimar o valor da velocidade em 0,7m/s.
c) após a colisão, a esfera de metal transmite parte de seu movimento à esfera de vidro,
deslocando-se com velocidade estimada em 0,3m/s, enquanto a outra sai com velocidade
estimada em 4,9m/s:
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,035kg.1,0m/s + 0,005kg.0 = 0,035kg.0,3m/s + 0,005kg.4,9m/s
0,035kg.m/s = 0,035kg.m/s
c) após a colisão, a esfera de metal transmite parte de sua quantidade de movimento à esfera de
vidro, deslocando-se no mesmo sentido com uma velocidade estimada em 0,5m/s enquanto a
outra sai com velocidade estimada em 3,5m/s:
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,035kg.1,0m/s + 0,005kg.0 = 0,035kg.0,5m/s + 0,005kg.3,5m/s
0,035kg.m/s = 0,035kg.m/s
d) após a colisão, a esfera de metal transmite a maior parcela de sua quantidade de movimento à
outro esfera, deslocando-se com uma velocidade estimada em 0,8m/s enquanto a esfera de vidro
sai com velocidade estimada em 1,4m/s:
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,035kg.1,0m/s + 0,005kg.0 = 0,035kg.0,8m/s + 0,005kg.1,4m/s
0,035kg.m/s = 0,028kg.m/s + 0,007kg.m/s
27
0,035kg.m/s = 0,035kg.m/s
CHOQUE DE UMA ESFERA DE VIDRO COM UMA ESFERA DE METAL
a) após a colisão, a esfera de vidro transmite parte de seu movimento à esfera de metal após
inverter o sentido de seu movimento, saindo com uma velocidade estimada em 1,1m/s enquanto a
esfera de metal saiu com uma velocidade estimada em 0,3m/s:
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,005kg.1,0m/s + 0,035kg.0 = 0,005kg.(–1,1)m/s + 0,035kg.0,3m/s
0,005kg.m/s = 0,005kg.m/s
b) após a colisão, a esfera de vidro pára e a de metal sai com velocidade estimada em 0,5m/s:
DDDDAAAA vmvmvmvm 22112211 +=+
0,005kg.1,0m/s + 0,035kg.0 = 0,005kg.0 + 0,035kg.0,5m/s
0,005kg.m/s ≠ 0,0175kg.m/s
Um caso como este último constitui-se numa situação privilegiada para o debate e a troca
de idéias. Tendo como pano de fundo as limitações tecnológicas e a falta de treinamento neste
tipo de situação, pode-se negociar com o grupo que fez esta coleta qual seria um valor “razoável”
para a velocidade da esfera de aço, já que a de vidro ficou em repouso.
Após a demonstração do conceito de quantidade de movimento e de sua conservação,
podem ser levantadas questões a respeito do por quê René Descartes (e outros pensadores) propôs
a formulação deste conceito. O ensino de física numa perspectiva histórica pode-se mostrar assim
uma excelente metodologia na abordagem do tema, pois como escreve a professora e
pesquisadora Penha Maria Cardoso Dias (2001):
“A História da descoberta de um conceito mostra não somente como o conceito foi criado, mas, sobretudo seu porquê; a História mostra as questões para cujas soluções o conceito foi introduzido, revela o que o conceito faz na teoria, sua função e seu significado. A História revive os elementos do pensar de uma época, revelando, pois, os ingredientes com que o pensamento poderia ter contado na época em que determinada conquista foi feita. Ela desvenda a lógica da construção conceitual; nesse esforço, ela revela, também, os “buracos lógicos” que o conceito preenche, revivendo o próprio ato intelectual da criação científica. ( DIAS, 2001, p.226).
Citando ainda Dias (2001):
A História é o foro, onde a análise conceitual pode ser feita; ela permite rever conceitos, criticá-los, recuperar significados e entendê-los à luz de novas descobertas. Ela é, pois o instrumento de formação intelectual e da assimilação de conceitos. Consequentemente, a
28
História de uma ciência é essencial à heurística da descoberta científica. Ela é o instrumento de formação de pensadores. Na medida em que critica, ela subverte, mas dentro de métodos e categorias do pensamento. Portanto, a história é o instrumento da formação de uma mente disciplinadamente indisciplinada na crítica dos conceitos científicos. ( DIAS, 2001, p.226).
CONSIDERAÇÕES E CONCLUSÃO
A natureza do ser humano é dinâmica e complexa e como tal deve ser o processo de
ensino-aprendizagem. A complexidade de cada individuo aliada à diversidade de culturas,
histórias de vida e origens sociais na sala de aula exige também uma diversidade de estratégias
metodológicas na abordagem dos conteúdos.
A insistência em se trabalhar num único modelo na abordagem está na raiz da
desmotivação e no baixo rendimento escolar de grande números de alunos. É um sintoma de
deficiência na formação dos professores. Assim, é necessário, por parte das instituições de ensino
superior uma maior preocupação na formação de docentes para que possam atuar numa sociedade
que demanda novas respostas para novos tempos.
É necessário também, por parte dos governantes, a implantação de políticas públicas
voltadas para a melhoria da educação, entre elas, a formação continuada dos professores que
atuam nas escolas.
As atividades experimentais se constitui num excelente recurso para um melhor
aprendizado quando aliadas às interações discursivas entre os integrantes de uma sala e ao estudo
da história da ciência. Nestas atividades, nas quais ocorre uma rica troca de contribuições entre os
alunos, o aprendiz é levado a se sentir parte do grupo, tendo sua auto estima reforçada e
consequentemente motivado a ser sujeito de seu processo de construção do conhecimento.
BIBLIOGRAFIA
AGUIAR JUNIOR, Orlando G.; MORTIMER, Eduardo Fleury. Tomada de consciência de conflito: análise da atividade discursiva em uma aula de ciências. Investigação em ensino de Ciências, v.10, n.2, pp.179-207, 2005. Disponível em: www.dia-a-diaEducação.pr.gov.br/diaadia/diadia/modules/mydownloads_01/viewcat.php? Acessado em 05/12/08.
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