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UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO

DOUTORADO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA

O Enfoque CTS na disciplina de Física Experimental I: o

ensino por investigação envolvendo estudantes de

Química e Engenharia

RONALDO MARCHEZINI

Orientador: Prof. Dr. Mauro Sérgio Teixeira de Araújo

Tese apresentada ao Doutorado em Ensino de Ciências e Matemática, da Universidade Cruzeiro do Sul, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Doutor em Ensino de Ciências e Matemática.

SÃO PAULO

2015

AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL DA


M264e

Marchezini, Ronaldo. O enfoque CTS na disciplina de física experimental I: o ensino

por investigação envolvendo estudantes de química e engenharia / Ronaldo Marchezini. -- São Paulo; SP: [s.n], 2015.

189 p. : il. ; 30 cm. Orientador: Mauro Sérgio Teixeira de Araújo. Tese (doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Ensino de

Ciências e Matemática, Universidade Cruzeiro do Sul. 1. Ensino de física 2. Processo de ensino-aprendizagem 3.

Ciência, tecnologia e sociedade (CTS) 4. Pesquisa-ação 5. Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG). I. Araújo, Mauro Sérgio Teixeira de. II. Universidade Cruzeiro do Sul. Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática. III. Título.

CDU: 53:371.3(043.2)


PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO

O Enfoque CTS na disciplina de Física Experimental I: o

ensino por investigação envolvendo estudantes de

Química e Engenharia

RONALDO MARCHEZINI

Tese de doutorado defendida e aprovada

pela Banca Examinadora em 26/02/2015.

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Mauro Sérgio Teixeira de Araújo

Universidade Cruzeiro do Sul

Presidente

Prof. Dr. Marcos Rincon Voelzke


Profa. Dra. Rosemary Aparecida Santiago


Prof. Dr. Álvaro Chrispino

Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio de Janeiro

Profa. Dra. Miriam Stassun dos Santos

Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

À Deus.

À minha Mãe, que sempre acreditou na força

revolucionária da educação.

Especialmente à minha esposa Vanessa e a meus

filhos, Rafael e Guilherme.

AGRADECIMENTOS

Ao CEFET-MG e aos colegas da coordenação de Ciências pelo apoio

institucional.

Ao Departamento de Física e Matemática e ao Departamento de Química

pelo acolhimento que proporcionou a realização desse trabalho.

Aos estudantes pela participação e comprometimento com o trabalho.

À minha família pela compreensão e apoio durante toda essa jornada.

Ao meu orientador Dr. Mauro Sérgio Teixeira de Araújo, por todo o apoio

no desenvolvimento e conclusão desse trabalho.

“QUE TOLICE-ESCREVEU SÊNECA. APRENDER O SUPÉRFLUO QUANDO O TEMPO NOS É AVARENTAMENTE MEDIDO. NÃO SE DEVE APRENDER COISA ALGUMA EXCLUSIVAMENTE PARA A ESCOLA, MAS PARA A VIDA, A FIM DE QUE OS ALUNOS NÃO TENHAM DE LANÇAR AO VENTO NENHUMA DE SUAS

AQUISIÇÕES AO SAIR DA ESCOLA”.

J. COMÊNIUS, IN: DIDÁTICA MAGNA (SÉC.XVII).

MARCHEZINI, R. O enfoque CTS na disciplina de física experimental I: o ensino por investigação envolvendo estudantes de química e engenharia. 2015. 189 f. Tese (Doutorado em Ensino de Ciências e Matemática)–Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, 2015.

RESUMO

Nesse trabalho discutimos sobre o ensino experimental de Física e as disciplinas a

ele associadas sob a óptica de seus objetivos. Consideramos que elas devem

contribuir para o desenvolvimento de competências e habilidades que se esperam

dos formandos desses cursos. Consideramos também que ao serem planejadas

com uma abordagem Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) essas disciplinas

também poderão contribuir para que os estudantes desenvolvam uma alfabetização

científica crítica (ampliada) e uma consciência crítica, além de proporcionar uma

maior aproximação entre as atividades experimentais realizadas no âmbito da

educação formal da pesquisa científica realizada pelos cientistas. A pesquisa foi

desenvolvida no CEFET-MG, na disciplina de Física Experimental I, no segundo

semestre de 2012 e de 2013, tendo participado da mesma, basicamente, estudantes

do Curso de Química Tecnológica e de Engenharia de Produção Civil. A pesquisa-

ação serviu de base para a metodologia da pesquisa e o planejamento do curso

pautou-se na abordagem CTS. A pesquisa teve como fundamentação teórica o

enfoque CTS e a alfabetização científica e tecnológica ampliada. O ensino por

investigação foi o principal recurso metodológico utilizado no planejamento e

implementação das atividades experimentais. A análise dos resultados foi

basicamente qualitativa e apontou para o alcance dos objetivos planejados, tais

como a tomada de consciência crítica no que se refere a algumas relações entre a

Ciência, a Tecnologia e a Sociedade e o desenvolvimento por parte dos estudantes

de uma alfabetização científica crítica e a mobilização de habilidades e

competências que se espera dos formandos, previstas nos documentos oficias do

Ministério da Educação e da instituição.

Palavras-chave: Ensino experimental de física, Abordagem CTS, Pesquisa-ação,

Ensino por investigação, Competências e habilidades, Tomada de consciência

crítica.

MARCHEZINI, R. Or approach CTS na discipline of experimental physics I: or ensino by investigação envolvendo chemistry estudantes e engenharia. 2015. 189 f. Tese (Doutorado em Ensino de Ciências e Matemática)–Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, 2015.

ABSTRACT

In this paper we discuss the experimental physics education and the disciplines

associated with it from the perspective its objectives. We believe that they should

contribute to the development of the knowledge and skills expected from graduates

of these courses. We also believe that planning the disciplines with a Science

Technology and society (CTS) approach it is possible to achieve this goal, contribute

to the students' development of scientific criticism (amplified) and critic awareness,

and provide better links between the didactic experimental activities from the

scientific research made by the scientists. The research was conducted in CEFET-

MG, in the discipline of Experimental Physics I, in the second semester of 2012 and

2013. The participants were basically students of Technologic Chemistry and Civil

Production Engineering. The action-research was the methodology of the research

and plan of the course was based on CTS approach. The research had for

theoretical reasons the CTS approach and the scientific and technologic amplified

literacy. Teaching by investigation was the main methodological tool used in the

planning and implementation of experimental activities. The analysis was primarily

qualitative and aimed to achieve the objectives stated as taking critical awareness

regarding the relationship between science, technology and society, the development

by students of a critical scientific literacy and it was propitiated development of skills

and competencies expected of graduates, provided in the official documents of the

Ministry of Education and the institution.

Keywords: Experimental physics teaching, CTS approach, Action-research,

Investigation, Competence and skills, Awareness.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Montagem do experimento de lançamento de projéteis ............... 113

Figura 2 – Montagem do experimento sobre força de atrito .......................... 117

Figura 3 – Medida da tensão gerada por uma “maçã”...................... .............. 131

Figura 4 – Ligação em série .............................................................................. 132

Figura 5 – Ligação em paralelo ......................................................................... 132

Figura 6 – Montagem do circuito RC................................................ ................ 133

Figura 7 – Fragmentos de célula fotovoltaica................................. ................. 134

Figura 8 – Célula fotovoltaica azul................................. ................................... 134

Figura 9 – Célula Fotovoltaica preta ................................................................. 135

Figura 10 – Experimento com células ................................................................ 135

Figura 11 – Medida da tensão ............................................................................. 135

Figura 12 – Ligação em paralelo ......................................................................... 132

Figura 13 – “Gangorra eletromagnética” ........................................................... 140

Figura 14 – Cubo de silicone azul........................ ............................................... 145

Figura 15 – Diário de bordo utilizado pelos grupos .......................................... 145

Figura 16A – Raio X (G.2.12.A) ............................................................................. 148

Figura 16B – Raio X (G.3.12.A) ............................................................................. 148

Figura 16C – Raio X (G.3.12B) .............................................................................. 148

Figura 17A – Raio X (G.4.12.B) ............................................................................. 149

Figura 17B – Raio X (G.2.12.B) ............................................................................. 149

Gráfico 1A – Classificação dos artigos publicados na RBEF e no CBEF sobre

ensino experimental de ciências ...................................................... 88

Gráfico 1B – Classificação dos artigos sobre ensino experimental .................... 89

Gráfico 2 – Distribuição dos alunos em função das respostas à pergunta 1 do

questionário 1..................................... ................................................ 93

Gráfico 3 – Subcategorias da categoria A, referente à pergunta 1 do

questionário 1..................................... ................................................ 94

Gráfico 4 – Subcategorias da categoria B, referente à pergunta 1 do

questionário 1..................................... ................................................ 95

Gráfico 5 – Papéis atribuídos às disciplinas de Física Experimental................97

Gráfico 6 – Relação entre a física experimental a e a teórica .......... ..................98

Gráfico 7 – Relação entre a Física Experimental e a formação

profissional..................................... .................................................. 100

Gráfico 8 – Alcance versus altura..................................... ................................. 115

Gráfico 9 – Linearização do Gráfico Ln(A)XLn(h)..................................... ........ 115

Gráfico 10 – Respostas da questão 1 do questionário final................................155









Gráfico 19 - Respostas da questão 10 do questionário final ............................. 161



Quadro 1 – Categorias CTS segundo Aikenhead ................... .............................71

Quadro 2 – Categorias CTS segundo Lujan & Lopez-Cerezo .............................72

Quadro 3 – Aspectos Cognitivos ............................................. .............................76

Quadro 4 – Aspectos Epistemológicos .................................. .............................77

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ACT Alfabetização Científica e Tecnológica

B

CAPES

Intensidade do campo magnético

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

C&T Ciência e Tecnologia

CEFET-MG Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

CES Conselho de Ensino Superior

CFE Conselho Federal de Engenharia

CNE Conselho Nacional de Educação

CNPQ Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

CONFEA Conselho Federal de Engenharia e Agronomia

CTS Ciência, Tecnologia e Sociedade

DFM Departamento de Física e Matemática

DOU Diário Oficial da União

F

FIEMG

Intensidade da Força Magnética

Federação da Indústrias do Estado de Minas Gerais

FINEP Financiadora de Estudos e Pesquisas

IES Instituição de Ensino Superior

MEC Ministério de Educação e Cultura

NSTA National Science Theachers Association

PDI

PPC

Plano de Desenvolvimento Institucional

Projeto Pedagógico do Curso

PPP Projeto Político Pedagógico

PRODENGE Programa de Desenvolvimento das Engenharias

REENGE Reengenharia do Ensino de Engenharia

SESU Secretaria de Ensino Superior

LISTA DE SÍMBOLOS

% por cento

V volts

A ampère

mA miliampère

Ω ohm

g gramas

cm3 centímetros cúbicos

m2 metro quadrado

W watt

F Intensidade da força magnética

L comprimento do fio

B Intensidade do campo magnético

i Intensidade da corrente elétrica

θ Ângulo formado entre o vetor campo magnético e o seguimento

de fio

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 15

CAPÍTULO 1

1 O ENSINO DE ENGENHARIA NO BRASIL ................................................... 23

1.1 O Ensino de Química no Brasil ................................................................... 31

1.2 As Quatro Dimensões Norteadoras da Educação no CEFET-MG ............ 36

CAPÍTULO 2

2 A PESQUISA-AÇÃO COMO BASE DA METODOLOGIA DA PESQUISA .. 41

2.1 Objetivos da Pesquisa e da Pesquisa-Ação ............................................... 45

2.2 A Pesquisa-Ação, a Formulação da Hipótese e a Comprovação ............. 48

2.3 A Aprendizagem e os Saberes .................................................................... 49

2.4 A Concepção e Organização da Pesquisa .................................................. 50

2.5 Coleta e Análise dos Dados ......................................................................... 51

CAPÍTULO 3

3 ASPECTOS TEÓRICOS E METODOLÓGICOS ENVOLVIDOS NO

PROCESSO DE INTERVENÇÃO .................................................................. 53

3.1 A Abordagem CTS ........................................................................................ 53

3.2 A Sociedade em Transição .......................................................................... 61

3.3 A Alfabetização Científica e Tecnológica (ACT) Ampliada ....................... 65

3.4 Os Sistemas Produtivos e o Perfil dos Formandos ................................... 67

3.5 O Curso e a Configuração Curricular da Abordagem CTS ....................... 70

3.6 Estratégia Metodológica .............................................................................. 72

3.6.1 O Ensino por Investigação ........................................................................... 72

CAPÍTULO 4

4 APRESENTAÇÃO DAS ATIVIDADES DE INTERVENÇÃO E ANÁLISE DOS

DADOS ........................................................................................................... 85

4.1 A Pesquisa Exploratória ............................................................................... 85

4.2 O Ensino Experimental de Física ................................................................ 87

4.3 O Ensino de Física Experimental Realizado no CEFET-MG ...................... 91

4.4 O Planejamento do Curso Experimental ................................................... 101

4.5 A Implementação do Curso e os Resultados Alcançados ...................... 105

4.5.1 1ª Atividade: Densidade ............................................................................. 106

4.5.2 2ª Atividade: Algarismos Significativos e Propagação de Erros............ 108

4.5.3 Análise dos Resultados Observados nas Atividades 1 e 2 ..................... 110

4.5.4 3ª Atividade: Lançamento de Projéteis I ................................................... 112

4.5.5 4ª Atividade: Força de Atrito de Deslizamento......................................... 115

4.5.6 5ª Atividade: Pêndulo Simples .................................................................. 117

4.5.7 6ª Atividade: Movimento de Projéteis II .................................................... 118

4.5.8 Análise dos Resultados Alcançados nas Atividades 3 a 6 ..................... 119

4.5.9 7ª Atividade: Momento de Inércia .............................................................. 120

4.5.10 Análise dos Resultados Observados na Atividade 7 ............................... 123

4.6 Segundo Eixo-Tema: Energia Elétrica ...................................................... 124

4.6.1 1ª Atividade: Pilhas ..................................................................................... 130

4.6.2 2ª e 3ª Atividades: Circuitos RC e Leis de Kirchoff ................................. 132

4.6.3 4ª Atividade: Células Fotovoltaicas .......................................................... 133

4.6.4 5ª Atividade: Introdução ao Eletromagnetismo ....................................... 136

4.6.5 6ª Atividade: Indução Eletromagnética ..................................................... 140

4.6.6 Análise dos Resultados das Atividades do Segundo Eixo ..................... 142

4.7 3º Eixo: Atividade Aberta ........................................................................... 144

4.7.1 Análise dos Resultados da Atividade Aberta ........................................... 149

4.8 Análise dos Resultados da Intervenção sob a Perspectiva do Enfoque

CTS e da Alfabetização Científica e Tecnológica Ampliada ................... 151

4.9 Análise dos Resultados da Intervenção Segundo a Pesquisa-Ação ..... 162

CONCLUSÕES ....................................................................................................... 163

REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 171

APÊNDICES ........................................................................................................... 177

15

INTRODUÇÃO

Nas pesquisas relacionadas com o ensino de Física um tema recorrente é o

ensino experimental. Muitas são as dissertações, teses e artigos com a temática do

ensino experimental de física no ensino básico. Há, entretanto, uma dicotomia:

apesar de tantos trabalhos publicados nesta área e da grande maioria dos

professores afirmarem que ele é fundamental, são poucos os colégios e os

professores que desenvolvem este tipo de ensino.

Diversos são os argumentos apresentados para a pouca utilização da

experimentação: falta de equipamento ou de manutenção, falta de espaço adequado

para as aulas, falta de apoio logístico (laboratorista), falta de preparo dos

professores para manusear os equipamentos, excesso de conteúdo a ser trabalhado

associado a uma carga horária reduzida etc.

No que se refere ao ensino experimental de Física nos cursos superiores a

situação aparentemente é diferente considerando que o número de artigos,

dissertações e teses abordando esse tema é muito menor. Este quadro parece

apoiar-se no fato de que as aulas de laboratório de Física nos cursos de

bacharelado em ciências exatas e engenharias são obrigatórias por lei. (Parecer

CNE/CES 1.303/2001, Parecer CNE/CES 1.362/2001. RESOLUÇÃO CNE/CES

11/2002, RESOLUÇÃO 48/76 CFE).

Porém a prática de sala de aula e o contato com outros professores mostram

que a realidade do ensino experimental de Física na graduação, em um grande

número de universidades, não é muito diferente da observada no ensino básico. A

falta de equipamentos e de manutenção é comum, a inexistência do laboratorista,

em muitos casos, é frequente, além da inexistência de um espaço físico adequado.

Sendo a atividade experimental em Física obrigatória por lei, o que leva a este

quadro? Diversas são as razões indicadas, porém diferentes pesquisadores da área

(MUNFORD; LIMA, 2007; SÉRE et al., 2003; BORGES, 2002; CHINN; MALHOTRA,

2002; GIL-PÉREZ; VALDES-CASTRO, 1996; VENTURA; NASCIMENTO, 1992)

apontam que um fator determinante para este quadro é a falta de clareza acerca de

16

quais são os objetivos destas disciplinas.

Dada a evolução do ensino dos bacharelados em engenharias e em ciências

exatas, que foram tornando-se cada vez mais disciplinares, os conteúdos dessas

disciplinas tornaram-se os objetivos do ensino em si (BAZZO; PEREIRA;

LINSINGEN, 2008). Com isto os objetivos das disciplinas de Física Experimental

ficaram vinculados ao aprendizado da Física Teórica, fazendo com que as atividades

de laboratório se tornassem cada vez mais ilustrativas. Porém, não existe um

consenso de que as atividades de laboratório efetivamente melhorem a

aprendizagem (BORGES, 2002; SILVA, 2002; HODSON, 1994). Vários problemas

contribuem para isto: a não simultaneidade do conteúdo teórico com a atividade de

laboratório, a falta de maturidade dos estudantes para interpretar resultados e

manipular equipamentos, o tempo reduzido dedicado à execução de cada atividade

e as necessárias discussões dos resultados obtidos etc. Com isto o quadro que se

configura em muitas universidades é o de estudantes e de professores

desmotivados.

Os estudantes muitas vezes cumprem as disciplinas por obrigação, motivados

mais pelo efeito visual do que pela oportunidade de se construir o conhecimento. Os

professores muitas vezes se sentem obrigados a lecionar tais disciplinas, mas por

não identificaram seus objetivos não se dispõem a discutir, planejar e aprender a

manipular adequadamente os equipamentos (BORGES, 2002).

As mudanças vivenciadas pela sociedade nas últimas décadas como a

globalização da economia e o acesso às informações quase em tempo real

proporcionado pelas novas tecnologias levou alguns setores da sociedade,

principalmente aqueles ligados aos processos produtivos a pedir mudanças na

estrutura dos cursos de graduação em Engenharia e nos Bacharelados em Ciências

Naturais. Nesse período o Brasil viveu um processo de redemocratização que

culminou com a promulgação da constituição em 1988. Em 1996 foi promulgada a

Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (Lei nº 9394, de 20 de dezembro de

1996). Com o objetivos de atender as novas demandas que se apresentavam e se

adequar à nova legislação, alguns setores da sociedade passaram a propor

reformulações do ensino superior. Esse movimento culminou com as novas

diretrizes curriculares dos cursos de Bacharelado em Engenharia e Ciências Exatas,

17

propostas pelos órgãos oficiais (Pareceres CNE/CES 1.303/2001 e 1.362/2001,

Resolução CNE/CES 11, de 11 de março de 2002). Nesses documentos orienta-se

que os cursos reduzam a carga disciplinar dando oportunidade aos estudantes de

investigarem, pesquisarem, tornarem-se construtores de seus saberes. Orienta-se

também que aspectos que não sejam puramente técnicos, que envolvam discussões

sobre os impactos sociais e ambientais produzidos pelo desenvolvimento científico-

tecnológico sejam incorporados às disciplinas ou aos currículos.

Assim, tendo como referência essas orientações, propomos que novos

objetivos devem ser atribuídos ao ensino experimental de Física dos cursos de

graduação, de forma que as disciplinas experimentais possam contribuir para a

formação de profissionais com as características hoje demandadas por diferentes

setores da sociedade.

O trabalho de pesquisa aqui apresentado tem como hipótese que ao se

estruturar as disciplinas de Física Experimental, oferecidas para cursos de

Engenharia e de Química Tecnológica do Centro Federal de Educação Tecnológica

de Minas Gerais (CEFET-MG), a partir do enfoque Ciência, Tecnologia e Sociedade

(CTS) contribuiu-se para o desenvolvimento de competências e habilidades

previstas nos documentos oficiais do CEFET-MG (Plano de Desenvolvimento

Institucional – PDI) e do MEC (Pareceres CNE/CES1303/2001 e CNE/CES

1362/2001), possibilitando com isso aproximar a Ciência da escola e conscientizar

os estudantes quanto às relações existentes entre a Ciência, a Tecnologia e a

Sociedade.

O objetivo central desse trabalho é avaliar o potencial que um curso de Física

Experimental planejado com uma abordagem CTS possui no desenvolvimento de

competências e habilidades que se encontram presentes nos documentos oficiais

que tratam do perfil dos formandos em cursos de bacharelado em engenharia e em

ciências exatas, bem como no desenvolvimento de uma consciência crítica em

relação aos aspectos que tratam da natureza da Ciência e das relações entre a

Ciência, a Tecnologia e a Sociedade.

O trabalho apresenta ainda como objetivos específicos:

18

a) desenvolver e implementar uma sequência didática com enfoque CTS na

disciplina Física Experimental I;

b) avaliar a viabilidade da implementação dessa sequência em cursos

regulares de graduação;

c) identificar quais competências e habilidades, presentes nos documentos

oficiais que tratam do perfil do formando e nas propostas de ensino com

uma abordagem CTS, os estudantes mobilizaram ao executarem as

atividades propostas na disciplina de Física Experimental I;

d) analisar elementos indicativos da aproximação entre as atividades de

laboratório propostas e as atividades realizadas por pesquisadores na

sua atuação profissional nos laboratórios das universidades, das

indústrias etc.

A pesquisa foi desenvolvida no Centro Federal de Educação Tecnológica de

Minas Gerais (CEFET-MG) nos anos de 2012 e 2013 e envolveu três turmas de

Física Experimental I. As turmas eram assim constituídas:

a) 1a turma (2012): oito estudantes do curso de Bacharelado em Química

Tecnológica e um estudante de Engenharia da Computação.

b) 2a turma (2012): onze estudantes de Produção Civil e um de Engenharia

da Computação.

c) 3a turma (2013): onze estudantes do curso de Bacharelado em Química

Tecnológica.

A ideia inicial do projeto previa atender duas turmas de Química Tecnológica

na disciplina de Física Experimental I e, no semestre seguinte, atender as mesmas

turmas na disciplina de Física Experimental II. Entendemos que o desenvolvimento

de competências e habilidades se faz mais efetivo nessa condição. Como as

disciplinas oferecidas pelo Departamento de Física e Matemática (DFM) do CEFET-

19

MG não estão vinculadas a um curso específico, a implementação do projeto

constituiu-se em uma exceção que foi autorizada pelas diferentes partes

interessadas: Departamento de Física e Matemática (DFM), Departamento de

Química e Diretoria de Graduação do CEFET-MG.

As turmas das disciplinas de Física Experimental são compostas no máximo

por doze estudantes, tendo sido feita uma previsão de que no 2o semestre de 2012

haveriam vinte e quatro estudantes do curso de Química matriculados na disciplina

de Física Experimental I. Foram oferecidas então duas turmas, orientando-se o setor

de matrículas da instituição de que os estudantes de Química tinham prioridade para

nelas se matricular. Como a disciplina de Física Geral I é pré-requisito para Física

Experimental I, o número de estudantes não aprovados nessa disciplina foi alto, não

havendo demanda para duas turmas. Por isso, uma das turmas foi formada

basicamente por estudantes do curso de Engenharia de Produção Civil.

Avaliamos que a forma como as disciplinas de Física Experimental são

oferecidas no CEFET-MG, o sistema de pré-requisitos para estas disciplinas e a

composição do currículo com uma carga horária elevada dificultariam a formação de

uma turma de Física Experimental II com a mesma composição da Física

Experimental I, o que nos levou a utilizar apenas a disciplina de Física Experimental I

para a coleta de dados da pesquisa.

No 1o semestre de 2013 oferecemos uma turma de Física Experimental II.

Como previsto, a composição da turma foi bastante diferente das do semestre

anterior. No 2o semestre de 2013 oferecemos novamente a disciplina de Física

Experimental I, que era composta por onze estudantes do curso de Química

Tecnológica e um estudante de Engenharia de Computação. Por estar fazendo

estágio e haver uma coincidência de horárias, este estudante desistiu do curso.

Desta forma o grupo de pesquisa envolveu ao todo trinta e dois estudantes.

A metodologia que orientou o planejamento pautou-se na abordagem CTS,

tendo como referências principais os trabalhos realizados por Vázquez-Alonso

(2010), Auler (2001,2003), Bazzo (2008), Cruz (2005), Linsingen (2002), Lopez-

Cerezo (1996), Aikenhead (1994). Dentro desta abordagem demos um maior

enfoque aos aspectos relacionados com a Alfabetização Científica e Tecnológica

20

(ACT) Ampliada buscando identificar suas similaridades com a Alfabetização Crítica

de Freire. Identificamos no ensino por investigação a melhor estratégia para o

planejamento das atividades experimentais visando atender os objetivos da

pesquisa. Considerando indissociáveis os papéis de pesquisador e de professor das

turmas envolvidas e também considerando que a pesquisa está relacionada com a

conscientização dos nela envolvidos, utilizamos como metodologia da pesquisa a

pesquisa-ação, tendo como referência principal a obra de Thiollent (1986).

Por se tratar de uma pesquisa de aspecto fortemente qualitativo utilizamos

como instrumentos de coleta de dados o diário de bordo escrito pelo professor, os

diários de bordos escritos pelos grupos de estudantes, os relatórios, os depoimentos

dos estudantes durante as aulas, as respostas dadas aos questionários aplicados

tanto na pesquisa exploratória quanto no final de cada curso. O questionário final foi

estruturado de acordo com a escala de Likert (LIKERT, 1932). Nele foram feitas

diferentes afirmativas abordando aspectos da natureza da ciência, das relações

entre a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade, da relação entre o ensino experimental

e o aprendizado da Física e acerca da forma que esse ensino é realizado tendo em

vista a formação profissional. Os estudantes deveriam se posicionar concordando ou

discordando da afirmativa, em uma escala de um a cinco, onde um indicava forte

discordância e cinco, forte concordância. Os resultados das respostas foram

tabulados e, na aula seguinte, apresentados aos estudantes. Nesse momento eles

tiveram a oportunidade de se posicionar, indagando sobre as questões,

argumentado e justificando as respostas dadas. Como a coleta de dados se pautou

principalmente nas falas e respostas escritas dos estudantes, utilizamos como

referência de análise a inferência proposta por Bardin (2011).

No trabalho fizemos uma breve contextualização histórica dos ensinos de

Engenharia e do bacharelado em Química e descrevemos a origem e evolução da

instituição buscando mostrar a existência comum de um período de transformação

que ao mesmo tempo é propício e urge por novas propostas relacionadas com o

ensino e a aprendizagem. Apresentamos os pontos principais das teorias nas quais

nos referenciamos e descrevemos as atividades e os resultados obtidos, analisados

a luz desses referenciais. Nas considerações finais fizemos uma análise do trabalho

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rensis_Likert

21

em si, identificando os pontos positivos, os pontos falhos e propondo melhorias bem

como possíveis novos trabalhos de pesquisa.

23

CAPÍTULO 1

1 - O ENSINO DE ENGENHARIA NO BRASIL

Os cursos de engenharia brasileiros têm na atualidade seus currículos com

uma carga horária elevada. Em geral, esta estrutura apresenta um ciclo básico,

composto principalmente por disciplinas do ensino geral (Cálculo, Física, Álgebra,

Química, Programação básica etc.) que são cursadas nos semestres iniciais da

graduação. Apresenta também um ciclo profissional, formado pelas chamadas

disciplinas técnicas, diretamente relacionadas com o curso frequentado pelos

estudantes e que têm como objetivo a formação profissional dos mesmos e o

desenvolvimento de competências técnicas necessárias para o exercício da

profissão. Este ciclo normalmente inicia-se entre o quarto e quinto semestre do

curso. As disciplinas do ciclo básico, formado pelas disciplinas vinculadas às

“ciências”, têm como função dotar os estudantes de conhecimentos científicos

necessários para o entendimento e domínio da técnica trabalhada no ciclo

profissionalizante.

Esta estrutura tem suas origens nas primeiras escolas de engenharia

implantadas no Brasil, que apesar de terem sido introduzidas pelos portugueses,

tinham o ensino orientado no positivismo do francês Augusto Comte (FERREIRA,

1993) e tiveram como modelo as escolas de engenharia francesas. Bazzo, Pereira e

Linsingen (2008) consideram que o ensino técnico, inclusive o praticado nas áreas

profissionais, herdou da linha positivista heterodoxa que buscava a instauração

definitiva do positivismo científico nas diferentes áreas do conhecimento, o culto à

neutralidade científica, a noção de um estudante que por não possuir conhecimentos

configurava-se como um depósito a ser habilmente preenchido pelo professor e a

ideia do saber científico como o auge das pretensões intelectuais do homem.

Até o século XVII as escolas superiores tinham como objetivo desenvolver

nos estudantes habilidades relacionadas com a leitura, a escrita, os cálculos, as leis

civis, filosofia e dogmas religiosos (PETITAT, 1994). Estas Escolas atendiam à alta

sociedade da época. A partir do século XVII, com o crescimento da burguesia, que

24

pretendia se firmar socialmente, e com o começo da industrialização, surge uma

nova forma de ensino na qual a abordagem de trabalhos aplicados dentro das

escolas configurava-se como uma extensão das práticas e técnicas científicas

(BAZZO; PEREIRA; LINSINGEN, 2008). Nesse novo modelo as escolas superiores

conservavam de alguma maneira, a responsabilidade de formar profissionais para

atender as necessidades do estado e as escolas profissionais a de preparar as

classes artesanais para a produção econômica. Essas, entre outras, são

características das escolas de engenharia francesas que estão presentes ainda hoje

nas escolas brasileiras.

Para exemplificar a origem e evolução das escolas de engenharia Bazzo,

Pereira e Linsingen (2008) tomaram como referência três escolas francesas: a

Academia Real de Arquitetura, a Escola de Pontes e Estradas e a Escola de Minas.

A Academia Real em sua origem recebia ouvintes e estudantes formais. Não

apresentava uma distribuição regular de disciplinas que pudesse configurar como

um curso de graduação. As relações pedagógicas eram estabelecidas entre os

estudantes e os mestres. Somente a partir do século XVIII passou a exigir dos

estudantes a frequência às aulas.

A Escola de Pontes e Estradas atendia os indivíduos que, após serem

recrutados para o trabalho, recebiam nelas o treinamento necessário para

desempenhar suas funções. Ela tinha um regime disciplinar mais rigoroso

fiscalizando os hábitos dos estudantes e utilizava a classificação por pontos para

definir o avanço dos estudantes nos estudos. Logo, a conduta e os resultados

alcançados por eles definiam suas carreiras dentro da escola.

A Escola de Minas, diferenciando-se do ensino tradicional que privilegiava a

retórica e a oratória, introduziu as aulas práticas onde eram realizadas

demonstrações experimentais. Assim, a descrição e explicação dos fenômenos

naturais passaram a ser intermediados pelo laboratório.

Toda esta estrutura fez com que o trabalho, antes intermediado pela prática

cotidiana, passasse a ter uma nova abordagem no ensino. Através das teorias,

nomenclaturas, classificações e dos laboratórios introduziu-se uma linguagem mais

erudita no trato do trabalho de produção. Desse modo a prática de observação e

25

experimentação entra no ensino, estabelecendo um novo discurso: o técnico-

científico. Essa nova linguagem exigiu que a natureza fosse descrita através de

modelos bem-comportados e possibilitou o surgimento de uma nova classe de

indivíduos com participação no poder social e com “poder” sobre a natureza

(BAZZO; PEREIRA; LINSINGEN, 2008).

Nesse mesmo período a ciência moderna ganha relevância e os trabalhos por

ela produzidos geram grandes revoluções, apontando para uma nova forma de

entender e explicar os fenômenos naturais. Esta forma teorizada e idealizada da

natureza passou a ser ensinada nas escolas superiores, provocando um

distanciamento entre o mundo escolar e o do trabalho. Buscando minimizar esse

distanciamento, os conteúdos escolares foram redefinidos fazendo a troca dos

conhecimentos empíricos pelos técnico-científicos.

Esta evolução, que tem origem na própria evolução da sociedade, criou

práticas pedagógicas tão arraigadas no sistema de ensino brasileiro que levam

grande parte dos docentes e discentes a crerem que esta é a forma natural de se

tratar o ensino. A hierarquização dos programas, a separação e sequenciamento de

classes por progressão nos estudos, avaliação regular dos conteúdos, a quantização

dos níveis de ensino de aprendizado, a temporização dos momentos de ensino são

exemplos destas práticas (BAZZO; PEREIRA; LINSINGEN, 2008).

O ensino religioso da época também trouxe importantes contribuições para as

práticas escolares da atualidade. Ao perceberem que existiam diferenças entre

adultos e adolescentes e entre estes e as crianças, os pedagogos protestantes da

época buscaram separar os mais jovens da influência dos mais velhos. Assim, as

classes escolares começaram a ser separadas por faixas etárias. Na engenharia isto

acabou sendo traduzido na existência de um ciclo básico e um profissionalizante e

no estabelecimento de uma sequência linear de pré-requisitos entre as diferentes

disciplinas.

Esta divisão provocou um distanciamento entre as disciplinas científicas e as

profissionalizantes, fortalecendo dentro da própria escola a divisão do tempo: o

tempo de aprender e o tempo de fazer (FREIRE, 2006). Esta separação trouxe outra

consequência: ensinar tornou-se a meta em si, não se dando a devida importância

26

ao que é ensinado e para que é ensinado. Os conteúdos das disciplinas básicas

passaram a ser apresentados como se tivessem fim em si mesmo. Os conteúdos do

ciclo profissionalizante passaram a valorizar a informação e não a formação. Assim,

apoiam-se nos conhecimentos trabalhados no ciclo anterior e têm como meta a

atuação futura, surgindo desta condição os chamados pré-requisitos.

Esta postura privilegiou o conteúdo a ser ensinado relegando ao segundo

plano o tipo de profissional que se quer formar. Favoreceu também a visão da

Ciência e da Tecnologia como neutras e constituídas de verdades absolutas. Neste

contexto o currículo assumiu um papel fundamental. O perfil do formando estava

diretamente relacionado com o número de disciplinas que compunham o curso, na

forma como estavam organizadas e se articulavam. Esta visão ainda é muito forte na

atualidade. Porém o desenvolvimento tecnológico, as novas relações de trabalho, as

exigências do mercado, a disseminação das chamadas novas tecnologias tem

exigido um novo perfil dos egressos.

Dado ao histórico descrito, frequentemente a questão do perfil dos formandos

é resolvida introduzindo novas disciplinas ao currículo ou adaptando-se os

conteúdos de uma disciplina com o objetivo de apresentar aos estudantes uma nova

tecnologia. Isto torna os currículos cada vez mais inchados e com um caráter

eminentemente informativo ao invés do desejado caráter formativo. Para Bazzo,

Pereira e Linsingen (2008) esta tendência se faz notar no grande número de

trabalhos disponíveis na literatura que tratam de currículo e de mudanças

curriculares.

Em 1976, com a Resolução 48/76 do então Conselho Federal de Educação

(CFE) fez-se uma significativa reforma do Ensino de Engenharias no Brasil. Por

propor modelos de currículos e estabelecer uma carga horária mínima (3.600 horas)

esta reforma é chamada por alguns de “Currículo Mínimo”. Apesar de ter sido

considerada por muitos como uma camisa de força, esta resolução impunha uma

carga horária mínima, superior ao praticado na maioria dos outros países, cuja carga

horária mínima era de 3.000 horas (SALUM, 1999). Ainda assim, os currículos dos

cursos desde então passaram a conter, em média, 4.000 horas. Possíveis motivos

deste aumento apontados foram a incorporação de conteúdos presentes nos anexos

da 48/76, na forma de novas disciplinas (SALUM, 1999). Na busca do

27

reconhecimento dos cursos junto ao MEC, essas novas disciplinas se somaram às

disciplinas já existentes:

O que aconteceu foi que os anexos da Resolução se transformaram na própria Resolução, e suas sugestões passaram a valer, inclusive, para o reconhecimento e avaliação de cursos pelo MEC e para o sistema de certificação profissional, o CONFEA-CREAs. (SALUM, 1999, p. 111).

Embora a interpretação e a aplicação da resolução 48/76 tenha implicado em

aumento da carga horária, a justificativa nela dada para se propor uma carga horária

mínima era a de que a redução da carga curricular constituía-se como uma forma de

proporcionar ao estudante mais tempo para empreender estudos independentes.

Alguns pesquisadores consideram que esta resolução engessou o ensino de

engenharia, porém outros como Salum (1999), Barros e Haddad (2001) consideram

que ela contém princípios filosóficos importantes e ainda hoje atuais:

Necessidade de enfatizar as ciências básicas da engenharia nos currículos para dar condições aos alunos de absorver os avanços da ciência e tecnologia.

Necessidade de currículos flexíveis o suficiente para atender às necessidades do País, quanto à diversificação de perfis profissionais, e atender aos objetivos e motivação dos estudantes.

Necessidade de enfatizar nos currículos mínimos aspectos relativos à preservação do meio ambiente e segurança na concepção e execução das obras de engenharia e às necessidades humanas e sociais. (SALUM, 1999, p.110-111).

Verifica-se, desse modo, a preocupação do legislador em compatibilizar a formação do Engenheiro com o sistema de fiscalização do exercício profissional da Engenharia. Nessa ocasião, como até nos dias de hoje, a legislação do CONFEA que estava em vigor não foi alterada em sua essência e mesmo conteúdo. (BARROS; HADDAD, 2001, p.3).

Além da carga horária mínima, a Resolução 48/76 CFE estipulava um tempo

variável de duração do curso de quatro a nove anos e definia seis áreas de

habilitação: Civil, Elétrica, Mecânica, Metalurgia, Minas e Química. Estabelecia ainda

uma divisão de matérias englobando formação básica, formação geral, formação

profissional geral e formação profissional específica, deixando a cargo das

28

instituições de ensino a definição da carga horária de cada disciplina, exceto para as

atividades de laboratório. Estipulava, no seu Art. 15, um mínimo de 30 horas para a

realização de estágios supervisionados de curta duração, podendo chegar a um

décimo do número de horas fixado para o curso, a título de integralização.

Nas décadas de 1970 e 1980 as universidades implementaram ou buscaram

adaptar seus cursos a essa legislação. No final da década de 1980 e início da

década de 1990 a sociedade começa a sofrer grandes transformações. No âmbito

político o Brasil passa pelo processo de redemocratização, a Alemanha se unifica, a

União soviética começa a se fragmentar etc. Na economia os países começam a

conviver com o modelo neoliberal e com a globalização. No campo social as

possibilidades de comunicação e obtenção de informações em curto espaço de

tempo começam a provocar alterações nos costumes de algumas populações,

inclusive do Brasil. Em 1988 foi promulgada uma nova constituição do Brasil, e nela

um novo modelo para a educação do Brasil é proposto. Em 1996 é promulgada a Lei

de Diretrizes e Bases da Educação (LDB), no 9.394, em acordo com a constituição

de 1988 refletindo em parte o quadro de mudanças vivido pela sociedade. No

primeiro semestre de 1995 um trabalho sistemático envolvendo o ensino de todas as

áreas da engenharia começou a ser discutido: o programa REENGE – Reengenharia

do Ensino de Engenharia, vertente do ensino do PRODENGE – Programa de

Desenvolvimento das Engenharias, lançado pela Financiadora de Estudos e

Pesquisa (FINEP) e contando na sua implementação com adesão da Coordenação

de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), do Conselho Nacional

de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) e da Secretaria de Educação

Superior – Ministério da Educação (SESU-MEC) (SALUM, 1999; FERREIRA, 1993).

Através deste programa várias instituições de ensino de engenharia, cujos projetos

foram aceitos, foram beneficiadas por verbas. Isto motivou as demais instituições a

aderirem às discussões.

Em 1997 o MEC publicou o Edital 04/97, visando a elaboração de propostas

curriculares para o ensino de engenharia coerentes com as concepções presentes

na Lei de Diretrizes e Bases, promulgada em 1996. As questões propostas no edital,

tais como flexibilidade curricular, interação entre o ciclo básico e profissional,

29

diversificação do perfil profissional, entre outras, eram convergentes com as

discussões realizadas através do REENGE (SALUM, 1999).

Em abril de 2002 foi publicado no DOU a Resolução CNE/CES 11/2002,

estabelecendo as novas diretrizes curriculares nacionais do ensino de engenharia.

Essa nova resolução trouxe algumas inovações em relação à Resolução 48/76. Ela

estabelece em seu artigo 4o as habilidades a serem desenvolvidas pelos estudantes

diferenciando da competência legal:

Art. 4º A formação do engenheiro tem por objetivo dotar o profissional dos conhecimentos requeridos para o exercício das seguintes competências e habilidades gerais:

I – aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à engenharia;

II – projetar e conduzir experimentos e interpretar resultados;

III – conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos;

IV – planejar, supervisionar, elaborar e coordenar projetos e serviços de engenharia;

V – identificar, formular e resolver problemas de engenharia;

VI – desenvolver e/ou utilizar novas ferramentas e técnicas;

VI – supervisionar a operação e a manutenção de sistemas;

VII – avaliar criticamente a operação e a manutenção de sistemas;

VIII – comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica;

IX – atuar em equipes multidisciplinares;

X – compreender e aplicar a ética e responsabilidade profissionais;

XI – avaliar o impacto das atividades da engenharia no contexto social e ambiental;

XII – avaliar a viabilidade econômica de projetos de engenharia;

XIII – assumir a postura de permanente busca de atualização profissional.

A Resolução CNE/CES 11/2002 propõe que cada curso deve possuir um

projeto político pedagógico que demonstre claramente como o conjunto das

atividades previstas garantirá o perfil desejado de seu egresso e o desenvolvimento

das competências e habilidades esperadas (artigo 5o). Coerente com esta linha

30

propõe no parágrafo 1o do artigo 8o que o sistema de avaliação avalie as

competências e habilidades desenvolvidas pelos estudantes: “§ 1º As avaliações dos

alunos deverão basear-se nas competências, habilidades e conteúdos curriculares

desenvolvidos tendo como referência as Diretrizes Curriculares”.

Quanto à organização das disciplinas, determina uma carga horária mínima

de 3.000 horas e duração mínima de quatro anos para os cursos de Engenharia,

deixando a fixação do prazo máximo para cada instituição. Diferentemente da

Resolução 48/76, onde são categorizadas as matérias em grupos de formação

(básica, geral, profissional), o decreto fixa um mínimo de 30% da carga horária

mínima para um núcleo de conteúdos básicos que englobam desde Comunicação e

Expressão até Mecânica dos Sólidos, incluindo o que seriam as matérias de

formação básica e formação profissional geral da Resolução 48/76 (artigo 6o,

parágrafo 1o). Fixa um mínimo de 15% da carga horária mínima de cada curso de

Engenharia para o que denomina “núcleo dos conteúdos profissionalizantes” (artigo

6o, parágrafo 3o). Destina o restante do tempo para o núcleo de conteúdos

específicos constituído pelas extensões e aprofundamentos do núcleo

profissionalizante (artigo 6o, parágrafo 4o).

No artigo 7º estabelece para os estágios curriculares uma duração mínima de

160 horas. Considerando indissociáveis o ensino, a pesquisa e a extensão

estabelece no artigo 5o:

§ 1º Deverão existir os trabalhos de síntese e integração dos conhecimentos adquiridos ao longo do curso, sendo que, pelo menos, um deles deverá se constituir em atividade obrigatória como requisito para a graduação.

§ 2º Deverão também ser estimuladas atividades complementares, tais como trabalhos de iniciação científica, projetos multidisciplinares, visitas teóricas, trabalhos em equipe, desenvolvimento de protótipos, monitorias, participação em empresas juniores e outras atividades empreendedoras.

Esta nova estrutura tem como objetivo formar um engenheiro que além do

domínio das competências e habilidades específicas tenha uma visão crítica dos

efeitos que sua atuação profissional produz na sociedade:

O Curso de Graduação em Engenharia tem como perfil do formando egresso/profissional o engenheiro, com formação generalista, humanista, crítica e reflexiva, capacitado a absorver e desenvolver novas tecnologias,

31

estimulando a sua atuação crítica e criativa na identificação e resolução de problemas, considerando seus aspectos políticos, econômicos, sociais, ambientais e culturais, com visão ética e humanística, em atendimento às demandas da sociedade. (Art. 3º)

1.1 O Ensino de Química no Brasil

Os cursos de bacharelado de Química do Brasil têm suas origens atreladas

aos cursos de engenharia. Enquanto a Europa do século XVI ao XVIII vivia um

grande desenvolvimento científico oriundo da Revolução Científica, o Brasil teve um

desenvolvimento científico praticamente nulo. Contribuíram para isto a política

exploratória adotada por Portugal em relação a suas colônias e o próprio fato de

Portugal se manter distante do desenvolvimento científico do restante da Europa

(LIMA, 2013). Os conhecimentos de Química eram utilizados basicamente na

indústria açucareira, que era muito rudimentar, e na produção de metais nas regiões

mineradoras.

Em 1772 foi instalada no Rio de Janeiro a Academia Científica, destinada ao

estudo das Ciências. Dentre as várias seções existentes nessa academia, uma era

dedicada à Química. Com a vinda de D. João VI para o Brasil a Academia Real de

Artilharia se transformou na Academia Real Militar. Com isto o currículo de

Engenharia passou a ter Química, Física, Cálculo, Mineralogia, História Natural etc.

Em 1812 foi criado o Laboratório Químico-Prático do Rio de Janeiro, iniciando-se o

desenvolvimento de processos de interesse industrial. Este laboratório foi fechado

em 1819. Neste período iniciou-se a produção de ferro no país, em Congonhas do

Campo, Minas Gerais. Em 1818 foi fundado o Museu Real, que contava com um

laboratório de Química destinado ao refino de metais (OLIVEIRA; CARVALHO,

2006).

Dada sua formação e inspirado por seus professores, D. Pedro II foi um

grande entusiasta do estudo de Ciências. Mantinha em sua residência um

laboratório de Química no qual realizava experimentos e estudava obras de

químicos da Europa (FILGUEIRAS, 1988). Nesta época, porém, por estar associado

à formação da classe trabalhadora, o ensino de Química e o de Ciências Naturais

em geral não era atrativo para as classes dominantes que buscavam a formação em

cursos como Direito e Letras. No ensino de Ciências as metodologias de ensino

32

predominantes eram a memorização e a descrição. Os conhecimentos químicos

dessa época resumiam-se a fatos, princípios e leis que tivessem uma utilidade

prática, mesmo aqueles que eram completamente desvinculados da realidade

cotidiana do estudante (LIMA, 2013). Para Lopes (1998) na disciplina de Química no

Brasil havia uma verdadeira oscilação nos objetivos e conteúdos abordados, pois

ora eram voltados às questões utilitárias e cotidianas, ora eram centrados nos

pressupostos científicos.

Em 1918, já no período republicano, foi criado o Instituto de Química do Rio

de Janeiro, a primeira escola brasileira destinada a formar profissionais para a

indústria química. Nesse mesmo ano, na Escola Politécnica de São Paulo, foi criado

o curso de Química. Desta forma, gradualmente a pesquisa científica foi se

desenvolvendo nessas instituições. Em 1920 foi criado o curso de Química Industrial

Agrícola em associação à Escola Superior de Agricultura e Medicina Veterinária e,

em 1933, esta deu origem à Escola Nacional de Química no Rio de Janeiro (SILVA;

SANTOS; AFONSO, 2006). No ano de 1934 foi fundada a Universidade de São

Paulo, a primeira a contar com um departamento de Química, o Departamento de

Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras. Considera-se esse

departamento como a primeira instituição brasileira criada com objetivos explícitos

de formar químicos cientificamente preparados (MATHIAS, 1979).

Desta forma, o ensino de Química no Brasil desenvolveu-se de maneira

semelhante ao ensino de Engenharia. Os princípios filosóficos, as metodologias, a

visão redentora e neutra da ciência e do lugar privilegiado do cientista nas decisões

sobre os rumos da pesquisa fazem-se também presentes junto aos profissionais que

atuam tanto na pesquisa quanto no ensino. Assim como nos cursos de Engenharia,

o bacharelado em Química, historicamente, foi elaborado com dois ciclos: um básico

e outro profissionalizante. Associado ao grande desenvolvimento dos conhecimentos

na área da Química, os cursos também apresentam um currículo carregado de

disciplinas que acaba privilegiando a informação em detrimento da formação. No

Parecer CNE/CES 1.303/2001 que trata das diretrizes curriculares nacionais para os

cursos de graduação em Química, o relator aponta que:

Os currículos vigentes estão transbordando de conteúdos informativos em flagrante prejuízo dos formativos, fazendo com que o estudante saia dos cursos de graduação com "conhecimentos" já desatualizados e não

33

suficientes para uma ação interativa e responsável na sociedade, seja como profissional, seja como cidadão. (Parecer CNE/CES 1.303/2001).

Ciente da necessidade de alterar esta situação, o relator propõe que as

diretrizes curriculares devem:

[...] propiciar às instituições a elaboração de currículos próprios adequados à formação de cidadãos e profissionais capazes de transformar a aprendizagem em processo contínuo, de maneira a incorporar, reestruturar e criar novos conhecimentos; é preciso que tais profissionais saibam romper continuamente os limites do "já-dito", do "já-conhecido", respondendo com criatividade e eficácia aos desafios que o mundo lhes coloca. (Parecer CNE/CES 1.303/2001).

Buscando orientar as instituições de ensino no sentido de reduzirem o número

de horas em sala de aula, o que favorece o aspecto informativo em detrimento do

formativo, propõe:

[...] Além disso, já não se pensa em integralização curricular apenas como resultado de aprovação em disciplinas que preencham as fases ou horas-aulas destinadas ao curso. O estudante deve ter tempo e ser estimulado a buscar o conhecimento por si só, deve participar de projetos de pesquisa e grupos transdisciplinares de trabalhos, de discussões acadêmicas, de seminários, congressos e similares; deve realizar estágios, desenvolver práticas extensionistas, escrever, apresentar e defender seus achados. E mais: aprender a "ler" o mundo, aprender a questionar as situações, sistematizar problemas e buscar criativamente soluções. (Parecer CNE/CES 1.303/2001).

Para tanto essas diretrizes rompem com a ideia de um ciclo básico e um

profissionalizante propondo a existência de conteúdos básicos, específicos e

complementares de forma a evitar a compartimentalização do conhecimento,

favorecendo a integração entre os conteúdos de Química e entre a Química e outras

áreas afins, objetivando a interdisciplinaridade. Apresenta como conteúdos básicos a

Física (teórica e experimental), Matemática e Química (teórica e experimental),

listando os conteúdos mínimos a serem tratados nessas disciplinas. Define como

conteúdos específicos os conteúdos profissionais essenciais para o desenvolvimento

de competências e habilidades necessárias para se formar um profissional com o

perfil previsto no projeto pedagógico do curso e por atividades extraclasses.

Estabelece que os conteúdos profissionais devem ser variados para propiciar ao

estudante escolhas pessoais que atendam a carreira de profissional químico, em

34

qualquer de suas habilitações. Define as atividades extraclasses como sendo as

acadêmicas e de práticas profissionais alternativas, como a realização de estágios,

monitorias, programas de extensão, participação e apresentação em congressos,

publicação de artigos, e outros, às quais serão atribuídos créditos.

Os conteúdos complementares são aqueles essenciais para a formação

humanística, interdisciplinar e gerencial. Sugere que as Instituições de ensino

superior (IES) devem oferecer um leque abrangente de conteúdos e atividades

comuns a outros cursos da instituição para a escolha dos estudantes. Compõem as

atividades complementares, o estágio e a elaboração de uma monografia de

conclusão do curso.

Coerente com essa linha nesse parecer são apresentadas as competências e

habilidades que devem ser trabalhadas ao longo do curso e que são necessárias

para formação de um profissional com o seguinte o perfil:

O Bacharel em Química deve ter formação generalista, com domínio das técnicas básicas de utilização de laboratórios e equipamentos, com condições de atuar nos campos de atividades socioeconômicas que envolvam as transformações da matéria; direcionando essas transformações, controlando os seus produtos, interpretando criticamente as etapas, efeitos e resultados; aplicando abordagens criativas à solução dos problemas e desenvolvendo novas aplicações e tecnologias. (Parecer CNE/CES 1.303/2001).

Essas competências e habilidades são apresentadas em seis categorias

relativas:

a) à formação pessoal ;

b) à compreensão da Química;

c) à busca de informação, comunicação e expressão;

d) ao trabalho de investigação científica e produção/controle de qualidade;

e) à aplicação do conhecimento em Química;

f) à profissão.

Com isto, fica claramente apontada a necessidade da formação integral do

estudante levando em consideração os conhecimentos científicos, o domínio das

técnicas, o censo crítico e a criatividade que deve possuir, mas também a

35

necessidade de formar um cidadão crítico ciente da relação entre sua atuação

profissional e a sociedade. Essas características ficam evidentes nas competências

e habilidades que compõem os grupos citados. Dentre as competências e

habilidades destacamos algumas que ilustram o exposto:

a) possuir conhecimento sólido e abrangente na área de atuação, com

domínio das técnicas básicas de utilização de laboratórios e equipamentos

necessários para garantir a qualidade dos serviços prestados e para

desenvolver e aplicar novas tecnologias, de modo a ajustar-se à dinâmica

do mercado de trabalho;

b) possuir habilidade suficiente em Matemática para compreender conceitos

de Química e de Física, para desenvolver formalismos que unifiquem fatos

isolados e modelos quantitativos de previsão, com o objetivo de

compreender modelos probabilísticos teóricos, e de organizar, descrever,

arranjar e interpretar resultados experimentais, inclusive com auxílio de

métodos computacionais;

c) possuir capacidade crítica para analisar de maneira conveniente os seus

próprios conhecimentos; assimilar os novos conhecimentos científicos e/ou

tecnológicos e refletir sobre o comportamento ético que a sociedade

espera de sua atuação e de suas relações com o contexto cultural,

socioeconômico e político;

d) saber trabalhar em equipe e ter uma boa compreensão das diversas

etapas que compõem um processo industrial ou uma pesquisa, sendo

capaz de planejar, coordenar, executar ou avaliar atividades relacionadas

à Química ou a áreas correlatas;

e) ser capaz de exercer atividades profissionais autônomas na área da

Química ou em áreas correlatas;

f) ter interesse no auto-aperfeiçoamento contínuo, curiosidade e capacidade

para estudos extracurriculares individuais ou em grupo, espírito

36

investigativo, criatividade e iniciativa na busca de soluções para questões

individuais e coletivas relacionadas com a Química;

g) ter formação humanística que lhe permita exercer plenamente sua

cidadania e, enquanto profissional, respeitar o direito à vida e ao bem-

estar dos cidadãos;

h) saber realizar avaliação crítica da aplicação do conhecimento em Química

tendo em vista o diagnóstico e o equacionamento de questões sociais e

ambientais;

i) saber reconhecer os limites éticos envolvidos na pesquisa e na aplicação

do conhecimento científico e tecnológico;

j) ter curiosidade intelectual e interesse pela investigação científica e

tecnológica, de forma a utilizar o conhecimento científica e socialmente

acumulado na produção de novos conhecimentos;

k) ter consciência da importância social da profissão como possibilidade de

desenvolvimento social e coletivo;

l) saber identificar e apresentar soluções criativas para problemas

relacionados com a Química ou com áreas correlatas na sua área de

atuação;

m) ter conhecimentos relativos ao assessoramento, ao desenvolvimento e à

implantação de políticas ambientais;

n) saber realizar estudos de viabilidade técnica e econômica no campo da

Química.

1.2 As Quatro Dimensões Norteadoras da Educação no CEFET-MG

O Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG) é

uma Instituição Federal de Ensino Superior (IFES), caracterizada como instituição

multicampi, com atuação no Estado de Minas Gerais e atuando nos âmbitos

estreitamente relacionados do ensino de nível médio e superior, da pesquisa e pós-

37

graduação e da extensão. O CEFET-MG tem sua sede em Belo Horizonte, cuja

região metropolitana compreende trinta e quatro municípios. A instituição possui

quatro campi na região metropolitana de Belo Horizonte (três na cidade de Belo

Horizonte e um na cidade de Contagem) e sete nas regiões da Zona da Mata

(Leopoldina), do Alto Paranaíba (Araxá), do Centro-oeste de Minas (Divinópolis), do

Sul de Minas (Varginha e Nepomuceno), do Rio Doce (Timóteo) e da Região Central

do Estado (Curvelo). O campus de Contagem possuiu a mesma estrutura

administrativa que os demais campi do interior.

Fundada em 1910 como Escola de Aprendizes Artífices de Minas Gerais

(Decreto n. 7.566 de 23/09/09) teve gradualmente ampliadas sua área de atuação,

suas metas e seus objetivos. Em 1941, como decorrência da Lei n. 378 de 13/01/37,

passou a se denominar Liceu Industrial de Minas Gerias. Em 1942, através dos

decretos no. 4.073, de 30/01/42 e do decreto no. 4.127 de 25/02/42, passou a ser

denominada Escola Industrial de Belo Horizonte e posteriormente Escola Técnica de

Belo Horizonte.

Em 1959, como decorrência da Lei 3.552 de 16/02/59 passou a ser

denominada de Escola Técnica Federal de Minas Gerias. Em 1971 foram

implantados os primeiros Cursos de Formação de Tecnólogos e, em 1972, seus

primeiros Cursos Superiores de Engenharia de Operação Elétrica e Mecânica. Por

fim em 1978, através da Lei n. 6.545 de 30/06/78, alterada pela Lei n. 8.711 de

28/09/93, passou a ser denominada de Centro Federal de Educação Tecnológica de

Minas Gerais. Os Cursos de Engenharia de Operação Elétrica e Mecânica foram

extintos e, em 1979, começaram a funcionar os Cursos de Engenharia Industrial

Elétrica e Mecânica, com cinco anos de duração. Assim, com funções inicialmente

relacionadas à oferta educacional para o ensino primário e, posteriormente, para a

formação do auxiliar técnico e do técnico de nível médio, a Instituição passou a

ofertar também cursos de nível superior.

Em 1993 foi elaborado o primeiro Plano de Desenvolvimento Institucional

(PDI) que passou a nortear as políticas e a maioria das ações institucionais. A

elaboração deste plano contou com a participação da comunidade interna da

38

instituição, de representantes da Federação das Indústrias de Minas Gerais (FIEMG)

e do MEC. Nele foi definida a missão do CEFET:

Promover a formação do cidadão – profissional qualificado e empreendedor – capaz de contribuir ativamente para as transformações do meio empresarial e da sociedade, aliando a vivência na educação tecnológica e o crescimento do ser humano, consciente e criativo, aos princípios da gestão pela qualidade no ensino, pesquisa e extensão, visando o desenvolvimento econômico e social do país. (PDI-CEFET-MG, 1993).

Esta missão indica uma proposta de transição de uma visão mercadológica

do ensino para uma visão humanística e voltada para o desenvolvimento da

cidadania. Esta mudança faz-se notar nos treze princípios definidos no PDI (1993) e

que também se fazem presentes nos Planos de Desenvolvimento Institucional dos

períodos 2005-2010 e 2010- 2015:

a) a tecnologia a serviço do homem;

b) a valorização do ser humano;

c) a preservação de valores éticos;

d) a satisfação da sociedade;

e) a integração escola-governo-sociedade;

f) a educação tecnológica continuada;

g) a pesquisa tecnológica;

h) o equilíbrio entre desenvolvimento e meio ambiente;

i) o gerenciamento descentralizado;

j) a administração participativa;

k) o crescimento contínuo da imagem institucional;

l) a ênfase na qualidade da informação;

m) a formação humanística e científica.

Tanto a missão do CEFET-MG quanto os princípios que a norteiam apontam

claramente para a formação de profissionais que além do conhecimento técnico

específico tenham a capacidade de avaliar os impactos de suas ações na sociedade

e no meio ambiente. Estes também são os princípios que justificam planejar-se um

curso com uma abordagem CTS.

39

Coerente com os princípios norteadores dos Planos de Desenvolvimento

Institucional do CEFET-MG, com o parecer CNE/CES 1.303/2001 e com a

Resolução CNE/CES 11/2002, o Projeto Pedagógico do Curso (PPC) de Graduação

em Química Tecnológica do CEFET-MG assume que os pressupostos orientadores

da proposta e prática curricular passam por quatro dimensões: epistemológica,

antropológica, axiológica e teleológica.

Na dimensão epistemológica propõe que o processo de aprendizagem esteja

intrinsecamente ligado à vida, não sendo estocável. Logo, deve possibilitar a

reconstrução do conhecimento por parte do estudante e deve passar pelo

desenvolvimento da autonomia, pela pesquisa como atitude de vida e envolver o

conceito de uma formação cidadã. Quanto ao objeto de aprendizagem, coloca que:

[...] o objeto da aprendizagem não pode ser ditado da maneira absoluta pelo mercado. Inserida numa realidade social diversificada, cabe à escola buscar compreender as condições e os condicionantes desta, de modo a definir o que deve ser objeto de estudo em seus currículos tanto quanto o modo e profundidade como aqueles conhecimentos serão abordados. (PPC. Química Tecnológica- CEFET-MG, 2009, p. 17).

Na dimensão antropológica entende o estudante como alguém que possui

uma história, que possui expectativas e valores com relação ao mundo e ao seu

futuro. Estudante que não sai do mundo social ao ingressar na escola e que deve

incorporá-lo em seu processo de aprendizagem. Por isso o processo de ensino e

aprendizagem deve ter como ponto de partida o estudante e este deve ser instigado

a lidar com desafios e situações reais. Assume o ser humano em formação como o

ponto fundamental da escola:

Assim a necessidade de formar um sujeito politicamente preparado para atuar no mundo contemporâneo, capaz de construir seu projeto de vida, de contribuir para uma sociedade melhor será resultado desta interação de sujeitos que na escola constitui o elo básico de sua atividade. (PPC. Química Tecnológica – CEFET-MG, 2009, p. 18).

Na dimensão axiológica critica os modelos atuais de escola que ao

incentivarem o individualismo, a competitividade, a sobrevivência do mais forte

segundo um modelo darwinista de sociedade tornam-se cúmplices e reprodutores de

um modelo cujo valor cultural se pauta na busca pelo poder e prazer. Desvelar esses

40

aspectos deve ser um dos objetivos do projeto político pedagógico (PPC. Química

Tecnológica- CEFET-MG, 2009). Comprometido com a ruptura deste modelo o

currículo no PPC deve:

[...] evidenciar as diversas práticas que possibilitem a formação de um profissional com visão crítica e social; que esteja comprometido com a ética e o desenvolvimento humano; que não seja manipulado e que saiba buscar alternativas; que tenha capacidade de avaliação e de intervenção no mundo. (PPC. Química Tecnológica – CEFET-MG, 2009, p. 19).

No tocante à dimensão teleológica coloca que a escola não pode ter um fim

em si mesma. Ao lidar com o saber, deve ter como meta a construção de um mundo

melhor:

A sua finalidade, o aspecto essencial que fundamenta e justifica sua existência no âmbito da sociedade, consiste em tornar-se promotora de uma transformação na vida dos indivíduos que por ela passam e, por conseguinte, contribuir para a construção que reflita os anseios e necessidades eminentes daquela sociedade. (PPC. Química Tecnológica – CEFET-MG, 2009, p. 19).

Alguns setores da sociedade assim como alguns setores responsáveis pelo

sistema educacional (MEC, conselhos de ensino, diretores, coordenadores e

professores da instituição) demonstram a intenção de que a formação dos

estudantes contemple aspectos que vão além da aquisição de conhecimentos

relacionados com a Ciência e a Tecnologia, abrangendo também as relações entre

elas, a sociedade e o meio ambiente. Essa intenção pode ser notada, por exemplo,

em competências e habilidades que se espera dos formandos e que estão presentes

nos documentos oficiais e nos princípios norteadores da instituição (Planos de

Desenvolvimento Institucional e nos Projeto Pedagógico do Curso). Ao planejarmos

o curso de Física Experimental com um enfoque CTS procuramos contribuir para o

desenvolvimento dessas competências, buscando estabelecer uma convergência

entre os objetivos da disciplina e os objetivos formativos dos cursos.

41

CAPÍTULO 2

2 - A PESQUISA-AÇÃO COMO BASE DA METODOLOGIA DA

PESQUISA

Para o desenvolvimento deste trabalho buscamos nos pautar em alguns

elementos que caracterizam a pesquisa ação, a qual segundo Franco (2005) tem

suas origens nos trabalhos realizados por Kurt Lewin em 1946. Tripp (2005)

reconhece que Lewin foi o primeiro pesquisador a utilizar o termo pesquisa ação

para denominar a pesquisa em andamento, porém ressalta que trabalhos como John

Collier, antes e durante a segunda Guerra Mundial, que tinha como objetivo melhorar

as relações inter-raciais em nível comunitário na Índia (DESHLER e EWART, apud

TRIPP (2005) e o livro de Buckingham Research for Teachers publicado em 1926,

também apresentavam características próprias da pesquisa ação.

No período pós-guerra houve um aumento consistente da participação dos

cientistas sociais nos grupos e nas organizações, baseadas nas experiências

lewinianas. Porém, suas ações partiam de demandas construídas fora das práticas

vinculadas à hierarquia reguladora das classes sociais (ROCHA; AGUIAR, 2003).

Apesar dessa nova forma de investigação diferenciar-se da tradição positivista, a

análise dos fatos produzidos pelas pesquisas comungava do paradigma

funcionalista, pois era voltada para a compreensão das disfunções produzidas pelos

erros de estratégia dos pesquisadores. Nessa forma de pesquisa o pesquisador

assumia o papel de agente facilitador do amadurecimento das relações humanas e a

pesquisa ganhava uma dimensão utilitária. Segundo essas autoras, “as experiências

lewinianas nos EUA se constituem como um aprimoramento do sistema capitalista,

mantendo cisões como teoria/prática e sujeito/objeto, definindo uma linha de

chegada a priori e modelos a serem atingidos” (ROCHA; AGUIAR, 2003, p. 60).

Monceau (2005) destaca que Lewin e seus colaboradores, embora tivessem

trabalhado fora dos laboratórios, estavam fortemente influenciados pelo

procedimento experimental, fazendo com que os participantes dos protocolos de

pesquisa fossem tratados como apenas mais uma de suas variáveis. Os

42

participantes da pesquisa não se apropriavam do saber científico gerado pela

pesquisa em si, mas de outro saber ligado à resolução de um problema específico

do seu dia a dia. Ressalta, porém, que os trabalhos de Lewin e seus colaboradores

orientaram diversos trabalhos nessa linha, abrindo perspectivas para trabalhos que

articulam pesquisa, transformação social e formação dos indivíduos.

Na América Latina, por existir, nesse período, um grande número de países

sujeitos a governos autoritários, a pesquisa-ação, diferenciando-se da linha

americana, estava associada a movimentos comunitários e a iniciativas em

educação popular junto a comunidades de excluídos. Assumiu, assim, um caráter

emancipatório e autogestionário. As experiências buscavam articular teoria e prática,

sujeito e objeto. O conhecimento e a ação sobre a realidade se faziam presentes na

investigação das necessidades e interesses locais, na produção de formas

organizativas e de atuação efetiva sobre essa realidade. Objetivava as

transformações sociais e políticas proporcionando às populações excluídas uma

participação ativa nas questões de seu interesse. (ROCHA; AGUIAR, 2003).

Os trabalhos realizados por Paulo Freire, no início da década de 1960,

relacionados com a alfabetização de adultos, são um marco na utilização da

pesquisa-ação no Brasil. No final da década de 1970, início da redemocratização do

Brasil, a pesquisa-ação marca uma nova perspectiva de investigação, questionando

as pesquisas tradicionais, incluindo discussões no que se refere ao fracionamento

da vida social, à dicotomização entre ciência e política e a inviabilização de uma

participação efetiva de grupos excluídos da sociedade. Educação e cultura popular,

participação e autonomia ganham destaque e orientam as ações dos trabalhadores

sociais em escolas comunitárias e nos campos da saúde e moradia. (ROCHA;

AGUIAR, 2003). Neste período intensificam-se a utilização dessa metodologia em

pesquisas de caráter educacional, sendo ela também utilizada no presente trabalho.

Existem diferentes definições para a pesquisa-ação e adotamos no

desenvolvimento dessa pesquisa a definição dada por Thiollent:

[...] a pesquisa-ação é um tipo de pesquisa social com base empírica que é concebida e realizada em estreita associação com uma ação ou com a resolução de um problema coletivo e no qual os pesquisadores e os participantes representativos da situação ou do problema estão envolvidos de modo cooperativo ou participativo. (THIOLLENT, 1986, p. 14).

43

Para Thiollent (1986, p. 16) a pesquisa-ação é uma estratégia metodológica

da pesquisa social, cujos principais aspectos são:

a) existência de uma ampla e explícita interação entre pesquisadores e

pessoas implicadas na situação investigada;

b) existência de uma ordem de prioridades dos problemas a serem

pesquisados e das soluções a serem encaminhadas sob forma de ação

concreta que resulta da interação entre os participantes da pesquisa;

c) alteração do objeto de investigação que deixa de ser constituído pelas

pessoas e passa a ser constituído pela situação social e pelos problemas

de diferentes naturezas encontradas nesta situação.

d) estabelecimento como objetivo da pesquisa a resolução ou, pelo menos, o

esclarecimento dos problemas da situação observada;

e) acompanhamento, durante o processo, das decisões, das ações e de toda

a atividade intencional dos atores da situação;

f) busca do aumento do conhecimento dos pesquisadores e do

conhecimento ou “nível de consciência” das pessoas e grupos

considerados, não se limitando a uma forma de ação (risco de ativismo).

Concordando com estes princípios, Franco (2005) ao analisar a evolução da

pesquisa-ação desde seus primórdios com Lewin até os dias atuais salienta que ela

possui um caráter de transformação social, referendada com compromissos éticos e

políticos que visa à emancipação dos participantes da pesquisa. Considerando ser

este tipo de pesquisa uma ação predominantemente pedagógica, Franco (2005, p.

489) propõe que ela deve respeitar os seguintes princípios:

• a ação conjunta entre pesquisador e pesquisados;

• a realização da pesquisa em ambientes onde acontecem as próprias práticas;

• a organização de condições de autoformação e emancipação aos sujeitos da ação;

44

• a criação de compromissos com a formação e o desenvolvimento de procedimentos crítico- reflexivos sobre a realidade;

• o desenvolvimento de uma dinâmica coletiva que permita o estabelecimento de referências contínuas e evolutivas com o coletivo, no sentido de apreensão dos significados construídos e em construção;

• reflexões que atuem na perspectiva de superação das condições de opressão, alienação e de massacre da rotina;

• ressignificações coletivas das compreensões do grupo, articuladas com as condições sócio-históricas;

• o desenvolvimento cultural dos sujeitos da ação.

Neste sentido os princípios da pesquisa ação vão ao encontro dos objetivos

apresentados nos documentos oficiais do MEC, no PDI do CEFET-MG e no PPC do

curso de Química e são coerentes com uma educação orientada segundo o enfoque

Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS). Por considerarmos imprescindível a

adequação entre os princípios metodológicos e os objetivos da pesquisa adotamos a

pesquisa-ação como princípio metodológico do trabalho aqui descrito.

Pautamos nossa pesquisa principalmente nos trabalhos desenvolvidos por

Michel Thiollent que tratam desse tema. Como citado, para ele a pesquisa-ação é

uma pesquisa social de base empírica cuja concepção e realização estão

associadas a uma ação que envolve, de forma participativa, os pesquisadores e os

participantes da pesquisa. Essa ação tem como objetivo resolver um problema da

comunidade onde se realiza a pesquisa (THIOLLENT, 1986). A educação é uma

atividade essencialmente social, assim como o são todos os seus componentes. Ao

tratarmos do ensino de uma disciplina, lidamos então com uma questão social, que

envolve os diretores, coordenadores de curso, a comunidade de origem dos

estudantes, os estudantes, o professor etc. que formam a comunidade da pesquisa

ação. O planejamento de uma disciplina deve envolver todos esses atores. Em uma

escola os diretores, coordenadores etc., assim como a comunidade de onde saem e

para onde se destinam os estudantes dessa escola se fazem presentes através dos

documentos que regulamentam as atividades de ensino (currículos, projetos

pedagógicos, planos de desenvolvimento Institucional, ementas das disciplinas etc.).

Por isso esses documentos devem ser amplamente divulgados e lidos por todos os

envolvidos direta e indiretamente com a escola e devem refletir os anseios dessa

45

comunidade. Por fim, compõem essas comunidades os professores e estudantes.

Na pesquisa aqui apresentada atuaram diretamente o professor, responsável

primeiro pela pesquisa, e os estudantes. O caráter reformador da pesquisa envolveu

a disciplina de física experimental principalmente no que tange a forma como foi

conduzida, os seus objetivos e o papel destinado ao professor e aos estudantes

durante todo o processo. Estes aspectos tornam o trabalho não trivial. Ao se propor

uma disciplina com enfoque CTS não se pode simplesmente fazer um planejamento

“de prancheta”: o professor deixa de ser aquele que, por ser o detentor do saber,

toma todas as decisões e os estudantes aqueles onde serão depositados os

saberes. O professor passa a ser um orientador, alguém que também aprende, que

avalia e é avaliado e os estudantes passam a ser protagonistas de seu aprendizado

propondo questões e enfoques, também avaliando e sendo avaliados. Ter uma voz

ativa no processo é uma característica fundamental da pesquisa-ação, conforme

aponta Thiollent:

[...] pesquisas nas quais as pessoas implicadas tenham algo a “dizer” e a “fazer”. Não se trata de simples levantamento de dados ou de relatórios a serem arquivados. Com a pesquisa-ação os pesquisadores pretendem desempenhar um papel ativo na própria realidade dos fatos observados. (THIOLLENT, 1986, p. 16).

Como mostram as pesquisas exploratórias que fizemos sobre o ensino

experimental de Física, apresentadas no capítulo 5, essa prática não é comum nas

aulas experimentais. Por isso avaliar os pontos positivos e negativos da proposta,

sua validade e alcance também fazem com que a pesquisa não seja trivial.

2.1 Objetivos da Pesquisa e da Pesquisa-Ação

Para Thiollent (1986), na estruturação de uma pesquisa-ação é necessário

elucidar a relação existente entre os objetivos de pesquisa (objetivos de

conhecimento) e os objetivos de ação (objetivos práticos). Contribuir para

equacionar o problema central que motivou a realização do trabalho, fornecendo

possíveis soluções e as respectivas ações correspondentes a essas soluções

configuram os objetivos práticos da pesquisa-ação, conferindo-lhe um caráter

transformador. Fornecer informações difíceis de serem obtidas de outra forma,

46

aumentando o conhecimento que se tem da situação pesquisada configura o

objetivo de conhecimento.

Uma situação importante no contexto da pesquisa-ação envolve problemas

sociológicos, educacionais etc., cujo objetivo é a produção de um conhecimento que

não é útil apenas para a coletividade local, mas que é passível de generalizações

parciais. Nesse caso pode-se dar ênfase a um dos aspectos: resolução de

problemas, tomada de consciência ou produção de conhecimento. Em nosso

trabalho, de cunho educacional abordamos os três aspectos. Consideramos que a

maior dificuldade estaria relacionada com a obtenção de dados que indicassem a

tomada de consciência e conscientização.

Adotamos aqui as noções de conscientização e tomada de consciência

propostas por Freire (1979). Segundo este autor somente o homem tem a

capacidade de distanciar-se da realidade e agir de forma consciente sobre esta

realidade objetivada. Isto é um dos fatores que o distingue dos demais animais.

Porém a primeira aproximação que o homem faz desta realidade objetivada é

espontânea e ingênua dando início a um processo de tomada de consciência. Uma

tomada de consciência que por não ser crítica, ainda não consiste em

conscientização. A conscientização se dá no desenvolvimento crítico da tomada de

consciência. Para Freire (1979, p. 15), “a conscientização implica, pois, que

ultrapassemos a esfera espontânea de apreensão da realidade, para chegarmos a

uma esfera crítica na qual a realidade se dá como objeto cognoscível e na qual o

homem assume uma posição epistemológica”.

A conscientização é um desvelamento da realidade, um mergulhar na

essência fenomênica dos objetos que são analisados. Não corresponde assim a

estar a frente da realidade, e sim, ter uma postura de ação–reflexão. Essa postura

constitui o modo de ser ou de transformar o mundo. Através de uma reflexão crítica

os homens buscam esclarecer dimensões obscuras da realidade na qual estão

inseridos. Desta forma produzem uma nova realidade, que não encerra o processo

de conscientização. A nova realidade torna-se objeto de uma nova reflexão crítica,

fazendo da conscientização um processo contínuo.

A conscientização, como atitude crítica dos homens na história, não terminará jamais. Se os homens, como seres que atuam, continuam aderindo a um mundo “feito”, ver-se-ão submersos numa nova obscuridade.

47

A conscientização, que se apresenta como um processo num determinado momento, deve continuar sendo processo no momento seguinte, durante o qual a realidade transformada mostra um novo perfil. (FREIRE, 1979, p.15).

A conscientização é ao mesmo tempo um convite à utopia e um processo de

derrubada dos mitos. Uma utopia que não é sinônima de algo ideal ou irrealizável e

sim de postura de denuncia das estruturas desumanizantes e de anuncio das

humanizantes. Por isso ela exige um conhecimento crítico. Não é possível denunciar

nem anunciar aquilo que não se conhece. Freire destaca que o anuncio a que se

refere não é o de um anteprojeto, mas de um projeto que se faz na “práxis” histórica,

ou seja, que implica em atuação-reflexão. A consciência ingênua é apreensão

acrítica e mística da realidade. Uma estrutura humanizante deve ser então uma

estrutura que busca a desmitificação. Assim “a conscientização é o olhar mais critico

possível da realidade, que a “desvela” para conhecê-la e para conhecer os mitos

que enganam e que ajudam a manter a realidade da estrutura dominante” (FREIRE,

1979, p.16). Consideramos que na pesquisa-ação deve-se buscar este nível de

conscientização.

Para proporcionar essa conscientização crítica a que se refere Freire,

Thiollent (1986, p.41) propõe que a pesquisa ação permite alcançar os seguintes

objetivos:

a) a coleta de informação original acerca de situações ou de atores em movimento;

b) a concretização de conhecimentos teóricos, obtida de modo dialogado na relação entre pesquisadores e membros representativos das situações ou problemas investigados.

c) a comparação das representações próprias aos vários interlocutores, com aspecto de cotejo entre o saber formal e saber informal acerca da resolução de diversas categorias de problemas;

d) a produção de guias ou de regras práticas para resolver os problemas e planejar as correspondentes ações;

e) os ensinamentos positivos ou negativos quanto à conduta da ação e suas condições de êxito;

f) possíveis generalizações estabelecidas a partir de várias pesquisas semelhantes e com aprimoramento da experiência dos pesquisadores.

48

Além disso, uma pesquisa-ação visa também promover transformações ou

mudanças no campo social. Consideramos que neste caso o trabalho está

relacionado com a conscientização. Uma conscientização que envolve o

entendimento sobre algumas relações entre a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade,

sendo abordada a atuação profissional dos estudantes frente aos problemas sociais

e ambientais e também a relação entre a atuação como estudante e a forma como o

ensino experimental é conduzido.

2.2 A Pesquisa-Ação, a Formulação da Hipótese e a Comprovação

Thiollent (1986) considera a formulação prévia de uma hipótese em uma

pesquisa-ação uma tarefa muito difícil, quase impossível, uma vez que se lida com

situações sociais emergentes, envolvendo aspectos como tomada de consciência,

aprendizagem, afetividade, criatividade, além de lidar com diferentes variáveis.

Segundo ele, a pesquisa-ação opera a partir de determinadas diretrizes relativas à

forma de se abordar os problemas identificados na situação de pesquisa e aos

modos de ação. Estas diretrizes têm um caráter mais flexível que a hipótese e ao

final da pesquisa elas podem sair fortalecidas ou enfraquecidas, devendo então ser

alteradas ou abandonadas. Para ele ao se substituir hipótese pelas diretrizes não se

abandona a forma de raciocínio hipotético, indispensável em qualquer pesquisa

científica. O que se busca é, “[...] definir problemas de conhecimento ou de ação

cujas possíveis soluções, num primeiro momento, são consideradas como

suposições (quase-hipótese) e, num segundo momento, objeto de verificação,

discriminação e comprovação em função das situações constatadas” (THIOLLENT,

1986, p. 33).

Segundo este autor o esquema hipotético quantitativo está muito associado à

pesquisa social empírica convencional, que ele denomina de experimentalismo. Esta

é um tipo de experimento de laboratório onde o pesquisador testa a hipótese

alterando algumas variáveis para verificar o efeito de umas sobre as outras. Porém,

este experimento é válido se os resultados obtidos são os mesmos,

independentemente do experimentador. No caso da pesquisa social os fenômenos

não são perfeitamente repetíveis e o papel do pesquisador não é neutro. Assim, ele

defende que se utilize o raciocínio hipotético segundo um referencial principalmente

49

qualitativo e argumentativo: “Sem abandonarmos o raciocínio hipotético, parece-nos

perfeitamente cabível a formulação de quase-hipóteses dentro de um quadro de

referência diferente e principalmente qualitativo e argumentativo” (THIOLLENT,

1986, p. 33).

Estas hipóteses qualitativas (ou quase-hipóteses) auxiliam o pesquisador a

organizar o raciocínio e estabelecer relações entre as ideias gerais e as

comprovações por meio da observação concreta. Elas orientam os pesquisadores na

obtenção de elementos de prova que, mesmo não sendo definitivos, permitem

desenvolver a pesquisa, podendo corroborá-la ou refutá-la. Seguindo esta

orientação estabelecemos uma hipótese qualitativa e utilizamos dados

essencialmente qualitativos na análise dos resultados.

2.3 A Aprendizagem e os Saberes

Para Thiollent (1986) em uma pesquisa-ação uma questão que deve ser

cuidadosamente trabalhada envolve a relação entre o saber formal dos especialistas

e o saber informal dos participantes. O não estabelecimento de uma comunicação

clara entre esses dois universos pode estabelecer uma relação de poder daqueles

que “sabem” sobre aqueles que “não sabem”. Esta relação além de gerar

desconfiança e ansiedade por parte dos participantes inibe sua atuação e gera certa

passividade na busca das soluções para os problemas investigados. Na educação e

em particular no ensino de uma disciplina o saber formal é representado pelos

conceitos científicos e o saber informal é representado pelos conceitos alternativos

ou do cotidiano.

Em uma postura tradicional os conceitos científicos são aqueles apresentados

pelo professor e os conceitos alternativos são aqueles que os estudantes adquiriram

em situações informais de suas relações sociais, sendo que estes devem ser

substituídos pelos outros. Nesse trabalho não é adequado tratar o conhecimento dos

estudantes como um conhecimento obtido em situações informais uma vez que

grande parte dos temas tratados nas disciplinas experimentais já foi abordada em

uma situação formal de ensino, constituindo-se mais como conhecimentos prévios

adquiridos por mecanismos formais de aprendizagem.

50

Dada a forma como a grade curricular é estruturada, para frequentarem as

disciplinas de Física Experimental os estudantes devem estar matriculados,

normalmente, no período equivalente a ela. Isto implica que muitos deles cursaram

matérias específicas de seus cursos, tendo conhecimentos diferenciados que muitas

vezes contribuem para a solução dos problemas. Outro ponto a ser ressaltado é o

fato de, numa pesquisa-ação que implica em uma atuação em um contexto formal de

ensino, não se buscar a substituição um conceito pelo outro. O que se pretende é

compartilhar os conhecimentos buscando proporcionar avanços no sentido da

construção de conceitos científicos.

2.4 A Concepção e Organização da Pesquisa

Uma pesquisa-ação inicia-se com a realização de uma pesquisa exploratória

que tem como objetivo fazer um diagnóstico da situação, dos problemas prioritários

e das possíveis ações. Esta pesquisa exploratória, em geral, é feita em dois campos:

um trabalho de campo no qual o pesquisador busca identificar os apoios, as

resistências, as convergências , as divergências, as posições céticas e as

características e expectativas do grupo pesquisado e outro caracterizado pela busca

de informações através da análise de documentos.

A fase intermediária compõe a própria intervenção. Para Thiollent planejá-la é

fundamental, porém deve-se manter uma flexibilidade nesse planejamento que

envolve a escolha do tema, a coleta de dados, a relação entre o saber dos

especialistas e o saber “informal” dos participantes, assim como a colocação do

problema. Durante a intervenção pode-se fazer necessário elaborar outro plano de

ação, alterar ou complementar o tema, colocar outros problemas. Essas tarefas ele

denomina de fases. Coloca então: “Em geral, quando os planejadores de pesquisa

elaboram a priori uma divisão de fases, eles sempre têm que infringir a ordem em

função dos problemas imprevistos que aparecem em seguida.” (THIOLLENT, 1986,

p. 48).

Na fase final são feitas as avaliações das ações e dos resultados bem como a

divulgação dos mesmos. Devem participar dessas avaliações tanto os

pesquisadores quanto os membros do grupo ou da comunidade onde ela ocorreu.

51

2.5 Coleta e Análise dos Dados

Em uma pesquisa–ação, para Thiollent (1986), as principais técnicas de

obtenção de informações são as entrevistas coletivas ou de trabalho e as entrevistas

individuais aplicadas de modo aprofundado. Na concepção dos instrumentos de

coleta de dados (roteiros de entrevistas ou questionários) deve-se dar prioridade aos

elementos explicativos associados como forma de se obter esclarecimentos por

parte dos entrevistados. Segundo ele:

[...] tais elementos não visam orientar as respostas em função das expectativas dos pesquisadores e sim descondicionar as pessoas para que não respondam apenas com “facilidade”, isto é, como se a sua resposta fosse um simples reflexo de senso comum ou dos efeitos do condicionamento pelos meios da comunicação em massa. As “explicações” são sugeridas aos respondentes para que tenham papel ativo na investigação. (THIOLLENT, 1986, p.64).

O tratamento dos dados não segue necessariamente uma lógica quantitativa.

Esta lógica é muito útil ao se pesquisar fenômenos cujas dimensões e variações são

significativas e quando os instrumentos de medição não são excessivamente

artificiais. A descrição verbal, a apreciação em escalas menos precisas do tipo forte-

fraco, grande-médio-pequeno, aumento-diminuição etc., são suficientes para atender

aos objetivos da pesquisa. Neste contexto os papéis desempenhados pela

argumentação e pela inferência são fundamentais uma vez que não se trata de

chegar a uma formalização lógica nem um cálculo de proposições simples. O

principal objetivo da coleta de dados é melhorar a condição de compreensão,

decifração, interpretação, análise e síntese do material por parte do pesquisador.

Esta forma de análise remete à análise de conteúdo: conjunto de técnicas de

análise das comunicações que utiliza procedimentos sistemáticos e objetivos de

descrição do conteúdo das mensagens (BARDIN, 2011, p. 44). Segundo essa autora

a análise de conteúdo tem como objetivo inferir conhecimentos relativos às

condições de produção de uma mensagem, recorrendo a indicadores quantitativos

ou qualitativos.

52

Através da dedução com base em indicadores elaborados a partir das

mensagens, a análise de conteúdo busca conhecer as variáveis psicológicas,

sociológicas, históricas etc. que influenciaram a produção dessas mensagens.

53

CAPÍTULO 3

3 - ASPECTOS TEÓRICOS E METODOLÓGICOS ENVOLVIDOS NO

PROCESSO DE INTERVENÇÃO

O planejamento do curso foi feito com base nos parâmetros norteadores de

uma atividade centrada na abordagem CTS. Coerentemente com esses parâmetros

o ensino por investigação foi a principal estratégia metodológica utilizada na

condução das atividades experimentais.

3.1 A Abordagem CTS

Ciência, Tecnologia e Sociedade começam a se configurar como um campo

acadêmico explícito de ensino e pesquisa na década de 1960 nos Estados Unidos e

na Europa (CUTCLIFFE, 2003). Nesse período, as sociedades desses países

começaram a questionar os aclamados benefícios produzidos pela Ciência e pela

Tecnologia. Os avanços tecnológicos vivenciados pela sociedade até esse período

associados a uma visão positivista da Ciência reforçaram junto à sociedade uma

visão linear de desenvolvimento no qual o desenvolvimento científico-tecnológico

produz desenvolvimento econômico que por sua vez produz desenvolvimento social

(AULER, 2003). Como o desenvolvimento das nações dependia diretamente de seu

avanço tecnológico fazia-se necessário ensinar Ciências a todos.

Outra visão da Ciência e da Tecnologia que veio se reforçando ao longo do

tempo é que elas são neutras, ou seja, que é isenta de valores. Nessa visão o

cientista busca a produção de novas teorias e de novas tecnologias, não sendo de

sua responsabilidade o bom ou mau uso do produto de seu trabalho. Apoiados no

positivismo científico, o meio científico ajudou a reforçar e divulgar essa visão. Ela foi

utilizada para justificar, por exemplo, a ação dos cientistas que contribuíram para o

desenvolvimento de armas de destruição em massa como as armas químicas e as

bombas atômicas: eles, os cientistas, trabalhavam no desenvolvimento da Ciência e

54

da Tecnologia, não sendo da competência deles a decisão de se usar ou não tais

armamentos.

Outra consequência oriunda desta visão é o fato de ser atribuído aos

cientistas e técnicos uma posição privilegiada na tomada das decisões sobre os

rumos do desenvolvimento científico-tecnológico: sendo a ciência neutra e eles os

detentores do saber, as decisões devem ser baseadas em suas opiniões.

Porém, durante e imediatamente após a II Guerra Mundial a atuação dos

cientistas colocou em cheque a ética e os valores morais de alguns daqueles que

haviam com ela contribuído direta ou indiretamente. As bombas nucleares de

Hiroxima e Nagasaki, as contaminações das pessoas com os pesticidas, a utilização

de armas químicas em civis, a fome crescente nos países subdesenvolvidos, os

acidentes em algumas usinas nucleares entre outros fatos levaram a sociedade a

questionar a neutralidade da Ciência, o lugar privilegiado dos cientistas na tomada

de decisões e o modelo linear de desenvolvimento (VAZQUEZ-ALONSO, 2010;

CRUZ; ZYLBERSZTAJN, 2005; AULER, 2003). Com isso os objetivos do ensino de

Ciências bem como a necessidade de seu ensino para todos começam a ser

questionados. Segundo Vazquez:

Como resultado do impacto social, ambiental e econômico da decisões tecno-científicas (fontes de energia, transportes, saúde etc.) aumentou o interesse dos governos em melhorar a compreensão pública da Ciência, a imagem pública da Ciência e da Tecnologia, e em geral, das atitudes dos cidadãos em relação à Ciência e Tecnologia. No contexto escolar, a extensão da educação para toda a população por mais tempo mostrou que a aprendizagem de Ciências e Tecnologia é considerada como muito difícil: as disciplinas relacionadas com Ciência e Tecnologia acumulam altas taxas de insucesso do aluno em prol da formação de uma minoria (em torno de 5% dos estudantes vão ser cientistas). (VAZQUEZ-ALONSO, 2010, p. 47, tradução nossa).

Estas constatações contribuiram para que a Ciência e a Tecnologia (C&T) se

tornassem objeto de debates políticos e passassem a ser vistas com olhares mais

críticos. Os movimentos sociais (ecologistas, pacifistas e contra-culturais) que,

movidos pelas consequências negativas produzidas pelo modelo de C&T adotado,

questionavam as decisões sociais, políticas e econômicas da gestão tecnocrata

(CRUZ; ZYLBERSZTAJN, 2005) também contribuíram para que a sociedade

começasse a questionar o modelo vigente. A sociedade começou a querer ser

55

ouvida neste processo decisório. Alguns setores da sociedade começam a perceber

que os cidadãos devem se integrar a este processo uma vez que as decisões, as

soluções e os rumos que serão tomados terão implicações que irão ultrapassar a

esfera da Ciência e da Tecnologia, envolvendo também impactos sociais, políticos e

econômicos.

Mas para ter uma participação efetiva nas tomadas das decisões sobre os

rumos do desenvolvimento científico e tecnológico, criticando, posicionando sobre

outras possíveis alternativas, apoiando ou refutando determinadas soluções, a

sociedade precisava e precisa ser cientificamente alfabetizada (AULER, 2003;

FREIRE, 2006).

Este foi um dos motivos que levou à inclusão da abordagem CTS nos

sistemas de ensino nos Estados Unidos e na Europa. De acordo com Cutclifffe

(2003) os primeiros programas relacionados com o enfoque CTS foram voltados

para os estudantes de Ciências Naturais e de Engenharia. Rapidamente essas

discussões foram incorporadas pelos cursos de humanidades. Enquanto no primeiro

momento a inserção da abordagem CTS nos cursos parecia ser apenas a introdução

de um pouco de humanidade na formação dos cientistas e engenheiros, no segundo

momento a Ciências e a Tecnologia passam a ser vistas e tratadas como processos

sociais. Segundo Cutcliffe:

Esta segunda geração da abordagem CTS interpretou a ciência e tecnologia como processos sociais. Ambas foram concebidas como moldada e influenciada por valores sociais, que por sua vez ambém foram afetados pelas ações originadas dos conhecimentos e tecnologias científicas. (CUTCLIFFE, 2003, p. 16, tradução nossa).

Nos anos 1980 a análise do conteúdo social presentes na Ciência e na

Tecnologia reduziu e a comunidade começou a desenvolver programas de

alfabetização científico-tecnologia para os estudantes de humanidades. Nos anos de

1990 ganha corpo uma interpretação de “construtivismo social” da Ciência e da

Tecnologia que passam a ser vista não como objetivas e sim como dependentes de

fatores socialmente determinados, ainda que limitadas por fatores presentes na

natureza. Nesse período foi formado o Conselho para a Compreensão da

Tecnologia em Assuntos Humanos e foi criado o Novo Programa de Humanidades

56

da Fundação Alfred P. Sloan, atualmente sob a coordenação da Associação

Nacional de Ciência, Tecnologia e Sociedade.

Para Cutcliffe (2003) ao longo dos anos surgiram diferentes interpretações,

apoios e críticas em relação ao movimento CTS. Porém ele considera que essas

oscilações já se aplacaram chegando-se a um consenso de que a Ciência e a

Tecnologia trouxeram diversos benefícios para a sociedade, mas também

produziram efeitos negativos, alguns de caráter imprevisível. Porém todos eles

refletem os valores, pontos de vista e visão daqueles que estão em condição de

tomar decisões no âmbito dos conhecimentos científicos e tecnológicos. Segundo

esse autor a missão central do campo CTS é:

[...] expressar a interpretação da Ciência e da Tecnologia como um processo social. Deste ponto de vista, a ciência e a tecnologia são vistas como projetos completos em que os valores culturais, políticos e econômicos, nos ajudam a configurar os processos científico-tecnológicos, os quais, por sua vez, afetam seus próprios valores e os da sociedade que os sustenta. (CUTCLIFFE, 2003, p. 18, tradução nossa).

Para alcançar esse objetivo foram criados, nas últimas décadas, diversos

programas nos Estados Unidos dentre os quais ele cita o Programa da Universidade

de Harvard sobre Tecnologia e Sociedade (1964) e os Programas de Ciência,

Tecnologia e Sociedade das universidades de Cornell (1969), do estado da

Pensilvânia (1968-1969), de Lehigh (1972) e do Instituto de Tecnologia de

Massachusetts (MIT) de 1977. Surgiram também programas universitários

especializados como o CTS da Universidade de Wesleyan. Programas como o da

Universidade de Cornell e do MIT transformaram-se em programas de pós

graduação.

Hoje alguns países latino americanos, países da Europa, Japão, Canadá,

Austrália e China desenvolvem programas e cursos semelhantes a esses. Atrasadas

em relação à Europa e aos Estados Unidos, as discussões envolvendo a inclusão da

abordagem CTS no Sistema de Ensino Brasileiro começaram a surgir na década de

1990. Para Auler e Bazzo (2001) isto se deve ao contexto histórico do

desenvolvimento social, político, econômico e tecnológico do Brasil. Nos países

desenvolvidos onde a sociedade gozava de uma razoável condição material alguns

setores começaram a questionar o modelo de C&T vigente. No Brasil, porém grande

57

parte da sociedade almeja atingir as mesmas condições que as sociedades dos

países desenvolvidos. Para isto utiliza, muitas vezes, as mesmas estratégias

políticas, econômicas e tecnológicas, ignorando as consequências ambientais,

sociais e culturais advindas dos processos.

O modelo de colonização do Brasil baseou-se na exploração dos recursos

minerais, na pecuária e agricultura. Com isto a revolução científica dos séculos XVI e

XVII não atingiu a sociedade brasileira da época. O processo de industrialização do

Brasil, por sua vez, pautou-se principalmente na importação de tecnologia, o que

impediu o desenvolvimento da investigação científica e tecnológica. Na busca de

superar as situações de crise econômica, o modelo adotado no Brasil foi o de

sempre buscar importar a tecnologia necessária para a industrialização afim de se

obter resultados imediatos, provocando um estrangulamento do desenvolvimento

científico-tecnológico. Como consequências hoje ainda se faz presente no contexto

brasileiro a falta de uma política de pesquisa e desenvolvimento e a não vinculação

entre ciência e sociedade.

Auler e Bazzo (2001) chamam a atenção para o fato da sociedade brasileira

ter convivido com sistemas autoritários nos mais diferentes setores (econômico,

político, tecnológico, etc.) o que a levou a condição de não participação nos

processos decisórios. Por isto salientam que além de uma qualificação da sociedade

para discussões envolvendo a Ciência e a Tecnologia faz-se necessário incentivar a

participação.

Ao assumirmos criticamente os objetivos do movimento CTS, há indicativos de que além de conhecimentos/informações, necessárias para uma participação mais qualificada da sociedade, necessitamos, também, iniciar a construção de uma cultura de participação. (AULER; BAZZO, 2001, p. 12).

Bazzo (2002) defende que a necessidade desta visão crítica por parte da

sociedade tomou tal magnitude que, hoje, faz-se imprescindível a inclusão da

abordagem CTS em todos os cursos superiores relacionados com as Ciências e as

Tecnologias, entre os quais destacamos as engenharias. Neste caso os formandos

desses cursos irão, em sua atuação como profissionais, produzir conhecimentos,

tecnologias e utilizá-las na resolução de problemas. Logo, eles devem ter

consciência das implicações que suas ações podem produzir na sociedade e no

58

ambiente e também devem ter a capacidade de dialogar com a sociedade. Diálogo

que é fundamental na formação de uma cultura de participação.

Referimos aqui às ideias freireanas de diálogo. Para Freire (2006) o diálogo é

um fenômeno humano mediado pela palavra que assume um papel muito maior que

apenas o possibilitar a sua existência. Na análise do diálogo, a palavra possui duas

dimensões, ação e a reflexão, cuja interação é tão forte que a renúncia, mesmo que

em parte de uma, prejudica a outra. Palavra significa práxis, transformação do

mundo. Logo a palavra deve ser um direito de todos, não sendo possível

simplesmente dizê-la aos outros, num ato de prescrição. Para Freire (2006, p. 91),

“esta é a razão porque não é possível o diálogo entre os que querem a pronúncia do

mundo e os que não a querem; entre os que negam o direito de dizer a palavra e os

que se acham negados deste direito.

O diálogo não é um ato de se depositar ideias de uma pessoa a outra nem

uma discussão polêmica onde uma busca impor sua verdade a outras. É o encontro

de pessoas que pronunciam o mundo, que através da reflexão e ação buscam

transformar, humanizar o mundo. Para se estabelecer o diálogo é necessário não

alienar a ignorância, considerando que ela existe sempre no outro e nunca em si.

Faz-se necessário reconhecer a contribuição dos outros, sem considerá-la tarefa

exclusiva de um grupo, ao qual se faz parte, detentor do saber e da verdade. Isto

implica em abrir mão da autossuficiência, admitindo que não existentes nem

ignorantes, nem sábios absolutos. É necessário estabelecer uma relação horizontal

entre as pessoas, pautada na confiança. Porém não é possível estabelecer uma

relação de confiança quando um se considera superior aos demais, julga indesejável

e pobre toda a contribuição dos outros.

Hoje grande parte dos cientistas, engenheiros e tecnocratas brasileiros,

mesmo que inconscientemente, incorporaram uma visão de superioridade da

Ciência e da Tecnologia de tal forma que não conseguem estabelecer um diálogo

verdadeiro com o restante da sociedade. E o verdadeiro diálogo exige superar a

acomodação a esta situação hoje normalizada. É necessário ter-se ciência de que a

realidade é um processo dinâmico, está em constante transformação. Para isto, é

necessário que se tenha um pensamento crítico, pois “não há diálogo verdadeiro se

não há nos seus sujeitos um pensar verdadeiro. Pensar crítico. Pensar que, não

59

aceitando a dicotomia mundo-homens, reconhece entre eles uma inquebrável

solidariedade” (FREIRE, 2006, p. 95).

Por isso é importante que o enfoque CTS esteja presente nos cursos de

bacharelado em Ciências Naturais e Engenharias. Busca-se formar profissionais

capazes de dialogar com a sociedade. Para estabelecer esse diálogo estes

profissionais devem, durante a sua formação, conscientizar-se que:

a) a Ciência e a Tecnologia não são neutras, logo suas ações também não o

são;

b) os conhecimentos específicos que possuem e que os coloca como parte

fundamental deste diálogo não constitui o único argumento na tomada de

decisões.

Estes são dois aspectos fundamentais de uma abordagem CTS. Para Bazzo

(2002) faz-se então necessário formar professores para atuar nas engenharias que

tenham essa visão e que estejam preparados para inserir em suas aulas o enfoque

CTS. Como, porém, não é uma prática corrente no Brasil as Instituições de Ensino

Superior oferecerem cursos de formação de professores para a engenharia, defende

então que seja inserida no currículo dos estudantes pelo menos uma disciplina que

tenha esta abordagem.

Um curso planejado com uma abordagem CTS busca inicialmente formar

estudantes cientifica e tecnologicamente alfabetizados. Alfabetização que não seja

reducionista e sim ampliada no sentido proposto por Auler e Delizeicov (2001). Em

geral, os cursos tradicionais de Engenharia e bacharelado em Ciências Naturais

promovem uma alfabetização científica que reforça a ideia da neutralidade da

ciência expressa em três mitos: superioridade do modelo de decisões tecnocráticas,

perspectiva salvacionista da Ciência-Tecnologia e o determinismo tecnológico. Este

tipo de alfabetização científica é a que esses autores denominam de reducionista.

A superioridade do modelo de decisões tecnocráticas se faz presente no dia a

dia das pessoas através da mídia e nos estudantes através da fala de professores,

palestrantes, pesquisadores e autores de artigos ou obras científicas. Ela se faz

presente, por exemplo, em afirmação frequentemente utilizada para se encerrar uma

60

discussão: “não se discute aquilo que foi cientificamente comprovado”. Outra

situação que ilustra essa visão da superioridade são comerciais de produtos que,

para garantirem sua credibilidade são protagonizados por médicos, dentistas e

engenheiros, entre outros, que os aprovam e recomendam, garantindo que foram

cientificamente testados.

Essas ideias levam a um cientificismo onde a Ciência é superior tanto no

âmbito da teoria quanto da prática. No âmbito teórico o conhecimento científico é

considerado melhor que todos os demais. No âmbito da prática é considerada a

melhor forma de se resolver problemas desde o campo técnico até o ético (AULER;

DELIZEICIOV, 2001). Assim o especialista ou técnico é capaz de solucionar os

problemas sociais de forma eficiente e ideologicamente neutra. Busca-se com isto

eliminar o sujeito do processo científico-tecnológico, levando a não participação da

sociedade na tomada de decisões e no enfrentamento de situações específicas.

Elimina-se assim a incerteza, não tolerada dentro desta visão.

A perspectiva salvacionista da Ciência-Tecnologia (CT) é traduzida na

concepção tradicional/linear de progresso: a CT, em algum momento irá resolver os

problemas da humanidade conduzindo-a para uma situação de bem estar

econômico e social. O fato de uma determinada tecnologia produzir um efeito

indesejável é transitório. A Ciência e a Tecnologia sempre serão capazes de

solucionar o problema, produzindo um benefício que compensa todos os transtornos

causados anteriormente.

O determinismo tecnológico está presente na certeza de que a mudança

tecnológica provoca e limita as mudanças sociais, sendo a inovação tecnológica o

principal fator das transformações sociais. Também se faz presente na ideia de que

a tecnologia é autônoma e independente das influências sociais (GÓMEZ, 1997).

Segundo esta visão, a humanidade é produto da tecnologia, que por ter um

desenvolvimento autônomo é capaz de tornar a sociedade e o ser humano cada vez

melhores. De acordo com esse pensamento questionar os rumos do

desenvolvimento tecnológico é um ato irracional que nega o desenvolvimento da

sociedade.

61

Porém o avanço da Ciência e da Tecnologia são atividades sociais. Ao se

priorizar uma determinada pesquisa científica ou tecnológica em detrimento de

outras está se atendendo a interesses de determinados segmentos da sociedade.

Logo, esse avanço é influenciado por condições econômicas, políticas e sociais. É

desejável que os demais grupos questionem, critiquem essas decisões e busquem

alternativas. Mas para isto é necessário que tenham consciência da existência de

outras perspectivas além da pregada pelo determinismo tecnológico. Uma

alfabetização científica e tecnológica que busca desenvolver nos estudantes um

nível de conscientização tal que eles tenham uma visão crítica de todo este quadro é

o que Auler e Delizeicov (2001) denominam de ampliada.

É importante observar que as competências e habilidades propostas para o

perfil dos formandos tanto dos cursos de engenharia quanto de bacharelado em

Ciência Naturais, presentes nos documentos oficias, sinalizam que as autoridades,

os diretores, os coordenadores, ou seja, aqueles que são responsáveis pelo

planejamento dos cursos estão buscando propiciar aos estudantes uma nova

formação. Porém, como ressaltam Linsingen e Bazzo (2002) essas competências e

habilidades podem atender a diferentes objetivos quanto se trata da formação

profissional.

Todas essas questões que envolvem a Sociedade, a Ciência e a Tecnologia

nos levam a considerar que a sociedade encontra-se em transição, assim como

Paulo Freire (1967) considerava a sociedade brasileira na década de 1960, período

em que iniciou os seus trabalhos de alfabetização.

3.2 A Sociedade em Transição

Paulo Freire ao buscar uma forma diferenciada de alfabetizar adultos

brasileiros preocupava-se com o destino dessas pessoas em um cenário de

transição político-econômica. Entendia que elas deveriam ser participantes do

processo e não apenas ser elementos de composição de uma massa de manobra.

Preocupação semelhante a que professores, pesquisadores e estudiosos ligados ao

movimento CTS têm em relação à população mundial em uma sociedade em que a

62

transição é marcada fortemente por aspectos decorrentes da Ciência e da

Tecnologia.

Em seus trabalhos Freire (1967) distingue o homem dos demais animais

através das relações que travam com o mundo que os rodeia. As relações que o

homem trava com o mundo possuem conotações de pluralidade, transcedência,

criticidade, consequência e temporalidade. O homem nas suas relações com o

mundo não é apenas um ser de contatos é, sobretudo, um ser de relações. Os

demais animais têm uma relação biológica vital, isento de temporalidade e

causalidade e criticidade.

O homem deve buscar não apenas adaptar, acomodar ou se ajustar ao

contexto. Essa forma de agir é própria dos contatos e requerem respostas

singulares, reflexas, culturalmente inconsequentes. Leva o homem a massificação, à

perda da criatividade, da criticidade e da liberdade. Para Freire isto é causa de uma

das maiores tragédias do homem moderno: a de ser expulso da esfera das decisões.

Dominado pelos mitos e pela publicidade organizada, ideológica ou não,

renuncia à sua capacidade de decidir. As tarefas que deve realizar lhe são

apresentadas por uma “elite” que as filtra dando-lhes sentido e as entregando em

forma de receita, de prescrição a ser seguida (FREIRE, 1967). Desta forma o

homem perde sua humanidade, coifisifica-se, ajusta sua conduta à expectativa

alheia, obedece a uma autoridade anônima. Para evitar este quadro ele deve se

integrar à realidade, mantendo sempre uma atitude crítica que é, sobretudo reflexiva,

apreendendo os temas e as tarefas de seu tempo. Numa sociedade em transição o

homem deve cuidar sempre para que as críticas, as indagações e as propostas não

partam apenas do mesmo grupo de “eleitos” que comandavam a sociedade antiga.

Tomar esse cuidado exige dele a utilização cada vez mais as funções intelectuais e

cada vez menos as instintivas.

Nesta fase de trânsito, Freire identifica basicamente dois grupos principais

formados pelos homens e instituições: o dos reacionários e o dos progressistas.

Reconhece também a existência de posições intermediárias entre eles. O grupo dos

reacionários é formado por aquelas pessoas que apenas estão em trânsito. Já o dos

progressistas é formado por aquelas que são o trânsito. Daí surge um embate de

63

ideias que geram tensões e contradições entre os velhos e novos temas. Ao homem

é dada a oportunidade de optar. Porém, para Freire, a opção só é verdadeira

quando vem acompanhada de uma captação crítica do desafio e não de prescrições

ou expectativas de outros. Ao fazer uma captação crítica o homem deixa de ser um

espectador e passa a ter papel ativo no processo decisório. Segundo Freire o

homem crítico:

Não é mero espectador do processo, mas cada vez mais sujeito, na medida que crítico, capta suas contradições. Não é também seu proprietário. Reconhece, porém que, se não pode deter nem antecipar, pode e deve, como sujeito, com outros sujeitos, ajudar a acelerar as transformações, na medida em que conhece para poder interferir. (FREIRE, 1967, p. 51).

Freire destaca a importância da educação para a inserção crítica do povo no

processo de transição. Uma educação que lhe ajude a desenvolver a capacidade de

reflexão sobre o seu poder de refletir, a capacidade de optar e de compreender a

realidade, que é focada na tomada de consciência e na conscientização.

Entendendo a conscientização como um processo, ele identifica em seus trabalhos

quatro estágios de compreensão da realidade: a consciência intransitiva, a

consciência transitiva ingênua, a consciência fanatizada e a consciência transitiva

crítica.

A consciência intransitiva é o primeiro estágio de consciência do homem. Nele

predominam interesses do homem em torno das formas mais vegetativas de vida, ou

seja, seus interesses se voltam para suprir as demandas biológicas necessárias

para a manutenção de sua vida. Neste estágio o homem não é capaz de apreender

grande parte dos desafios que lhe são apresentados, apreendendo apenas aqueles

que relacionam diretamente com a esfera biologicamente vital. Por ser uma limitação

em sua esfera de apreensão, esse estágio significa um não compromisso com a

existência da humanidade. Apesar disto, este estágio não corresponde a um

fechamento do homem dentro dele mesmo. Se submetido a condições propícias,

seu poder de captação da realidade aumenta, aumentado sua capacidade de

dialogar com outros homens e com o mundo. Neste diálogo seus interesses se

ampliam além da esfera biologicamente vital levando-o a entrar no estágio da

consciência transitiva.

64

A consciência transitiva ingênua é o primeiro estágio da consciência transitiva.

Nele existe uma ampliação dos horizontes e do diálogo. Nesse estágio os homens

estabelecem um diálogo marcado principalmente pela fragilidade das

argumentações e pelas emoções. Por isso acabam negando o diálogo e

estabelecendo a polêmica. Nele o homem é impermeável à investigação, fazendo

interpretações simples dos problemas. Satisfaz-se com explicações simples, de teor

mágico provenientes dos mitos, sendo propenso ao gregarismo e a massificação.

Nessa fase a dialogação mais amplamente iniciada na fase anterior pode se

deturpar e se distorcer gerando uma consciência que Freire denomina de

consciência do quase homem massa. (FREIRE, 1967).

A Consciência crítica é alcançada quando o homem passa por um processo

de educação no qual predominam o diálogo e a criticidade. Nela as soluções

mágicas são substituídas por princípios causais que buscam a desmitificação. Ao

atingir essa consciência o homem livra-se de preconceitos, pratica o diálogo e não a

polêmica, assume sua responsabilidade sem procurar transferi-la para outros.

Apreende a realidade através de um processo contínuo de investigação e de revisão

de seus achados. É receptível ao novo, não apenas por ser novo, e não recusa o

velho por ser velho, aceita os dois enquanto são válidos. Este estágio, para Freire

(1967, p. 61), só é atingindo com um trabalho educacional diferenciado: “outro

passo, o decisivo, da consciência dominantemente transitivo-ingênua para a

dominantemente transitivo-crítica, ele não daria automaticamente, mas somente por

efeito de um trabalho educativo crítico com esta destinação”.

A consciência fanática é atingida quando o homem no seu processo de

transição não consegue elevar-se da consciência transitiva ingênua para crítica.

Nesse estado possui um descompromisso com a existência maior que na

intransitividade. Na intransitividade existe um predomínio da falta de lógica enquanto

na consciência fanática predomina a irracionalidade. Assim seu aspecto mítico é

exacerbado. Nele o homem suprime o diálogo, teme a liberdade, opta por fórmulas

gerais e prescrições, acreditando que são opções suas. Deixa de ser sujeito e passa

a ser objeto em uma condição extrema de massificação.

Assim, a consciência transitiva-ingênua pode transitar para uma consciência

crítica ou fanática. O que diferencia um caminho do outro é o tipo de educação da

65

qual participa o homem. A consciência crítica é desenvolvida numa educação

dialógica.

3.3 A Alfabetização Científica e Tecnológica (ACT) Ampliada

Ao se propor uma ACT Ampliada busca-se desenvolver um conhecimento

crítico da realidade. Auler e Delizoicov ao apontarem convergências entre a ACT

Ampliada e a alfabetização crítica de Freire, citam:

Para Freire, educação relaciona-se com “conhecimento crítico da realidade”, com “uma leitura crítica do mundo”. Esse se constitui no ponto central dessa aproximação: Para “uma leitura crítica do mundo”, para o “desvelamento da realidade”, a problematização, a desmistificação dos mitos construídos, historicamente, sobre as interações entre Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS), é fundamental. (AULER; DELIZOICOV, 2001, p. 7).

Esta conscientização é justamente o que buscávamos ao planejar um curso

com uma abordagem CTS. Conscientização que para Freire implica no

desenvolvimento crítico da tomada de consciência, permitindo desvelar a realidade,

tendo em nível do conhecimento uma postura epistemológica definida e contendo

até traços de utopia (THIOLLENT, 1986).

A desmistificação e o desenvolvimento da consciência crítica são objetivos da

alfabetização crítica proposta por Freire (1967) e da Alfabetização Científica e

Tecnológica Ampliada proposta por Auler e Delizoicov (2001), pensada segundo

uma abordagem CTS.

Adotamos como parâmeros de uma alfabetização científica os onze objetivos que

para Norris e Philips (2003 apud BOCHECO, 2011) devem ser alcançados para se

considerar que os estudantes foram cientificamente alfabetizados:

a) conhecimento do conteúdo científico;

b) compreensão sobre a ciência e suas aplicações;

c) conhecimento do que conta como ciência;

d) independência na aprendizagem de ciências;

e) capacidade de pensar cientificamente;

66

f) capacidade de utilizar o conhecimento científico na resolução de

problemas;

g) conhecimento necessário para participação inteligente em questões

sociais ligadas a ciência;

h) compreensão sobre a natureza da ciência, incluindo as suas relações com

a cultura;

i) apreciação do conforto da ciência, incluindo apreciação e curiosidade por

ela;

j) conhecimento dos riscos e benefícios da ciência;

k) capacidade de pensar criticamente sobre a ciência e lidar ou negociar com

especialistas. (NORRIS, PHILIPS; 2003, p. 225 – tradução nossa).

Destacamos novamente que os estudantes envolvidos com a pesquisa não

irão lidar com a Ciência e a Tecnologia apenas como usuários, pois estarão na

vanguarda da produção e uso da tecnologia, comporão o corpo dos tecnocratas,

estabelecerão elos de ligação entre a produção do conhecimento e a sociedade.

Logo, em sua atuação profissional devem ter conhecimento da real relação entre a

C&T e a sociedade para serem capazes de tomar decisões conscientes. Assim,

serão capazes de proporcionar um verdadeiro diálogo com a sociedade, diálogo este

caracterizado principalmente pela escuta atenta. Nesta linha de pensamento

Linsingen e Bazzo (2002) ao tratarem da formação dos engenheiros colocam que,

devido a uma postura tecnocrata das universidades no que se refere às disciplinas

técnicas e de informática, existe um não predomínio desta visão:

O predomínio da visão tecnicista no que se refere ao trato da organização tanto da empresa quanto da coisa pública, no âmbito das novas tecnologias, admitida a sua influência na tomada de decisão, deve-se principalmente ao tipo de educação a que foram submetidos os especialistas que concebem os sistemas técnicos avançados, posto que as suas formações não contemplam o lado social ou sócio organizador das suas tarefas, dificultando ou incapacitando-os a considerarem formalmente os aspectos sociais na elaboração de sistemas técnicos. (LINSINGEN; BAZZO, 2002, p. 251).

Lorenzini e Bazzo (2005) criticam os atuais cursos de engenharia que são

excessivamente voltados para a técnica, relegando a um segundo plano a formação

de profissionais que, além de tecnicamente capazes, tenham uma visão social e

crítica.

67

Considerando que a engenharia é uma produção social Linsingen e Bazzo

(2002) defendem que os estudantes dessa área tenham uma formação integral que

contemple aspectos técnicos e sociais e que seja culturalmente referenciada.

Propõem que :

Trata-se de admitir que o engenheiro de hoje não possui mais compromisso exclusivo com um modo tecnocêntrico de ver o seu trabalho e nem tecnocrático de agir. Mais que isso, está diante de novos sistemas que parecem brandir por responsabilidade e interação social, possível de ser construída por meio de educação tecnológica, e não apenas por formação técnica (esta considerada como neutra). (LINSINGEN; BAZZO, 2002, p. 252).

Entendemos que toda esta análise estende-se também para os cursos de

bacharelado em Ciências Naturais, particularmente ao curso de Química

Tecnológica do CEFET-MG, uma vez que foi criado dentro de uma instituição com

origens fortemente tecnológicas e que compartilha o núcleo comum de suas

disciplinas com os cursos de Engenharia por ela oferecidos.

Para proporcionar esse tipo de formação, Lorenzini e Bazzo (2005)

entendem que o papel desempenhado pelo professor deve ser o de promover uma

atitude criativa e crítica através da construção coletiva da aula de dos espaços de

aprendizagem. Deve promover uma transferência de autoridade dos textos e do

“saber acumulado” do professor para os estudantes. O professor deve mudar o foco

da aprendizagem individual do estudante para um grupo de aprendizagem.

3.4 Os Sistemas Produtivos e o Perfil dos Formandos

A primeira e a segunda revoluções industriais estabeleceram um modelo de

produção que influenciou a economia e a sociedade. Neste período aconteceu a

multiplicação das escolas voltadas para o ensino de Engenharia e de Ciências

Exatas que foram então fortemente marcadas pelo modelo de produção vigente, o

fordismo/taylorismo. O grande avanço tecnológico vivenciado pela sociedade

associado à globalização, em parte por ele favorecida, provocou mudanças na forma

de produção. Tornou-se então cada vez mais difundida a ideia da emergência de um

novo paradigma produtivo.

68

Surgiram então novos modelos de produção como os sociotécnicos e

antropocêntricos, que pensavam a sociedade em rede e que buscavam a

humanização do trabalho e a democratização industrial.

Porém na busca de se adaptarem a competitividade do mercado, grande

parte das empresas do ocidente optou pelo modelo lean prodution, desenvolvido

pela empresa japonesa Toyota. Por proporcionar vantagens como flexibilidade,

produtividade, qualidade, redução de custos e estoques este modelo foi considerado

como um novo e melhor modelo, universalmente aplicável a serviço da

racionalização. Os modelos sociotécnicos ou antropocêntricos foram descartados

por serem considerados muito dispendiosos, inviáveis de serem aplicados.

No aspecto da formação o modelo lean prodution têm como princípios:

trabalho em equipe, responsabilidade, ao nível da execução, pela melhoria da

qualidade dos produtos, autonomia e aquisição de novas qualificações, flexibilidade

e polivalência no trabalho, orientação para a cooperação, confiança e consenso

(LINSINGEN; BAZZO, 2002). Para tanto, o perfil ideal do formando deve contemplar

um conhecimento técnico específico, sólido embasamento nas ciências físicas e

matemáticas, capacidade de comunicação oral escrita, habilidade de relacionamento

interpessoal, espírito de liderança, conhecimento de gestão, capacidade e

disposição para aprender por conta própria, disposição para pesquisar e

experimentar, inventividade e criatividade, além de compromisso com sua profissão,

com a empresa e com a sociedade (SILVA, 1999).

Linsingen e Bazzo (2002) ressaltam que essas características são

compartilhadas com os modelos sóciotécnicos e antropocêntricos, estando

presentes nos documentos oficiais que tratam do perfil do formando. Então, o que

distingue um dos outros? Para esses autores a diferença está nos objetivos a serem

alcançados com essas características. No modelo lean prodution ainda prevalecem

as atividades parcelares de trabalho, sendo o trabalho em grupo uma forma de

racionalização. Uma racionalização que, para críticos deste modelo, implica em

excesso de trabalho, eliminação de movimentos e tempo considerados inúteis,

eliminação de aspectos informais e padronização de processos.

69

Nos modelos sociotécnicos ou antropocêntricos os atributos de formação

estão baseados em objetivos sociais, ecológicos e organizacionais voltados para

autonomia, criatividade, descentralização, participação e cooperação. Neles as

tecnologias são adaptadas às necessidades dos usuários, da organização e da

gestão descentralizada (LINSINGEN; BAZZO, 2002).

Os novos modelos buscam aumento da produtividade, da qualidade e

flexibilidade dos produtos. Porém, no modelo lean prodution as pessoas devem se

adaptar ao sistema técnico desenvolvido, enquanto nos outros modelos, que

incorporam em seus objetivos o aumento da utilidade social e ecológica dos

produtos, deve-se privilegiar o aumento da qualidade de vida no trabalho através da

adaptação da tecnologia às necessidades humanas e dos trabalhadores.

Ao tratarmos de modelos de produção e de formação profissional,

concordamos com Linsingen e Bazzo (2002) quanto propõem que não se trata de

eleger o modelo ideal a ser reproduzido ou dicotomizar entre dois modelos, uma vez

que diferentes modelos podem coexistir em diferentes realidades sociais. No

processo de formação devemos buscar que os estudantes desenvolvam uma

consciência que ultrapasse o estágio da consciência transitiva ingênua sem se

desviar para a consciência fanática. Não sendo assim, em sua atuação profissional,

estarão propensos a mitificação e à imposição de ideias. Tenderão a se considerar

diferenciados e donos de conhecimentos que lhes dão um lugar privilegiado na

esfera das decisões e, ao alçarem da esfera dos oprimidos reproduzem a sociedade,

passando a desempenhar o papel de opressores.

Deste modo, é necessário que se promova uma formação que não vise

apenas inserir os formandos no modelo de produção vigente, que não trate apenas

do que é melhor para o sistema produtivo, mas que considere os produtos, os

trabalhadores e o conhecimento como partes constituintes de uma sociedade

indissociável. Nesse sentido, mais que uma formação que equilibre aspectos

técnicos e humanísticos, ela deve ser acompanhada de reflexão crítica e

transformadora (LINSINGEN; BAZZO, 2002, p. 249).

Concordando com essa visão Lorenzini e Bazzo propõem:

70

Este espírito crítico também lhe capacitará a analisar as alternativas técnicas apresentadas pelo aparato ferramental e literário da profissão, e a optar pela utilização de tecnologias que apresentarem uma maior eficácia com menor impacto ao meio ambiente. (LORENZINI; BAZZO, 2005, p. 11).

Essa formação deve levar em conta que as interações entre Ciência,

Tecnologia e Sociedade são capazes de estabelecer uma convergência entre as

exigências dos sistemas produtivos, os aspectos humanísticos e ambientais,

conduzindo para uma Alfabetização Científica e Tecnológica Ampliada e a um

estágio de consciência crítica. Para Lorenzini e Bazzo, p. 11, “estas abordagens lhe

permitirão ser um profissional capaz de superar as expectativas do mercado de

trabalho, e de criar seu próprio trabalho, na direção de um desenvolvimento social

estruturado e condizente com os anseios da humanidade”.

3.5 O Curso e a Configuração Curricular da Abordagem CTS

Uma vez que o planejamento do curso foi pautado na abordagem CTS,

procurou-se não concentrar as discussões apenas nos conteúdos disciplinares

específicos, mas sim no desenvolvimento das inter-relações políticas-sociais

existentes entre e a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade. Por se tratar de um curso

de formação de engenheiros e Químicos, um maior aprofundamento em alguns

aspectos da Ciência e da Tecnologia se fez necessário, visto que constam da

ementa do curso. Preocupou-se também em não apenas limitar a eles, retornando

assim aos modelos já implementados e aqui questionados. Diversos autores como

Santos (2001), Santos e Mortiner (2000) e Aikenhead (1994), Lujan e López-Cerezo

(1996) apontam a existência de diferentes categorias de abordagem CTS,

caracterizadas pelo peso dado a cada um dos componentes Ciência, Tecnologia e

Sociedade da sigla CTS.

Os quadros a seguir, traduzidos por Santos e Mortimer (2000) apresentam as

categorias estabelecidas por Aikenhed (1994):

71

Categorias Descrição Exemplos

1. Conteúdo de CTS como

elemento de motivação

Ensino tradicional de ciências acrescido da menção ao conteúdo de CTS com a função de tornar as aulas mais interessantes.

O que muitos professores fazem para “dourar a pílula” de cursos puramente conceituais.

2. Incorporação eventual do

conteúdo de CTS ao conteúdo programático

Ensino tradicional de ciências acrescido de pequenos estudos de conteúdo de CTS incorporados como apêndices aos tópicos de ciências. O conteúdo de CTS não é resultado do uso de temas unificadores.

Science and Technology in Society (SATIS, UK), Consumer Science (EUA), Values in School Science (EUA).

3. Incorporação sistemática do

conteúdo de CTS ao conteúdo programático

Ensino tradicional de ciências acrescido de uma série de pequenos estudos de conteúdo de CTS integrados aos tópicos de ciências, com a função de explorar sistematicamente o conteúdo de CTS. Esses conteúdos formam temas unificadores.

Havard Project Physics (EUA), Science and Social Issues (EUA), Nelson Chemistry (Canadá), Interactive Teaching Units for Chemistry (UK), Science, Technology and Society, Block J. (EUA). Three SATIS 16-19 modules (What is Science? What is Technology? How Does Society decide? – UK).

4. Disciplina Científica

(Química, Física e Biologia) por

meio do conteúdo de CTS

Os temas de CTS são utilizados para organizar o conteúdo de ciências e a sua sequência, mas a seleção do conteúdo científico ainda é a feita partir de uma disciplina. A lista dos tópicos científicos puros é muito semelhante àquela da categoria 3, embora a sequência possa ser bem diferente.

ChemCon (EUA), os módulos holandeses de física como Light Sources and Ionizing Radiation (Holanda: PLON), Science and Society Teaching units (Canadá), Chemical Education for Public Understandig (EUA), Science Teachers‟ Association of victoira Physics Series (Austrália).

5. Ciências por meio do conteúdo

de CTS

CTS organiza o conteúdo e sua sequência. O conteúdo de ciências é multidisciplinar, sendo ditado pelo conteúdo de CTS. A lista de tópicos científicos puros assemelha-se à listagem de tópicos importantes a partir de uma variedade de cursos de ensino tradicional de ciências.

Logical Reasoning in Science and Technology (Canadá), Modular STS (EUA), Global Science (EUA), Dutch Environmental Project (Holanda), Salters‟ Science Project (UK)

6. Ciências com conteúdo de CTS

O conteúdo de CTS é o foco de ensino. O conteúdo relevante de ciências enriquece a aprendizagem.

Exploring the Nature of Science (Ing.) Society Environment and Energy Development Studies (SEEDS) modules (EUA), Science and Technology 11 (Canada)

7. Incorporação das Ciências ao

conteúdo de CTS

O conteúdo de CTS é o foco do currículo. O conteúdo relevante de ciências é mencionado, mas não é ensinado sistematicamente. Pode ser dada ênfase aos princípios gerais da ciência.

Studies in a Social Context (SISCON) in Schools (UK), Modular Courses in Technology (UK), Science A Way of Knowning (Canadá), Science Technology and Society (Austrália), Creative Role Playing Exercises in Science and Technology (EUA), Issues for Today (Canadá), Interactions in Science and Society – vídeos (EUA), Perspectives in Science (Canadá)

8. Conteúdo de CTS

Estudo de uma questão tecnológica ou social importante. O conteúdo de ciências é mencionado somente para indicar uma vinculação com as ciências.

Science and Society (UK.), Innovations: The Social Consequencies of Science and Technology program (EUA), Preparing for Tomorrow‟s World (EUA), Values and Biology (EUA).

Quadro 1 – Categorias CTS segundo Aikenhead Fonte: Aikenhead (1994 apud SANTOS; MORTIMER, 2000, p. 15-16 – tradução dos autores).

72

O Quadro 2 mostra as três categorias de abordagem identificadas por Lujan e

López-Cerezo (1996):

Categoria Descrição Exemplos

1 – Enxerto CTS

Utiliza os estudos CTS para tornar os conceitos puramente científicos mais interessantes ou complementá-los a partir de estudos CTS específicos.

O projeto SATIS, desenvolvido no Reino Unido, e o projeto Harvard Project Physics, desenvolvido nos Estados Unidos

2 – Ciência e Tecnologia

através de CTS

O ensino dos conceitos científicos é feito numa perspectiva disciplinar ou pluridisciplinar orientada pelos estudos CTS. Toma-se um problema alinhado com possíveis papeis que os estudantes deverão assumir no futuro (como consumidor, cidadão, profissional) e a partir daí são selecionados os conteúdos científicos e tecnológicos necessários para que o estudante esteja preparado para a tomada de decisão relacionada ao entendimento de um artefato tecnológico ou algum ponto de vista sobre um problema social relacionado a ciência e a tecnologia.

Programa holandês PLON (Light Sources ad Ionizing Radiation)

3 – CTS puro

Foca os estudos CTS deixando em segundo plano os conteúdos científicos e tecnológicos que são referenciados sem aprofundamento.

O projeto Inglês SISCON (Studies in a social Context).

Quadro 2 – Categorias CTS segundo Lujan e López-Cerezo Fonte: Lujan e López-Cerezo (1996, tradução nossa).

3.6 Estratégia Metodológica

Ao planejarmos as atividades básicas que comporiam o curso, procuramos

coerência entre a metodologia da pesquisa e da intervenção. Tomamos também

como referência sugestões, propostas e diretrizes presentes nos artigos que tratam

do ensino experimental de Física, que foram analisados na etapa da pesquisa

exploratória. Esse conjunto de fatores apontou principalmente para o uso do ensino

por investigação como sendo a estratégia metodológica central.

3.6.1 O Ensino por Investigação

Segundo Rodrigo e Borges (2008) o ensino de Ciências foi incluído no

sistema de ensino europeu e norte americano no século XIX com o argumento de

que diferenciava-se do ensino clássico por apresentar prática na lógica indutiva. O

ensino de Ciências propiciava o desenvolvimento de princípios gerais a partir de

observações empíricas específicas enquanto o clássico partia de princípios gerais

73

para observações específicas. O ensino de Ciências, para parte dos acadêmicos e

intelectuais da época, não deveria ser dogmático, deveria produzir um ambiente

onde os estudantes tivessem a possibilidade de desenvolver suas habilidades de

pensar, comparar, discriminar e raciocinar indutivamente. O laboratório escolar

deveria servir tanto para verificar princípios físicos e químicos como para descobrir

coisas novas, originadas da curiosidade dos estudantes.

Porém, havia outra parte dos estudiosos que julgava impraticável o estudante

levar todo o tempo destinado às aulas em descobertas independentes. Por isso

consideravam que o ideal era realizar investigações orientadas pelo professor. O

professor proporia as questões, forneceria o material e orientaria estudantes no que

deveria ser observado. Nesse período surgiram três orientações para o ensino de

Ciências e para as aulas de laboratório:

a) “a descoberta verdadeira” na qual os estudantes tinham o máximo de

liberdade para pesquisar segundo seus interesses, semelhante a um

cientista. Essa forma de ensino aproxima-se do que o hoje é denominado

de laboratório aberto (VENTURA; NASCIMENTO, 1992; GIL-PÉREZ;

VALDÉS-CASTRO,1996);

b) verificação, na qual os estudantes confirmavam fatos ou princípios

científicos no laboratório. Era considerada como não científica porque os

estudantes seguiam um roteiro para obter resultados pré-determinados.

Essa abordagem foi amplamente utilizada e hoje é uma das principais

formas de se trabalhar no laboratório didático, aproximando-se do que hoje

se denomina de Laboratório Estruturado (VENTURA; NASCIMENTO,

1992) ou Atividades de Verificação (ARAÚJO; ABIB, 2003);

c) investigação, na qual o estudante é orientado a fazer uma descoberta.

Diferencia-se da descoberta verdadeira por não exigir que o estudante

tenha que descobrir “tudo” por si só. Ele é orientado a resolver questões

para os quais não conhece previamente a resposta.

Segundo Rodrigues e Borges (2008) as ideias presentes nos trabalhos do

filósofo Dewey, na primeira metade do século XX, contribuíram para caracterizar, de

74

forma mais clara e objetiva, o ensino por investigação. Para ele a investigação deve

ajudar a considerar as impressões passadas à luz do que se aprende, gerando

possibilidades e orientando nos rumos de novas pesquisas.

[...] Desta forma, o estilo de ensino por investigação era agora visto como uma forma de desenvolver as habilidades de resolução de problemas específicos, mas de significância social ao invés de uma forma de disciplinar o raciocínio indutivo. (RODRIGUES; BORGES, 2008, p.6).

A partir da segunda metade do século XX iniciou-se um movimento que

criticava o modelo de ensino de Ciências então vigente, considerando que nele

havia pouco rigor científico e uma excessiva ênfase social. Os líderes desse

movimento, favorecido pelo crescimento industrial, pelo aumento do número de

cientistas e engenheiros, pela criação de departamentos de pesquisa nas

universidades e pelo aumento do número de professores de Ciências, propunham

que a Ciência a ser ensinada deveria ser a mesma praticada pelos cientistas.

Consideravam que o objetivo desse ensino era fazer com que todos os estudantes

desenvolvessem atitudes de pequenos cientistas. Foi nesse período que projetos de

Ciência como o BSCS (Biologcal Science Curriculum Study), o PSSC (Physical

Science Study Committee), o SCIS (Science Curriculum Study),o Chemical Estudy

Material (CHEMstudy), entre outros, foram desenvolvidos e contribuíram para

reforçar essa visão.

A Ciência passou então a ser vista como uma disciplina específica, exigindo

dos estudantes um conhecimento conceitual e teórico mais aprofundado. A Ciência

afastou-se dos fenômenos da experiência usual e passou a lidar com ideias

abstratas, apresentando, por parte dos estudantes, um elevado grau de dificuldade

de aprendizado. Segundo Rodrigues e Borges (2008) a tradução desses projetos

para o português e adaptação ao sistema de ensino brasileiro produziu uma grande

influência nas bases da educação científica do Brasil.

Nos anos 60, essa visão foi bastante criticada por diferentes pesquisadores e

educadores. Entre eles destaca-se Joseph Schwab que resgata o ensino por

investigação, introduzindo nele uma característica diferente daquele existente na

primeira metade do século XX cuja preocupação principal era o desenvolvimento

intelectual dos estudantes. Schwab propunha que o objetivo principal do ensino de

75

Ciências era formar pessoas que entendessem a natureza da investigação científica

como uma atividade dinâmica e continuada e, para tanto, o ensino de Ciências

deveria alcançar três metas:

a) formar um número maior de cientistas;

b) formar líderes políticos capazes de desenvolver agendas políticas

baseadas no entendimento científico;

c) formar cidadãos que apoiassem as pesquisas científicas.

Segundo Deboer (apud RODRIGUES e BORGES, 2008) esta visão do ensino

de Ciências voltado para a formação de um cidadão que tem um entendimento

amplo e funcional da Ciência foi denominada de Alfabetização Científica.

Outro aspecto a ser ressaltado quando se trata do ensino de Ciência é sua

relação com a atividade de pesquisa feita por pesquisadores profissionais. Munfort e

Lima (2007), Gil-Pérez e Valdés-Castro (1996) e Chinn e Malhotra (2002)

consideram que é fundamental aproximar a Ciência da escola da Ciência dos

cientistas e reconhecem que estas duas ciências têm poucos pontos em comum,

destacando que o que mais preocupa são as diferentes representações das práticas

“científicas” escolares e as práticas “científicas” dos cientistas. Na Ciência da escola,

em geral, os estudantes desenvolvem atividades cujo raciocínio é estruturado a

partir de leis, exigindo apenas a manipulação de símbolos para resolver problemas

bem definidos e cuja solução é previamente conhecida e imutável. O raciocínio dos

cientistas por sua vez está calcado em modelos causais, lidando com problemas

menos definidos e cujas soluções implicam em uma compreensão socialmente

construída.

Ao criticarem o modelo tradicional de ensino de Ciências, esses autores

alertam que, desta forma, pode-se produzir nos estudantes uma visão simplista e

deformada sobre como o conhecimento científico é produzido pelos cientistas. Em

um ensino por investigação a possibilidade dos estudantes desenvolverem esse tipo

de visão é reduzida. Segundo esses autores pode-se promover um ensino por

76

investigação de diferentes formas e utilizando diferentes recursos que não envolvam

necessariamente aulas experimentais. Concordamos com essa posição, porém

demos destaque às atividades experimentais uma vez que o foco deste trabalho foi

o ensino experimental de Física.

Chinn e Malhotra (2002) discutem as principais diferenças cognitivas e

epistemológicas existentes entre uma pesquisa científica realizada por cientistas,

denominada por eles de atividades de inquérito autênticas e uma atividade de

pesquisa realizada no âmbito da escola, denominada de atividades de simples

inquérito. Os autores dividem essas atividades de simples inquérito em simples

experimentos, observações simples e ilustrações simples.

Apresentamos nos quadros 3 e 4 apenas a comparação entre as atividades

de inquérito autêntica e os experimentos simples, pois esses se aproximam mais das

atividades realizadas nas aulas de laboratório estruturado. No Quadro 3 são

comparados os aspectos cognitivos e, no Quadro 4, os epistemológicos:

Epistemologiada Pesquisa Autêntica e do experimentos simples.

Processos cognitivos

Tipo de raciocíneo utilizado na execução da tarefa.

Pesquisa autêntica Experimentos simples

Geração de questões de

pesquisa

Cientistas geram suas próprias questões de pesquisa.

Questão de investigação é fornecida aos estudantes.

Seleção de variáveis

Cientistas selecionam e até mesmo inventam variáveis para investigar. Há muitas variáveis possíveis.

Os estudantes investigam uma ou duas variáveis fornecidas.

Procedimentos de

planejamento

Cientistas inventam procedimentos complexos para resolver questões de interesse.

Os estudantes seguem instruções simples sobre como implementar um procedimento.

Os cientistas costumam elaborar modelos analógicos para abordar a questão de pesquisa.

Modelos analógicos são usados às vezes, mas os estudantes não refletem sobre a adequação dos modelos.

Variáveis de controle

Os cientistas muitas vezes empregam vários controles. Pode ser difícil determinar como devem ser os controles ou como configurá-los.

Há um único grupo de controle. Geralmente é dito aos estudantes quais são as variáveis de controle e/ou como configurar um experimento controlado.

Medidas de planejamento

Os cientistas normalmente incorporam múltiplas medidas de variáveis independentes, intermediárias e dependentes.

Aos estudantes é dito o que medir e é normalmente o resultado de uma única variável.

Desenvolvimen-to de teorias ou Níveis da

teoria

Cientistas constroem teorias postulando mecanismos com entidades não-observáveis.

Os estudantes geralmente descobrem regularidades empíricas, não mecanismos teóricos.

Coordenação de resultados

de vários estudos.

Cientistas coordenam resultados de vários estudos.

Os estudantes fazem apenas um único experimento.

Os resultados de diferentes estudos podem ser parcialmente conflitantes, o que requer o uso de estratégias para resolver inconsistências.

Não se aplica.

Existem diferentes tipos de estudos, incluindo Não se aplica.

77

estudos relacionados aos mecanismos e regularidades observáveis.

Estudar relatórios de

pesquisa

Os cientistas estudam relatórios de pesquisa de outros cientistas para diversas finalidades.

Os estudantes não lêem relatórios de pesquisa.

Quadro 3 – Aspectos Cognitivos Fonte: (CHINN; MALHOTRA, 2002, p 180-182, adaptada, tradução nossa)

Epistemologia da Pesquisa Autêntica, do experimentos simples, da simples observaçõese dasilustrações simples

Epistemologia de Inquérito

Tipo de raciocíneo utizado na execução da tarefa.

Pesquisa autêntica Experimentos simples

Objetivo da pesquisa

Os cientistas pretendem construir e revisar os modelos teóricos com mecanismos não-observáveis.

Os estudantes pretendem descobrir uma simples regularidade no nível de superfície.

Coordenação Teoria-data

Cientistas coordenam modelos teóricos com vários conjuntos de dados complexos, parcialmente conflitantes.

Os estudantes coordenam um conjunto de resultados observáveis tirando conclusões sobre esses resultados observáveis.

Cientistas buscam consistência global. Os estudantes procuram no máximo uma consistência local.

Relação entre teoria e método

Os métodos são parcialmente carregados de teoria.

Métodos não são carregados de teoria.

Respostas aos dados anômalos

Cientistas racionalmente e regularmente desprezam dados anômalos.

Há pouco espaço para os estudantes desprezarem racionalmente dados.

Natureza de raciocínio

Os cientistas utilizam raciocínio heurístico e não algorítmico.

Os estudantes utilizam o raciocínio algorítmico para derivar uma conclusão a partir de um experimento.

Os cientistas utilizam múltiplas formas de argumentos aceitáveis

Os estudantes utilizam argumentos contrastantes simples.

Construção social do conhecimento

Cientistas constroem o conhecimento em grupos colaborativos.

Os estudantes constroem o conhecimento em grupos colaborativos.

Cientistas constroem o conhecimento baseando-se em pesquisas anteriores realizadas por muitos cientistas.

Os estudantes raramente se baseam em qualquer pesquisa anterior.

Normas institucionais são estabelecidas através da revisão, por um perito, dos processos e modelos exemplares de pesquisa.

Não existem definições de definição de normas institucionais.

Quadro 4 – Aspectos Epistemológicos Fonte: (CHINN; MALHOTRA, 2002, p 188, adaptada, tradução nossa)

Munford e Lima (2007) e Chinn e Malhotra (2002) consideram que não é

possível que as atividades práticas realizadas em um laboratório didático tornem-se

iguais as atividades realizadas em uma pesquisa científica autêntica. Citam dois

fatores que justificam essa posição:

a) essas atividades possuem objetivos diferentes. Nas atividades didáticas o

objetivo é promover a aprendizagem de conhecimentos científicos já

78

consolidados e na pesquisa autêntica o objetivo é produzir novos

conhecimentos científicos;

b) essas atividades apresentam uma diferença marcante de infraestrutura

física e organizacional. Os cientistas contam com uma equipe

especializada nos assuntos investigados e com recursos de “ponta”

(equipamentos sofisticados, instalações apropriadas, bibliotecas com

acervo especializado etc.). Já os professores, nas escolas, contam com

uma infraestrutura limitada (equipamentos obsoletos, espaços impróprios e

compartilhados com diferentes turmas e tipos de trabalho, falta de uma

equipe especializada de apoio) e domínio limitado das teorias e estudos de

campo.

Apesar disto, esses autores defendem ser necessário aproximar o máximo

possível a atividade didática da atividade dos cientistas. Munford e Lima (2007)

consideram que, para isto, o modelo de laboratório estruturado, comum na maioria

das instituições de ensino, deve ser alterado com a introdução de aulas

investigativas na rotina dos estudantes. Consideram também que não é necessário

que todo o conteúdo seja tratado com essa abordagem, mas ressaltam a

importância dela na formação dos estudantes.

Para Chinn e Malhotra (2002, p. 206) existem 5 tipos de tarefas de raciocínio

que podem aproximar a Ciência da escola da Ciência da pesquisa científica. São

elas: tarefas de investigação, experimentação simulada por computador, as tarefas

de banco de dados, avaliação de evidências, tarefas e projetos verbais de pesquisa.

Reconhecem que todas têm vantagens e limitações, sendo que a forma como são

conduzidas pode favorecer a aproximação ou distanciar um tipo de atividade da

outra. Nas tarefas de investigação apontam que essa aproximação é mais

intensificada quando se utiliza uma atividade aberta.

Nesta mesma linha de pensamento Gil-Pérez e Valdés-Castro (1996) ao

destacarem a importância da prática de laboratório escolar aproximar-se da prática

dos pesquisadores propõem:

79

Desse ponto de vista, uma prática de laboratório que pretende aproximar-se de uma investigação científica tem que deixar de ser um trabalho exclusivamente experimental e integrar muitos outros aspectos da atividade científica igualmente essenciais. (GIL-PÉREZ; VALDÉS-CASTRO, 1996, p.156, tradução nossa).

Eles apresentam dez aspectos que devem ser de alguma forma

contemplados pelas atividades de pesquisa escolar para que ocorra a aproximação

com a pesquisa científica. Reconhecem não se tratar de um algoritmo a ser seguido

linearmente e sim um guia de orientação de pontos que devem ser levados em

consideração no planejamento da atividade didática (GIL-PÉREZ; VALDÉS-

CASTRO, 1996):

a) propor questões abertas com um nível de dificuldade adequado, com o

propósito de que os estudantes consigam tomar decisões de forma a

transformar a questão aberta em um problema preciso;

b) buscar por parte dos estudantes uma reflexão sobre a relevância e

potencial de interesse das questões propostas, considerando suas

implicações CTS. Evitar, dessa forma, um estudo neutro e socialmente

descontextualizado;

c) fortalecer as análises qualitativas como forma de auxiliar na compreensão

e delimitação dos problemas propostos e ajudar na formulação de

questões operacionais;

d) fazer um levantamento de hipóteses como uma atividade inicial da

pesquisa, com o objetivo de explicitar os conhecimentos prévios dos

estudantes. Cuidar para que justifiquem suas suposições, atentando para

que atualizem os pré-requisitos necessários para a realização da tarefa e,

por fim, buscar que façam uma operacionalização cuidadosa das

hipóteses, prestando a atenção às variáveis de controle etc.;

e) priorizar que os estudantes desenvolvam os projetos e planejem a

atividade experimental. Incorporar, sempre que possível, tecnologias

atuais aos projetos experimentais (computadores, eletrônica, automação

etc.) com vista a incentivar uma visão mais correta e contemporânea da

atividade técnico-científica;

80

f) pedir uma análise detalhada dos resultados (sua interpretação física,

viabilidade, etc), a luz do corpo de conhecimentos disponíveis,

comparando com as hipóteses e resultados de outros pesquisadores

(estudantes). Incentivar, a luz dos resultados, as necessárias revisões de

projeto ou o abandono do problema. Prestar atenção aos conflitos entre

concepções e resultados iniciais, facilitando assim, de forma funcional, as

mudanças conceituais;

g) fazer o levantameto de possíveis perspectivas (repensando o estudo para

um outro nível de complexidade, os problemas decorrentes, etc.) e , em

particular, as implicações CTS do estudo realizado (possíveis aplicações,

impacto negativo etc.);

h) solicitar que os estudantes levem em consideração a integração e a

contribuição do estudo para a construção de um corpo coerente de

conhecimento e as possíveis implicações em outros campos do

conhecimento;

i) atribuir importância à elaboração de relatórios científicos que reflitam o

trabalho feito e possam servir de base para destacar o papel da

comunicação e do debate nas atividades científicas;

j) incentivar a dimensão coletiva do trabalho, organizando equipes científicas

e facilitando a interação entre cada equipe e a comunidade científica

representada na classe pelas outras equipes, pelo corpo de conhecimento

já construído (textos escolhidos) e pelo professor.

Outra crítica relacionada ao modelo tradicional de ensino de ciências refere-

se à visão de que as aulas experimentais implicam em melhoria da aprendizagem.

Diversos estudos mostram que as aulas experimentais não resultam,

necessariamente, em melhoria do aprendizado de conceitos da Física:

Entretanto, mesmo nos países onde a tradição de ensino experimental está bem sedimentada, a função que o laboratório pode, e deve ter, bem como a sua eficácia em promover as aprendizagens desejadas, têm sido objeto de questionamentos, o que contribui para manter a discussão sobre a questão há alguns anos. (BORGES, 2002, p. 295).

Apesar disto há relatos de que esta importância declarada é mais questão de postura que de prática efetiva e há também observações críticas a

81

respeito do real benefício que estas disciplinas possam trazer ao processo de aprendizado do estudante. (SILVA, 2002, p. 471).

Estas críticas se fazem fortemente presentes quando se trata das aulas de

laboratório tradicional, nas quais os estudantes recebem um roteiro a ser seguido

para a devida resolução do que é proposto. Por possuírem o problema e os

procedimentos para sua resolução pré-definidos, estas práticas não têm relevância

para os estudantes. Frequentemente as montagens são complexas, exigindo muito

tempo para a execução. Como contam com tempo determinado, em geral duas

horas aulas (100 minutos), pouco tempo sobra para as análises dos dados e

discussões dos resultados. Assim, prevalece o caráter ilustrativo destas aulas,

conforme aponta Borges:

Não é surpreendente, assim, que o laboratório seja pouco efetivo em provocar mudanças nas concepções e modelos prévios dos estudantes, em proporcionar uma apreciação sobre a natureza da ciência e da investigação científica e em facilitar o desenvolvimento de habilidades estratégicas. (BORGES, 2002, p. 296).

Muitas críticas também são feitas ao “ensino do método científico” e à

concepção empírico-indutivista que o embasa. Ao se adotar esta linha de atuação

assume-se, mesmo inconscientemente, que as descobertas científicas surgem do

acúmulo de observações cuidadosamente realizadas de um determinado fenômeno,

não exigindo pré-concepções, sentimentos ou crenças. Assume-se, ainda, que a

aplicação do método científico leva a generalizações cientificamente válidas. Esta

linha supervaloriza a observação em detrimento da criatividade e dos conhecimentos

prévios e apresenta o método científico como um algoritmo infalível na capacidade

de produzir novos conhecimentos científicos. Além disto, traduz para os estudantes

uma ideia que as atividades realizadas nos laboratórios didáticos têm mesma

finalidade que as atividades experimentais e de observação que os cientistas fazem

nos seus laboratórios de pesquisa. Filósofos como Popper (1975), Kuhn (1978),

Hanson (1979), Lakatos (1987), Feyerabend (1993) fazem duras críticas à essa

visão empirista-indutivista, defendendo a inseparabilidade entre os pressupostos

teóricos e as observações.

82

Para Pickering (apud BLOSSER, 1988) não se pode considerar que as aulas

experimentais sirvam para ilustrar as aulas teóricas. Em geral os experimentos são

realizados em uma manhã ou tarde, em um intervalo de tempo de 2 horas aulas.

Grande parte das teorias científicas está baseada em experimentos complexos e

que exigem instrumentos sofisticados, não sendo possível a realização destes

experimentos no curto intervalo de tempo de uma aula experimental contando com

os equipamentos presentes neste tipo de laboratório. O autor critica também a noção

de que o laboratório desenvolve habilidades manipulativas. Para ele, a maior parte

dos estudantes não irá seguir uma carreira científica na área experimental. Mesmo

para os que o farão, os laboratórios de pesquisa científica de hoje, como

mencionado anteriormente, contam com equipamentos muito mais modernos e

sofisticados que os dos laboratórios didáticos, o que torna grande parte destas

habilidades obsoletas.

Para Gomes e Penna (1988) os seguidos relatórios entregues semanalmente

levam os estudantes a não se aprofundar nos fundamentos teóricos de uma

determinada experiência e dão uma falsa impressão de como é o comportamento de

um profissional que irá lidar com pesquisa experimental.

Não pretendemos com isto desqualificar as aulas experimentais ou defender o

fim das disciplinas de Física Experimental nos cursos de graduação. Pretendemos

ressaltar apenas que os objetivos frequentemente apresentados como objetivos das

disciplinas experimentais são muitas vezes filosófica ou epistemologicamente

questionáveis ou não são alcançados devido à forma como elas são

metodologicamente estruturadas. Uma grave consequência deste quadro é a falta

de significado atribuído a elas por parte dos alunos, coordenadores de cursos,

administradores e até mesmo de alguns professores de Física. Porém, hoje é quase

unânime entre os pesquisadores que para reverter este quadro não basta introduzir

novos experimentos, equipamentos mais modernos e ambientes específicos para

aulas. Faz-se necessário atribuir novos enfoques que permitam alcançar novos

objetivos que sejam realmente relevantes na formação dos estudantes (ARAÚJO;

ABIB, 2003; BORGES, 2002; SILVA, 2002; BLOSSER, 1988; CARRASCO, 1991;

VENTURA; NASCIMENTO, 1992; SÉRÉ et al., 2003). Estes enfoques devem

83

privilegiar as atividades investigativas, semiestruturadas e abertas. Acerca dessa

atribuição de significados, Blosser afirma que:

Professores e pesquisadores em todos os níveis devem continuar a estudar o papel do laboratório no ensino de ciências. Contudo, a questão que deve ser formulada talvez não seja “O laboratório é melhor do que o quê?” e sim “Para que finalidades se deve usar o laboratório, sob que condições e com que estudantes? (BLOSSER, 1988, p. 76).

Ao responderem essa questão os professores e pesquisadores darão outro

sentido às aulas experimentais e levando a uma visão diferente da do mero

cumprimento de uma formalidade como Borges (2002, p. 298) aponta acontecer

atualmente: “a formulação de um planejamento para as atividades de ensino,

quando existe, destina-se mais a atender às demandas burocráticas do que

explicitar as diretrizes de ação do professor e dos estudantes, ao longo de um

curso”.

A possibilidade que o ensino por investigação propicia de se aproximar as

atividades experimentais realizadas com fins didáticos daquelas realizadas com fins

de pesquisa científica e o fato de suas características e objetivos serem coerentes

com as características e objetivos do enfoque CTS justificaram a escolha por essa

metodologia ao se planejar as atividades experimentais da intervenção.

Consideramos assim que propor um ensino baseado no enfoque CTS implica

em realizar atividades com caráter de investigação, uma vez que as duas formas de

trabalho possuem diversas características em comum. A seguir destacamos

algumas das características do enfoque do CTS listadas na edição 1990-1991 do

handbook da NSTA, que mostram essa aproximação:

a) A participação ativa dos estudantes na busca de informações que podem

ser aplicadas para resolver problemas da vida real;

b) A extensão da aprendizagem para além do período de aula, da classe e da

escola;

c) A cessão de certa autonomia aos estudantes durante o processo de

aprendizagem.

84

Essas também são características de um ensino por investigação que busca

aproximar as atividades didáticas práticas da investigação autêntica. Somam-se a

elas outras características tais como permitir que os estudantes:

a) selecionem as variáveis a serem investigadas;

b) criem os procedimentos para resolver as questões e as formas de

controle;

c) construam teorias postulando mecanismos com entidades não-

observáveis e coordenem resultados de vários estudos;

d) estudem os relatórios de pesquisa de outros estudantes e construam o

conhecimento em grupos colaborativos.

e) utilizem um raciocínio heurístico e não algorítmico, além de múltiplas

formas aceitáveis de argumentação.

85

CAPÍTULO 4

4 - APRESENTAÇÃO DAS ATIVIDADES DE INTERVENÇÃO E

ANÁLISE DOS DADOS

Apresentamos a seguir a estrutura da intervenção didática que se iniciou com

uma pesquisa exploratória, prosseguiu com o desenvolvimento de diferentes

atividades que compuseram o curso e culminaram com um questionário final seguido

de um debate.

4.1 A Pesquisa Exploratória

Tanto a pesquisa-ação quanto a alfabetização crítica de Paulo Freire (1967)

propõe ser necessário que os envolvidos no processo de intervenção conheçam a

realidade do grupo no qual vão intervir. Uma forma de se obter informações sobre

essa realidade é realizando uma pesquisa exploratória. Como o sistema educacional

das graduações no CEFET-MG e a matrícula dos estudantes nas disciplinas são

semestrais e sendo a intervenção planejada para todo o semestre, surgiu um

impedimento de ordem prática para se realizar a pesquisa exploratória: as turmas se

formam poucos dias antes do início do semestre letivo. Optamos então por realizar

uma pesquisa exploratória que nos fornecesse indícios de como os estudantes do

CEFET-MG interagiam com as aulas experimentais de Física I e II e qual a

semelhança desse quadro com outras instituições do Brasil. Entendemos que sendo

o quadro semelhante ao de outras instituições, a realidade encontrada poderia,

mesmo que parcialmente, ser estendida às turmas participantes da pesquisa.

A pesquisa exploratória contou com uma fase de análise de documentos e

outra de pesquisa de campo. Analisamos os documentos oficias do MEC, os PDI do

CEFET-MG e o PPC do Curso de Química Tecnológica. As informações referentes a

essa análise foram apresentadas no capítulo 2.

A fase de campo da pesquisa exploratória foi realizada em diferentes etapas.

A primeira delas teve como objetivo a busca de apoio e o levantamento das

86

resistências, das convergências e divergências em relação à proposta de trabalho.

Nessa fase foram feitos contatos com o Departamento de Física e Matemática

(DFM) e o Departamento de Química. Esses contatos culminaram com a realização

de apresentações da proposta para o colegiado desses dois departamentos. Os dois

departamentos apoiaram a proposta, autorizando a realização de todas as etapas da

pesquisa.

Observou-se a existência de uma convergência entre a proposta da pesquisa

pautada no enfoque CTS e as expectativas do Departamento de Química, uma vez

que nele outras pesquisas com este enfoque estavam em andamento ou haviam

sido concluídas. No DFM observou-se certo ceticismo e desconfiança sobre os

possíveis resultados do trabalho. Um possível motivo dessa atitude apareceu na fala

de um professor que participou da apresentação da proposta. Nela, ele fez um relato

sobre um trabalho anterior que foi realizado na mesma disciplina cuja proposta fugia

do que julgavam essencial no curso. A exigência do cumprimento da ementa da

disciplina foi uma forma de controle do andamento do curso proposta pelo do DFM.

Adotamos as seguintes estratégias para conhecermos um pouco da realidade

da disciplina, quais os problemas e quais eram os anseios dos estudantes e, com

isso, buscar minimizar o problema anteriormente citado:

a) frequentamos durante um semestre letivo os cursos de Física

Experimental I e II ofertados por dois outros professores do DFM;

b) fizemos um questionário para ser respondido por estudantes que já

haviam cursado as disciplinas de Física Experimental I e II;

c) fizemos a leitura de artigos que abordavam o ensino experimental,

publicados em duas revistas de ensino de Física de reconhecida

importância entre professores e pesquisadores, a Revista Brasileira de

Ensino de Física e o Caderno Brasileiro de Ensino de Física .

Na primeira fase acompanhamos durante todo o semestre letivo as aulas de

três turmas que cursavam as disciplinas de Física Experimental: duas de Física

Experimental I e uma de Experimental II. As observações foram registradas em um

diário de bordo para posterior análise. Neste diário também foram obtidos dados de

87

conversas que tivemos com os professores das disciplinas referentes ao curso que

ministravam. Por fim aplicamos um questionário aos estudantes destes cursos.

Na análise dos artigos publicados em duas revistas de ensino de Física de

publicação nacional procuramos inicialmente identificar a quantidade de artigos

voltados para o ensino experimental. As revistas escolhidas foram a Revista

Brasileira de Ensino de Física e o Caderno Brasileiro de Ensino de Física (antigo

Caderno Catarinense de Ensino de Física). O reconhecimento dessas publicações

junto aos professores de Física, educadores e pesquisadores, o fato de terem

divulgação nacional e contarem com publicações online justificam nossa escolha por

elas. Foram analisados todos os volumes disponíveis em versão online.

4.2 O Ensino Experimental de Física

O primeiro volume da revista Brasileira de Ensino de Física foi publicado em

1979 e o último volume analisado foi o número 1 do 36o volume, publicado em 2014.

A revista, em média, faz publicações trimestrais totalizando 108 números, o que

possibilitou a análise de 1.433 artigos.

O primeiro volume do Caderno Brasileiro de Ensino de Física analisado foi

publicado no ano de 1984, ainda com o nome de Caderno Catarinense de Ensino

Física. O último número analisado foi o número 1 do 31o volume de 2014. A revista,

em média, apresenta publicações trimestrais, tendo disponibilizado na versão online

97 números, possibilitando a análise de 727 artigos.

Não foram computadas nas análises as resenhas, os editoriais, as cartas ao

leitor e as retificações. Adotou-se a seguinte metodologia de análise:

a) leitura do resumo do artigo ou da introdução no caso da ausência do

resumo, buscando identificar aqueles que abordam o ensino experimental;

b) leitura da introdução dos artigos com o objetivo de separar os artigos cujos

focos são a descrição de experimentos, equipamentos ou montagens

experimentais daqueles cujo foco é a discussão sobre a importância, a

pertinência e os diferentes enfoques do ensino experimental;

88

c) leitura na íntegra dos artigos cujos focos são a importância, a pertinência e

os enfoques do ensino experimental de Física. Nesta leitura separamos

aqueles relacionados com ensino básico daqueles relacionados com a

graduação.

O Gráfico 1A mostra o resultado desta análise:

Gráfico 1A – Classificação dos artigos publicados na RBEF e no CBEF sobre ensino experimental de ciências Fonte: Elaborado pelo autor

Denominamos como artigos gerais aqueles que tratam de assuntos diversos

como a formação de professores, currículo de licenciatura, história e filosofia da

Física, uso de novas tecnologias no ensino, conteúdos de Física, Física Geral,

políticas educacionais, novas formas de se abordar um tema em sala de aula, vídeo-

aulas, personalidades e seus feitos, espaços não formais no ensino de física. Foram

identificadas dez linhas diferentes de artigos. O resultado dessa análise é coerente

com a visão de que os professores de Física valorizam o ensino experimental. Dos

artigos publicados 14% estão relacionados diretamente com o ensino experimental e

86% referem-se a aproximadamente às outras dez linhas publicação. Em média

cada linha corresponde a 8,6% dos artigos. Assim as publicações relacionadas com

o ensino experimental ficam acima da média das outras linhas de publicação.

Denominamos de experimentos os artigos que descrevem equipamentos,

experimentos e atividades experimentais utilizados no ensino da Física.

Ensino experimental

14%

artigos gerais 86%

0%

Artigos Analisados

89

Denominamos de graduação e ensino básico aqueles que discutem o ensino

experimental, respectivamente, no ensino superior e no ensino básico tratando dos

diferentes enfoques, objetivos, problemas e perspectivas desta forma de ensino.

Dentre os 14% dos artigos que 12% foram classificados na linha de

experimentos, 1% na linha graduação e 1% na linha ensino básico. Considerando o

universo dos artigos que estão relacionados com o ensino experimental, aqueles

relacionados com experimentos correspondem a 86% e os demais correspondem

cada um a 7%. Esses resultados são mostrados no Gráfico 1B:

Gráfico 1B – Classificação dos artigos sobre ensino experimental Fonte: Elaborado pelo autor

Atemos nossa análise aos 2% dos artigos sobre ensino experimental que

discutem de forma mais profunda as questões relacionadas com as aulas

experimentais de Física. Nessa análise procuramos identificar os objetivos que são

apresentados, a relevância atribuída à disciplina bem como as diferentes

metodologias e enfoques sugeridos para as aulas experimentais.

Dentre os artigos analisados, os objetivos mais frequentes, tanto para o

ensino básico quanto para o superior, atribuídos a essas aulas pelos professores e

estudantes foram:

ensino básico 7%

graduação 7%

experimentos 86%

Ensino Experimental

90

a) verificar /comprovar leis e teorias científicas. Ilustrar a teoria;

b) ensinar o método científico. Infundir confiança no método científico;

c) ensinar habilidades práticas. Desenvolver habilidades manipulativas;

d) familiarizar os estudantes com o instrumental padrão;

e) treinar os estudantes em observação;

f) treinar os estudantes no preparo de relatórios;

g) treinar os estudantes para atuar em grupos;

h) estimular e manter o interesse dos estudantes no estudo da Física. Motivar

os estudantes para o aprendizado da física;

i) ajudar a transpor a barreira entre a teoria e a prática;

j) ensinar algum material teórico não incluído nas aulas teóricas.

É possível observar que os objetivos apontados para a disciplina estão

fortemente associados à aprendizagem da Física Teórica, salvo alguns objetivos

específicos relativos à manipulação de instrumentos, uso de ferramentas e

elaboração de relatórios. Os objetivos a, b, g, h e j mostram a dependência entre o

ensino de Física Experimental e o teórico.

Os resultados obtidos com essa análise estão de acordo com o proposto por

Munford e Lima (2007), Sére (2003), Borges (2002); Chinn e Malhotra (2002); Silva

(2002), Gil-Pérez e Valdés-Castro, 1996; Hodson (1994).

A pesquisa exploratória contou também com uma análise das disciplinas de

Física Experimental I e II oferecidas pelo Departamento de Física e Matemática

(DFM) do CEFET-MG. Esta pesquisa contou com a análise das ementas das

disciplinas, questionários aplicados a alunos da instituição que já as frequentaram e

acompanhamento por um semestre letivo de cada uma delas.

91

4.3 O Ensino de Física Experimental Realizado no CEFET-MG

A disciplina de Física Experimental I possui a seguinte ementa: Práticas em

laboratório de temas e tópicos abordados nas disciplinas de Física, mais

especificamente, experimentos nas áreas de práticas de Mecânica, Eletricidade e

Eletromagnetismo. A ementa da disciplina de Física Experimental II é: Práticas em

laboratório de temas e tópicos abordados nas disciplinas de Física, mais

especificamente, experimentos nas áreas de Termodinâmica, Oscilações e Ondas,

Óptica e Física Moderna.

A disciplina de Física Experimental I tem como pré-requisito a disciplina de

Física Geral I, cuja ementa aborda o ensino da Mecânica. Como ressaltado por

Pickering (apud BLOSSER, 1988) o objetivo de ilustrar a teoria ou ajudar a transpor

a barreira entre a teoria e a prática perde, em parte, o sentido pois seis meses, no

mínimo, separam as discussões teóricas da realização dos experimentos. Além

disto, um número considerável de estudantes acaba ficando retido nas disciplinas

teóricas, o que retarda a matrícula nas disciplinas experimentais. A Física Geral I é

pré-requisito para a Física Experimental I e para a Física Geral II. A Física Geral II é

pré-requisito para a Física Experimental II. Porém as Físicas Experimentais não são

pré-requisito para as Físicas Gerais I e II. Por isso é comum estudantes

matricularem-se tardiamente nas disciplinas experimentais.

As aulas experimentais são do tipo estruturado, contando com roteiros que

orientam o passo a passo dos estudantes. No período em que foi realizada a

pesquisa, o CEFET-MG contava com apenas um laboratório para atender toda a

demanda dos cursos de Engenharia e Química Tecnológica. Para atender a essa

demanda o DFM opta por abrir matrícula para estas disciplinas sem vínculo com um

determinado curso ou turma. As turmas acabam sendo formadas com estudantes de

diferentes cursos e períodos, o que gera dificuldades de interação entre eles no

período extraclasse. Logo, o objetivo de desenvolver a habilidade de trabalhar em

grupo é enfraquecido.

92

As turmas contam em média com doze estudantes que são divididos em 4

grupos. Para algumas das experiências previstas não havia material suficiente para

a realização de quatro montagens. Por isso alguns professores optavam por fazer

diferentes montagens que eram realizadas em um sistema de rodízio. Esta condição

dificulta a realização de discussões coletivas de fenômenos, observações ou

resultados não previstos. Dificulta também a realização de atividades investigativas,

pois a realização de um experimento por um grupo acaba sendo observado pelos

demais. O atendimento das demandas dos estudantes por parte do professor

também é dificultada. Todo este quadro reforça a importância desempenhada pelo

roteiro que era disponibilizado aos estudantes e cobrado no momento da aula.

Por uma questão circunstancial o DFM, no período da pesquisa, tinha uma

deficiência de professores efetivos, contando com um grande número de professores

substitutos. Isto provocou uma rotatividade muito grande de professores, dificultando

sua familiaridade com os experimentos. Muitas vezes o próprio professor era

dependente do roteiro. Avaliamos que tudo isto contribuiu para que as aulas de

laboratório tivessem como objetivos principais: desenvolver habilidades

manipulativas, treinar os estudantes em observação e treinar os estudantes no

preparo de relatórios. Além de questionáveis estes objetivos apontam para a

formação de um profissional com características diferentes daquelas apresentadas

nos documentos oficiais da instituição.

Ressaltamos que alguns professores, buscando uma alternativa para este

quadro, propunham uma atividade aberta a ser desenvolvida pelos estudantes. Esta

atividade em geral envolvia a realização de um experimento a respeito de algum

tópico da Física. Os estudantes deviam planejar e executar o experimento, elaborar

um relatório descrevendo o experimento e discutir os resultados. Esta ação também

ficou prejudicada pelo fato dos estudantes terem um currículo carregado de

disciplinas e não pertencerem à mesma turma. Como dito anteriormente isto dificulta

que realizem, em grupos, atividades extraclasse.

Aplicamos um questionário que foi respondido por 40 estudantes de

diferentes cursos de graduação que concluíram a disciplina de Física Experimental I

ou II. Destes, 28 haviam concluído a disciplina Física Experimental I e 12 concluído a

Física Experimental II. O questionário continha as seguintes perguntas:

93

a) No seu entender, qual é a relação entre a experimentação e a produção do

conhecimento científico?

b) Que papéis você atribui às aulas experimentais e teóricas de Física e qual

a relação entre elas?

c) Para você, quais foram as contribuições que as aulas experimentais de

Física tiveram para sua formação?

As respostas foram lidas buscando encontrar um padrão. Em seguida,

baseado neste padrão, as respostas foram categorizadas. Tomou-se como

referência para essa categorização a análise de conteúdo de Bardin (2011).

Para as primeiras respostas foi possível identificar duas categorias: a primeira

na qual os estudantes estabelecem uma relação entre a experimentação e a

produção de conhecimento científico identificada como categoria A e, a segunda,

identificada como categoria B, na qual eles abordam a relação entre experimentação

e a aquisição de conhecimento científico, ou seja, com seu aprendizado. O resultado

é apresentado no gráfico abaixo:

Gráfico 2 – Distribuição dos alunos em função das respostas à pergunta 1 do questionário 1 Fonte: Elaborado pelo autor

Na categoria A, foi possível identificar novos padrões, gerando subcategorias:

0

5

10

15

20

categoria A categoria B

Questão 1- Pesquisa exploratória Distribuição dos estudantes nas

categorias A e B

Alunos de física exp II

Alunos de física exp I

94

a) A1 (3 respostas): interdependência entre a experimentação e a produção do

conhecimento científico. Nesta categoria os estudantes não se aprofundam na

explicação desta interdependência;

b) A2 (13 respostas) O experimento fornece dados para se comprovar, validar e

ampliar a teoria;

c) A3 (uma resposta): o experimento como gerador de novos experimentos;

d) A4 (2 respostas): o experimento como fonte do conhecimento;

e) A5 (uma resposta): a experimentação como aplicação dos conhecimentos

teóricos.

Estes resultados são apresentados no Gráfico 3:

Gráfico 3 – Subcategorias da categoria A, referente à pergunta 1 do questionário 1 Fonte: Elaborado pelo autor

Este resultado indica que boa parte dos estudantes entende que a

experimentação é importante na construção do conhecimento científico por validar

uma teoria ao comprovar uma previsão teórica. Um dos motivos para esta visão vem

da forma como as aulas experimentais são conduzidas. Nelas o experimento é

muitas vezes utilizado para ilustrar um certo fenômeno previsto pela teoria,

passando a ideia de que a experimentação demonstra que a teoria está correta.

0

2

4

6

8

10

12

14

A1 A2 A3 A4 A5

Nú

me

ro d

e r

esp

ost

as

Categorias

Experimentação e produção do conhecimento científico.

95

Na categoria B, os estudantes abordam a relação entre a experimentação e

seu aprendizado identificando-se as seguintes subcategorias:

B1 (6 respostas): O experimento como forma de se colocar o conhecimento teórico

em prática e visualizar a teoria.

B2 (3 respostas): O experimento como confirmação da teoria.

B3 (2 repostas):O experimento como forma de aplicação do conhecimento teórico.

B4 (3 respostas): O experimento como motivador e como aplicação da teoria.

B5 (3 respostas): O experimento como auxiliar na compreensão e assimilação da

teoria.

B6 (uma resposta): O experimento didático como base para uma situação simulada

do que irá ocorrer no futuro (quando atuarem como pesquisadores).

B7 (2 respostas): O ensino de Física experimental e teórica caminhando juntas.

Esses resultados são representados no Gráfico 4:

Gráfico 4 – Subcategorias da categoria B, referente à pergunta 1 do questionário 1 Fonte: Elaborado pelo autor

0

1

2

3

4

5

6

7

B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

Nú

me

ro d

e r

esp

sota

s

Subcategorias

Experimentação e aprendizagem

96

Nesta categoria também prevalece uma visão da experimentação como forma

de validar através da ilustração, da comprovação ou de aplicação do conhecimento

teórico produzido (categoria B1 a B5). Alguns estudantes (categoria B6) fazem

referência ao experimento didático como forma de simulação de uma condição futura

de pesquisa mas não esclarecem qual é a relação entre a experimentação e a

teoria. Por fim os estudantes da categoria B7 entendem que a Física Teórica e a

Experimental devem ser simultâneas, porém não esclarecem se esta é uma

condição necessária em uma pesquisa científica ou no contexto escolar.

Em uma abordagem CTS um ponto relevante a ser trabalhado é a natureza

da Ciência e da Tecnologia. Nela a percepção de que a experimentação e teoria são

partes importantes tanto no desenvolvimento quanto na consolidação de um novo

conhecimento científico, sem que uma necessariamente seja anterior ou posterior a

outra é fundamental. As respostas dadas pelos estudantes à questão 1 apontam

para uma visão diferente desta. Uma provável razão para isto pode ser a forma

como as atividades experimentais são conduzidas nas aulas de Física Experimental,

que são muito mais de ilustrativas que investigativas.

Na questão 2 procuramos identificar que papéis os estudantes atribuíam às

aulas de Física e qual relação faziam entre as aulas teóricas e práticas.

Consideramos que a não atribuição de um papel às aulas experimentais ou teóricas

é um indicativo de que estas disciplinas possuem pouca relevância para eles.

Quanto à relação entre a Física teórica e prática procurávamos identificar se os

estudantes relacionavam o ensino de uma com o ensino da outra. Por conter duas

questões foram feitas duas análises: uma relativa aos papéis e outra relativa à

relação entre as disciplinas.

Quanto aos papéis, foram identificadas 4 categorias:

a) Categoria A (18 respostas): não especificou ou não atribuiu nenhum papel.

b) Categoria B (8 respostas): atribuiu às duas disciplinas um papel de

contribuir na formação do engenheiro.

97

c) Categoria C (11 respostas): atribuiu às aulas experimentais o papel de

exemplificar, esclarecer, melhorar o entendimento da Física no dia a dia e

no curso, contribuindo para uma melhor formação.

d) Categoria D (3 respostas): atribuiu às duas disciplinas o papel de contribuir

para o desenvolvimento do conhecimento científico e das tecnologias.

O Gráfico 5 representa o resultado desta análise:

Gráfico 5 – Papéis atribuídos às disciplinas de Física Experimental Fonte: Elaborado pelo autor

Um número significativo de estudantes não atribuiu nenhum papel às aulas de

Física Experimental. Mesmo considerando que parte deles pode não ter

compreendido a pergunta, o fato de não procurarem esclarecimento indica uma

postura de não compreenderem a necessidade da existência da disciplina além do

de auxiliar no entendimento da física teórica, como já indicado na questão 1.

Um número menor de estudantes atribuiu um papel de auxiliar na formação

do engenheiro, sem esclarecer como. Isto é evidenciado na categoria C, na qual os

estudantes colocam o domínio dos princípios da Física como algo importante para a

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

A B C D

Nú

me

ro d

e r

esp

ota

s

categorias

Papéis atribuidos às disciplinas de Física Experimental

98

profissão do engenheiro. Reforçam aí a ideias das aulas de física experimental

serem um suporte para o entendimento da física teórica.

Quanto à relação entre a aulas Experimentais e Teóricas foram identificadas 3

categorias:

a) Categoria A (20 respostas): Os estudantes consideram que a Física

Experimental e a Teórica são complementares, porém não esclarecem

como se dá esta complementaridade.

b) Categoria B (14 respostas): os estudantes consideram que as aulas

experimentais se relacionam com as teóricas ao ilustrar, testar, aprofundar

ou questionar o conhecimento trabalhado nas aulas teóricas.

c) Categoria C (6 respostas): os estudantes não estabeleceram relação.

O resultado da análise é apresentado no Gráfico 6:

Gráfico 6 – Relação entre a física experimental a e a teórica Fonte: Elaborado pelo autor

Procuramos com essa pergunta realmente entender como os estudantes

percebiam a relação entre as disciplinas teóricas e experimentais de Física. Apesar

0

5

10

15

20

25

A B C

Nú

me

ro d

e r

esp

ost

as

Categorias

Relação entre as disciplinas de Física teórica e experimental

99

dos estudantes terem sido sucintos em suas respostas, em diferentes respostas às

questões anteriores foi possível obter indícios de que para eles as aulas de física

experimental complementam as de física teórica ao ilustrarem os fenômenos ou até

mesmo ao tratarem de tópicos não abordados na teoria.

Na questão 3 buscamos verificar se os estudantes fazem alguma relação

entre as aulas experimentais de Física e a sua formação profissional, extrapolando

apenas o auxiliar na compreensão da Física Teórica. Foram identificadas oito

categorias:

a) Categoria A (quatorze respostas): a Física Experimental auxiliando no

desenvolvimento de habilidades específicas (manipulação de equipamentos,

análise de dados, utilização de softwares de plotagem, etc.);

b) Categoria B (uma resposta): a Física auxiliando no desenvolvimento do

pensamento crítico e a criatividade;

c) Categoria C (treze respostas): a Física Experimental contribuindo para

melhorar o entendimento da teoria (motivação, ilustração, teste,

comprovação);

d) Categoria D (cinco respostas): o experimento como forma de se mostrar a

teoria aplicada no funcionamento das coisas e no dia a dia;

e) Categoria E (uma resposta): a Física como uma matéria básica para as

engenharias;

f) Categoria F (duas respostas): a Física Experimental ajudando a ampliar o

conhecimento;

g) Categoria G (duas respostas): os experimentos possibilitando a produção do

conhecimento científico;

h) Categoria H (duas respostas): A Física Experimental não contribuiu para sua

formação como engenheiro.

100

O Gráfico 7 ilustra o resultado das análises:

Gráfico 7 – Relação entre a Física Experimental e a formação profissional Fonte: Elaborado pelo autor

O desenvolvimento de habilidades específicas de manipulação de

equipamentos, a utilização de softwares para tratamento de dados e contribuir para

o melhor entendimento da física teórica foram as respostas mais significativas. Isto

pode ser um reflexo da própria dinâmica das atividades de laboratório eram, como já

mencionado, muito são muito ilustrativas e que quase sempre utilizavam um

software para a construção de gráficos e análise da curva.

Apesar de haver um descompasso entre as aulas experimentais e as teóricas,

a pesquisa realizada entre os estudantes que frequentaram os laboratórios apontou

que eles reconhecem como principal objetivo do laboratório o de facilitar o

aprendizado da Física Teórica. Apontou também como outros objetivos a

manipulação de equipamentos e o aprendizado de um software de tratamento de

dados.

Este quadro, presente no CEFET, também presente em muitas outras

instituições de ensino superior como mostrado na análise dos artigos, tem levado o

ensino experimental a um ciclo vicioso que apresenta consequências ruins para os

estudantes, para os professores e para as instituições. A pouca relevância atribuída

a essas disciplinas é um dos motivos para a falta de investimento em equipamentos,

0

2

4

6

8

10

12

14

16

A B C D E F G H

Nú

me

ro d

e r

esp

ost

as

Categorias

Contribuição da Física Experimental para a formação profissional

101

infraestrutura e pessoal de apoio. Esta falta de investimento conduz a um serviço de

má qualidade que fortalece o não reconhecimento da importância das disciplinas.

Sua existência acaba existindo por força de lei, como aponta Borges (2002).

4.4 O Planejamento do Curso Experimental

Concluída a fase da pesquisa exploratória demos prosseguimento ao

planejamento da intervenção. Nas disciplinas de Física Experimental do CEFET-MG,

oferecidas pelo DFM, a matrícula é feita individualmente por horário e não por turma.

Isso permite que estudantes de diferentes cursos da área de exatas do CEFET-MG

frequentem uma mesma turma. Consideramos que esta heterogeneidade dificultaria

a pesquisa e o planejamento do curso. Por isso solicitamos às instâncias

competentes que na disciplina que iríamos oferecer fossem matriculados apenas

estudantes do curso de Química Tecnológica. O pedido foi deferido e a orientação

foi encaminhada para o setor responsável pelas matrículas.

O desenvolvimento de um curso de Física Experimental I com uma

abordagem CTS constituiu a segunda fase da pesquisa. A disciplina de Física

Experimental I tem uma carga horária prevista de 36 horas aulas, sendo cada

encontro composto de duas horas aulas. Deste total, em doze encontros foram

realizadas atividades experimentais buscando atender tanto aos objetivos propostos

na pesquisa quanto o cumprimento da ementa. Os demais encontros foram

utilizados para uma atividade aberta, seminários, discussões de textos e avaliação

do curso.

A formação de uma turma predominantemente com estudantes do curso de

Engenharia de Produção Civil foi um grande imprevisto ocorrido na implementação

do curso. Embora houvesse a previsão para a formação de duas turmas de Física

Experimental I apenas com estudantes do curso de Química Tecnológica, por razões

diversas como incompatibilidade de horários ou falta de pré-requisitos, formou-se

apenas uma turma. Estudantes de outros cursos então matricularam-se na outra

turma. Devido a uma greve realizada no semestre anterior, o intervalo de tempo

entre a matrícula dos estudantes e o início do semestre ficou bastante reduzido e por

isso tomamos conhecimento do fato próximo ao início das aulas.

102

Tínhamos de imediato duas possibilidades: oferecer para essa turma um

curso nos moldes do que já era praticado ou oferecer um curso de acordo com o que

foi planejado para as turmas de Química Tecnológica. Como em uma pesquisa-ação

os participantes devem conhecer a proposta de pesquisa, devem se envolver com

ela e dela querer participar, optamos por apresentar aos estudantes a proposta de

trabalho, seus objetivos e ações, dando-lhes a oportunidade de opinar sobre o

modelo de curso que desejavam frequentar. Esta apresentação foi feita na primeira

aula do curso e a decisão foi tomada na aula seguinte. Por unanimidade os

estudantes decidiram participar da pesquisa. Embora não nos fosse possível, devido

à falta de tempo, organizar todo um curso voltado para a Engenharia de Produção

Civil, verificamos com a pesquisa exploratória sobre o ensino de engenharia que os

objetivos da pesquisa contemplavam os objetivos dos cursos de engenharia no que

se refere ao perfil do formando.

Outro problema ocorrido durante a intervenção e que impôs um novo

planejamento de ações foi a interrupção das aulas no meio do semestre letivo. Esta

interrupção ocorreu no final do ano civil e compreendeu o recesso de natal e ano

novo e as férias escolares. Após esse período percebemos nos estudantes atitudes

típicas do início de um novo semestre.

O curso foi planejado segundo três eixos. No primeiro procurou-se abordar a

natureza da Ciência e da Tecnologia, no segundo tratou-se da relação entre a

Ciência, a Tecnologia e a Sociedade e no terceiro buscou-se estabelecer uma maior

aproximação entre ensino experimental a pesquisa científica através de uma

atividade aberta.

O primeiro eixo abordou conhecimentos de Mecânica: medidas, algarismos

significativos, propagação de erros, densidade, lançamento de projéteis, pêndulo

simples, princípios da conservação da energia e do momento. Nesta fase

mesclamos atividades investigativas com atividades estruturadas. Julgamos isto

necessário por considerarmos que muitos estudantes teriam dificuldade de trabalhar

com atividades investigativas que demandam um trabalho mental maior e, ao

mesmo tempo lidar com equipamentos e montagens, planejando os procedimentos

para sua utilização. Desta forma buscamos fazer uma transição gradual das

atividades estruturadas para as atividades mais investigativas. Nessa fase

103

trabalhamos alguns pontos referentes à relação entre a experimentação e a

produção do conhecimento científico, buscando desenvolver nos estudantes a

percepção de que a relação é de interdependência. Ressaltamos principalmente que

a mera experimentação, sem fundamentação teórica, é estéril na produção de

conhecimento científico. Utilizamos essa fase para estabelecer discussões a respeito

da natureza da ciência e o papel da experimentação na construção do conhecimento

científico, buscando trabalhar:

a) a visão do conhecimento científico como uma produção da humanidade e

não uma “descoberta” de alguns indivíduos;

b) a visão de que a experimentação é produtora de conhecimento quando

vem acompanhada de uma intenção pautada em teorias;

c) as “teorias” implícitas na coleta e tratamento dos dados.

Na primeira aula apresentamos a proposta de trabalho e a motivação que nos

levou a propô-la, esclarecendo que fazia parte de uma pesquisa de doutorado.

Pedimos que os estudantes lessem o termo de livre consentimento e, concordando

com a proposta, o assinassem. Esse procedimento foi mais importante na segunda

turma, composta principalmente por estudantes do curso de Produção Civil, uma vez

que os estudantes do curso de Química Tecnológica já haviam sido informados da

proposta de trabalho pela coordenadora do curso. Ao expormos a proposta de

trabalho, que implicava em um papel ativo por parte dos estudantes tanto no que se

refere às atividades experimentais como na própria pesquisa, visamos proporcionar

a tomada de consciência. Aproveitamos a oportunidade para apresentar aos

estudantes as competências e habilidades que se espera dos formandos dos cursos,

presentes nos documentos oficiais.

Nesta aula colocamos também em debate os critérios de avaliação. Por

consenso estabeleceu-se a seguinte divisão: 70 pontos para os relatórios e 30

pontos para a atividade aberta. A correção dos relatórios visava sempre apontar

pontos a serem melhor explorados pelos estudantes nas análises dos experimentos

e dos resultados. Não foi oferecido um modelo padrão de relatório. Também através

do consenso definiu-se que deveriam seguir as normas da ABNT. A busca desse

104

consenso na forma de avaliar visou minimizar a questão de poder imposta na

relação professor-aluno, principal crítica de Franco (2005) à utilização da pesquisa

ação em um contexto onde o pesquisador é também o professor titular da turma. A

partir do momento que deixaram de ser apenas conhecedores dos critérios e

passando a assumir, junto com o professor, o papel de definidores de critérios de

avaliação os estudantes desenvolveram maior confiança para expor suas ideias,

fazer críticas, levantar questionamentos e dúvidas. Esse compartilhamento de

responsabilidades, reduzindo o papel autoritário do professor é também uma das

características de um curso com enfoque CTS.

Em conformidade com a proposta freiriana de educação bem e com os

princípios do enfoque CTS e da alfabetização científica ampliada, utilizamos no

segundo eixo uma abordagem temática. A utilização de temas globais em uma

abordagem CTS é defendida por diversos autores (AIKENHEAD, 1994; RUBBA, 1991;

THIER, 1985, MERRYFIELD, 1991; TOWSE, 1986; BYBEE, 1987). Embora não haja

um consenso entre eles sobre quais devem ser esses temas globais, todos sugerem

de alguma forma utilizar a Energia como tema. Como a ementa da disciplina prevê

estudos envolvendo eletricidade e eletromagnetismo, utilizamos o tema “produção

de energia elétrica” para abordar esses assuntos. Nessa fase procuramos

estabelecer a relação entre o desenvolvimento científico e tecnológico e o

desenvolvimento social. Buscamos promover discussões sobre a visão salvacionista

da Ciência e da Tecnologia e de sua influência na sociedade, bem como a influência

social e dos mitos e crenças dos cientistas na produção do conhecimento científico.

O terceiro eixo foi a proposição de uma atividade aberta, estratégia de

destaque em um ensino experimental de caráter investigativo. Essa atividade foi

desenvolvida durante todo o semestre letivo, em paralelo com as demais atividades

do curso.

Na discussão dos resultados vinculados a cada eixo apresentamos dados e

comentários retirados dos relatórios dos grupos e comentários e argumentos

fornecidos por alguns dos estudantes. Os grupos são identificados por uma

sequência que se inicia com a letra G, seguida do número 12 para as turmas de

2012 e 13 para a turma de 2013. O número final identifica o grupo. Por exemplo,

G.12.A.1, refere-se ao grupo 1 da primeira turma de 2012. Os estudantes são

105

identificados por uma sequência que se inicia coma letra E, seguida do número que

os diferencia. O número 12 refere-se a estudantes do ano de 2012 e o número 13

aos de 2013. As letras A e B são usadas para diferenciar as turmas. Por exemplo,

E.1.12.A refere-se ao estudante 1 da primeira turma de 2012.

4.5 A Implementação do Curso e os Resultados Alcançados

No final da primeira aula das turmas de 2012 foi proposto um desafio. Na

turma de 2013 esse desafio foi proposto no final da segunda aula. Dois potes iguais

contendo esferas metálicas de materiais diferentes foram apresentados para os

estudantes, sendo que um deles continha esferas metálicas de aço e o outro tinha

esferas de chumbo, de diâmetros aproximadamente iguais. Perguntou-se aos

estudantes o que continha cada um deles e em todas as turmas a reação imediata

foi pedir para “ver”. Em cada turma, os potes foram entregues ao estudante mais

próximo do professor, na seguinte ordem: primeiro o que continha aço e depois o

que continha chumbo. As reações também foram semelhantes: os estudantes se

mostraram surpresos com a diferença de peso, externando essa surpresa. Isso

despertou a curiosidade dos demais que logo queriam também pegar os potes.

Ao constatarem que realmente um pote era mais pesado, buscaram outras

evidências. Observaram que o volume de material nos dois potes era

aproximadamente o mesmo. Concluíram então: “o material do segundo pote é mais

denso que o do primeiro”, conclusão já esperada, dado o nível de escolaridade dos

estudantes. Perguntaram se podiam abrir o pote e pegar nas esferas. Frente a

concordância do professor observaram que as esferas do segundo pote eram mais

opacas e irregulares que as do primeiro. Levantaram então a hipótese que um

continha chumbo e o outro aço. Na turma de Produção Civil um estudante, que

relatou estar acostumado a pescar, foi categórico: “essas aqui são esferas de aço de

rolamento de bicicleta e essas outras são esferas de chumbo usadas em chumbada

de pescaria”. (E.7.12.B)

Passada essa fase de pesquisa exploratória os potes foram recolhidos.

Pegou-se então outro recipiente vazio e nele foram misturadas quantidades

106

aleatórias de esferas de aço e de chumbo. Lançou-se o desafio: determinar a massa

de cada substância contida na mistura, sem fazer a separação das esferas.

Esclareceu-se para os estudantes que estava se simulando uma liga metálica.

Foi também dito que deveriam elaborar toda a sequência de passos a serem

seguidos para solucionar o problema, apontar os dados que seriam coletados e

discriminar os materiais e instrumentos que seriam necessários para realizar a

tarefa. Ressaltou-se também que o professor não iria propor nenhuma solução,

atuaria apenas como coordenador do processo e que forneceria os materiais e

equipamentos solicitados. Em duas turmas os estudantes identificaram que esse

problema era semelhante ao problema da “coroa do rei” proposto a Arquimedes

(MARTINS, 2000).

4.5.1 1ª Atividade: Densidade

Na segunda aula, adotou-se o seguinte procedimento:

a) relato das pesquisas feitas pelos estudantes;

b) discussão em grupo;

c) apresentação dos resultados para a turma;

d) busca de um consenso na forma de executar a tarefa.

Os estudantes relataram que era necessário conhecer a densidade de cada

material. Para isto solicitaram amostras de cada tipo de esfera. Solicitaram pipeta e

balança. O procedimento adotado por eles foi: pesar uma quantidade de esferas de

cada material para determinar a massa. Colocar essa quantidade de esferas em

uma pipeta contendo água. Verificar a elevação no nível de água para determinar o

volume da massa das esferas selecionadas. Calcular então a densidade de cada

material. Em seguida pesar a mistura, colocar na pipeta e assim obter os dados

necessários para o cálculo da densidade.

Um grupo pesquisou previamente os valores das densidades do chumbo e do

aço. Alegando que o chumbo não é uma liga, os componentes do grupo utilizaram

nos cálculos o valor que tabelado da massa específica por eles encontrado. Como

107

perceberam que existem diferentes tipos de aço calcularam, como os demais

grupos, o valor da densidade do aço utilizado no experimento. Ao fazerem os

primeiros cálculos encontram um valor negativo para a massa do aço. Frente a esse

problema, buscaram identificar os possíveis erros. Como não detectaram erro nos

cálculos resolveram conferir os valores das densidades utilizadas. Ao compararem

os seus valores com os dos demais grupos observaram que a densidade do chumbo

estava próxima, porém, o valor da densidade do aço estava bem abaixo dos demais.

Consideraram que este era o provável motivo do erro. Ao conversaram com os

outros grupos e com o professor concluíram que haviam utilizado nas medidas uma

quantidade de esferas de aço muito pequena. Por isso a variação do volume foi

muito pequena gerando uma imprecisão muito grande na determinação da

densidade. Repetiram o procedimento com um número maior de esferas, obtendo

um resultado próximo dos demais grupos de estudantes e um valor positivo para a

massa do aço e do chumbo.

Esse erro cometido pelo Grupo G1 é apontado no seu relatório:

Erro no laboratório: Ocorreu um erro no laboratório onde se achou a densidade do aço menor do que a encontrada na literatura e pelos outros grupos. Mesmo sabendo-se que existem vários tipos de aço, o valor encontrado, quando foi usado nas fórmulas forneceu resultados incompatíveis com a lógica. Verificando-se isso, tentou-se achar o erro e chegou-se à conclusão de que a densidade do aço havia sido calculada erroneamente. O erro foi corrigido mudando-se o valor da densidade encontrado, dando assim continuidade ao processo. (Relatório do Grupo G1.12.A.2).

Um dos grupos decidiu fazer um procedimento diferente para obtenção da

densidade do aço: como observaram que as esferas tinham o mesmo diâmetro,

utilizaram um paquímetro para medir o seu valor e para calcularem o volume da

esfera. Colocaram uma esfera na balança e determinaram sua massa. Ao

calcularem a densidade perceberam que o resultado diferia muito dos demais

grupos. Como aconteceu com o grupo anteriormente citado, notaram que a massa

de uma esfera era muito pequena o que, devido a precisão da balança, gerava um

erro muito grande. Os integrantes do grupo decidiram então utilizar um número

maior de esferas na pesagem, o que proporcionou um resultado satisfatório.

108

No final da atividade os estudantes mostraram-se satisfeitos com a atividade

e elogiaram a proposta, mas reclamaram que não tinham parâmetros para saber se

o resultado final era ou não “correto”, uma vez que cada grupo recebeu uma mistura

diferente. Utilizando um ímã separou-se chumbo do aço em cada mistura. Em

seguida pesou-se cada uma delas e suas massas foram determinadas. Isto forneceu

um parâmetro de comparação para os estudantes que, então, ficaram satisfeitos,

uma vez que o erro percentual foi baixo.

Durante essa atividade observou-se que os estudantes não tinham cuidado

com os algarismos significativos e que também não tinham noção de como fazer a

propagação de erros. Por isso não tinham também a noção do que seria um desvio

aceitável. Isto se mostrou evidente em perguntas como: “professor, 2,3% de desvio

está bom?”. Em função disto decidiu-se na aula seguinte realizar uma atividade que

tratasse de algarismos significativos e propagação de erros. Na turma de 2013

decidiu-se por inverter a ordem das atividades. A primeira aula foi sobre algarismos

significativos e a segunda sobre a densidade de ligas.

4.5.2 2ª Atividade: Algarismos Significativos e Propagação de Erros

A atividade de algarismos significativos possuía um roteiro mais dirigido,

embora a cada medida realizada, tenha-se discutido com a turma a respeito dos

resultados obtidos e seus significados.

Inicialmente foi pedido que os estudantes guardassem todos os materiais

mantendo sobre a bancada apenas o relatório, uma calculadora e caneta ou lápis

para fazerem anotações. Em seguida foram distribuídos triângulos retângulos de

acrílico para os grupos. Foi pedido então que determinassem qual o valor da medida

do cateto menor do triângulo. Imediatamente os estudantes disseram que

precisavam de um instrumento de medida, ou seja, de uma régua. Foi então

fornecida uma régua decimetrada. Houve uma surpresa geral com o instrumento,

pois o cateto menor do triângulo media menos que um dm (1 dm). Alguns estudantes

ficaram atônicos, sem conseguir reagir à questão. Outros resolveram dividir a régua

em intervalos mais curtos, usando como parâmetro, por exemplo, as linhas de uma

folha de papel. Foi-lhes dito que não era para fazer isto e que ainda assim o

109

resultado não seria confiável, pois eles não sabiam qual a distância, em cm, entre

duas linhas das folhas. Com alguma resistência fizeram então a medida. A maioria

absoluta dos grupos fez a medida com dois algarismos significativos. Cada grupo leu

sua medida, que foi anotada no quadro. Discutiu-se então a impropriedade de se

usar mais que um algarismo na medida. Pediu-se então que medissem o valor do

cateto maior, utilizando uma régua centimetrada. A maioria dos grupos expressou

corretamente a medida. Em seguida mediram a hipotenusa usando uma régua

milimetrada. Neste caso todos os grupos expressaram corretamente a medida.

Um texto tratando de medidas e propagação de erros (TOGINHO;

ANDRELLO, 2009), foi distribuído para os estudantes. Foi então pedido que lessem

o texto e calculassem o valor do perímetro e da área do triângulo e o erro

propagado. Efetuados os cálculos, o que exigiu uma discussão sobre operações

com algarismos significativos, os estudantes surpreenderam-se com os valores

obtidos para o erro propagado. Os resultados obtidos pelo estudante E.1.13 (a

explicação sobre essa notação utilizada para identificação dos alunos encontra-se

no final de seção 4.4) exemplificam o exposto: Perímetro: (37 ± 5) cm; Área: (48 ±

34) cm2. Nesses cálculos os estudantes utilizaram as medidas obtidas utilizando-se

a régua decimetrada e centimetrada.

Esses resultados tão altos dos erros propagados levaram os estudantes a

concluir sobre a importância de se cuidar para que os aparelhos de medida tenham

uma precisão, no mínimo, compatível com o valor da grandeza a ser medida e que o

erro propagado é um parâmetro a ser considerado na avaliação dos resultados de

um experimento, conforme relato do estudante E.2.13:

Como é possível observar as medidas realizadas usando diferentes tipos de régua levaram a resultados com erros propagados inviáveis que comprometem toda a credibilidade das medidas. (Perímetro = (31±5) cm e área=(48 ± 34)cm

2). Posteriormente utilizando-se apenas a régua

milimetrada, foi possível obter resultados satisfatórios dentro de margens de erro aceitáveis. Perímetro = (36,9 ± 0,1) cm e área= (51,7 ± 0,3) cm

2.

(Relatório do estudante E.2.13)

Na turma de 2013, como houve a inversão na ordem das atividades, foi

pedido aos estudantes que calculassem o erro propagado nos resultados das

massas. Como as massas foram também medidas na balança, a discussão deixou

de ser apenas se o erro relativo era tolerável. Os estudantes avaliaram se os

110

resultados eram compatíveis dentro das margens de erro. Desta forma foi possível

observar uma postura de maior concordância e entendimento dos resultados obtidos

bem como da necessidade de se calcular a propagação dos erros, conforme atesta o

relatório do Grupo 1:

Com os cálculos realizados deduziu-se que a massa de chumbo na amostra é de (22,8 ± 0,8) g e a massa de aço presente na amostra é de (15,0±0,8) g. Após a realização dos testes separou-se as esferas de chumbo e aço da amostra problema e mediu-se a massa de cada. A massa real de chumbo foi de (23,50±0,05)g e a massa real de aço foi de (14,30±0,05)g. As massas encontradas foram próximas indicando a eficiência dos procedimentos. (Relatório G.1.13.1).

Durante toda atividade foi possível perceber uma maior segurança dos

estudantes em relação ao que deveria ser medido e qual o objetivo de se fazer tal

medida uma vez que o planejamento dos procedimentos havia sido feito por eles. As

consultas feitas ao professor relacionaram-se basicamente à forma correta de

expressar as medidas ou com o procedimento de cálculo da propagação de erro.

4.5.3 Análise dos Resultados Observados nas Atividades 1 e 2

Ao buscarem, de maneira espontânea, a forma como Arquimedes resolveu o

problema da coroa, os estudantes recorreram a um trabalho anteriormente realizado

por um cientista. No desenvolvimento da atividade os estudantes atuaram com

autonomia, selecionaram as variáveis a serem medidas e compartilharam resultados

com os demais grupos construindo o conhecimento em grupos colaborativos

(CHINN; MALHOTRA, 2002). Foram críticos em relação aos procedimentos e

resultados obtidos, sendo capazes de avaliar resultados anômalos,

desconsiderando-os ou refazendo os procedimentos na busca de resultados

compatíveis. Foram também autônomos na busca das informações que lhes

proporcionaram arcabouço teórico para a solução do problema utilizando métodos

que implicitamente continham um arcabouço teórico. Este arcabouço se fez

presente, por exemplo, na utilização do conceito de densidade e na diferenciação

entre densidade e massa específica. Por fim, os estudantes procuraram uma

consistência global ao negarem resultados que apontavam para uma massa

negativa ou ao criticarem um resultado no qual o erro propagado era da mesma

ordem da grandeza calculada.

111

Em relação à autonomia na seleção das variáveis sabemos que ela foi parcial,

uma vez que o problema proposto já possuía indicações de solução na literatura

científica. Quanto ao procedimento, a autonomia evidenciou-se na forma

diferenciada adotada pelos grupos para determinar a densidade das esferas de aço.

A criticidade foi evidenciada quando os grupos observaram que os resultados eram

incompatíveis e buscaram os motivos dos erros, buscando solucionar o problema.

Por fim, o compartilhamento de informações com outros grupos inicia-se com a

discussão em grupo e depois entre os grupos buscando um consenso no

procedimento a ser seguido. Faz-se também presente na troca de informações dos

resultados obtidos e possíveis soluções para os problemas surgidos durante a

execução da tarefa. Assim, concluímos que essas atividades, embora não

apresentem alguns dos componentes de uma atividade de pesquisa autêntica, dela

fazem uma significativa aproximação.

Durante as atividades foram mobilizadas competências e habilidades que se

espera serem desenvolvidas durante as formações dos estudantes de Engenharia e

de bacharelado em Química, atendendo ao que preceituam os documentos oficiais

que tratam do perfil do formando, ou seja: projetar e conduzir experimentos e

interpretar resultados; comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e

gráfica; adquirir habilidade suficiente em Matemática para compreender conceitos de

Química e de Física, para desenvolver formalismos que unifiquem fatos isolados e

modelos quantitativos de previsão, com o objetivo de compreender modelos

probabilísticos teóricos, e de organizar, descrever, arranjar e interpretar resultados

experimentais, inclusive com auxílio de métodos computacionais; desenvolver a

capacidade crítica para analisar de maneira conveniente os seus próprios

conhecimentos; saber trabalhar em equipe e ter uma boa compreensão das diversas

etapas que compõem um processo industrial ou uma pesquisa, sendo capaz de

planejar, coordenar, executar ou avaliar atividades relacionadas à Química ou a

áreas correlatas.

Consideramos que a alteração das atividades trouxe ganhos em relação à

capacidade de análise dos resultados e ao conhecimento produzido. Porém, houve

uma perda em relação à identificação inicial dos estudantes com a proposta do

curso. O engajamento dos estudantes das turmas de 2012 foi grande deste a

112

primeira atividade, enquanto na turma de 2013 o engajamento foi aumentando à

medida que eram propostas as novas atividades.

Um grupo da turma de 2013, apesar de ter encontrado um resultado

compatível, não se mostrou satisfeito com as razões dos erros. Embora tivessem

relatado que entendiam a influência da imprecisão dos aparelhos nos resultados

finais gostariam de verificar quanto essas imprecisões e erros de procedimentos

realmente interferiam no processo. Por terem acesso aos laboratórios de pesquisa

do curso de Química se propuseram a repetir o experimento seguindo as normas

estabelecidas em uma pesquisa científica, relatando as diferenças entre as duas

modalidades de experimento e a diferença nos resultados obtidos.

4.5.4 3ª Atividade: Lançamento de Projéteis I

Na terceira atividade procurou-se trabalhar a relação entre a experimentação

e a produção do conhecimento científico, procurando mostrar que apenas a coleta

de dados e o seu tratamento matemático não são suficientes para se estabelecer

uma teoria física. A observação e o tratamento de dados já pressupõem, geralmente,

um conhecimento teórico que as orienta.

A atividade tratou do lançamento horizontal de projéteis. Uma esfera de aço

foi solta do ponto mais alto do arco mostrado a seguir, que estava a uma altura h do

chão. Pediu-se aos estudantes que observassem em que ponto ela tocava o solo.

Em seguida foi colocada a seguinte questão: “Que alteração pode ser feita nesse

experimento para que a esfera atinja um ponto mais distante?”.

113

Figura 1 – Montagem do experimento de lançamento de projéteis Fonte: Arquivo do autor

Durante a discussão os alunos apresentaram algumas sugestões:

a) trocar o trilho por um mais liso, substituir a esfera por outra de massa

diferente;

b) soltar de um ponto mais alto do trilho;

c) elevar a altura do trilho em relação ao chão.

Quanto a trocar o trilho por outro mais liso alguns estudantes ponderaram que

a esfera poderia deslizar e não rolar e que assim a perda de energia seria maior.

Logo ela alcançaria uma distância menor. Embora alguns estudantes não tivessem

compreendido a diferença entre atrito de rolamento e deslizamento houve uma

concordância geral com a ideia. Nesse momento não se levantou a questão da

energia cinética de rotação, ponto que foi tratado em outra atividade.

Quanto à massa da esfera os estudantes se dividiram entre aumentar e

diminuir a massa, apresentando argumentos a favor de uma ou de outra opção. Por

não querer tratar o assunto, nesse momento, de forma teórica, propôs-se efetuar o

experimento com esferas de diferentes massas. Tomou-se o cuidado para que

tivessem aproximadamente o mesmo diâmetro. Soltou-se uma esfera de aço e em

114

seguida uma de vidro. Repetiu-se o procedimento diversas vezes, e obtendo-se

praticamente o mesmo resultado. Como o alcance foi o mesmo, eles concluíram pela

não interferência da massa. Ressaltou-se aí a necessidade de uma explicação que

embasasse o fenômeno observado, uma vez que ele diferia das previsões.

Elevar o ponto de onde a esfera deveria ser solta no trilho foi descartado

pelos grupos uma vez que ela já havia sido solta do ponto mais alto. Restou alterar a

altura do trilho em relação ao chão. A esfera foi, então, solta do alto do trilho,

estando este em alturas diferentes. Os estudantes observaram que quanto maior era

a altura maior era o alcance. Foi então pedido que estabelecessem a partir de dados

experimentais, a relação matemática existente entre a altura e o alcance.

Alguns estudantes questionaram se não bastaria fazer duas medidas.

Esclareceu-se que não, uma vez que com dois pontos obtidos em medidas

experimentais é possível estabelecer inúmeras relações, sendo então necessário um

número maior de pontos (medidas). Após decidirem por fazer cinco medidas, iniciou-

se em todas as turmas uma série de improvisos: colocaram o trilho sobre um banco,

sobre a bancada, sobre o armário, sobre um banco que foi colocado sobre a

bancada etc. Esses improvisos dificultaram a medida do alcance. Foi então

orientado que, para cada altura, repetissem o procedimento cinco vezes, para medir

o alcance, fazendo em seguida o cálculo da média das medidas.

Em geral os estudantes mostraram-se impotentes frente aos dados que não

seguiam uma lógica linear. Como um dos objetivos da atividade era levar os

estudantes a perceber que as decisões pressupõem um conhecimento teórico, não

foi utilizado nenhum programa de construção de gráficos e de tratamento de dados.

Foi pedido que construíssem o gráfico A x H (alcance versus altura) em uma folha de

papel milimetrado. Feito isto, discutiu-se sobre o processo de linearização do gráfico.

Esboços de gráficos de diferentes funções foram então apresentados a eles,

que então tiveram que decidir qual entre eles mais se aproximava do gráfico que

tinham construído. Como indicaram a função potência, foi mostrado a eles como

fazer a linearização desta função. Os gráficos da função Alcance (A) versus altura

(h) e o da linearização (ln A x ln h), obtidos pelo grupo G.3.12.B, são mostrados nos

Gráficos 8 e 9:

115

Gráfico 8 – Alcance versus altura Fonte: Relatório do grupo G.2.A.12

Gráfico 9 – Linearização do Gráfico Ln(A)XLn(h) Fonte: Relatório do grupo G.2.A.12

Sem dúvida, esse foi um ponto de gargalo, com muitos estudantes

apresentando dificuldade no entendimento do procedimento. Após várias

explicações para toda a turma e também individuais, contando inclusive com o

auxílio de estudantes que já tinham compreendido a explicação, eles deram

sequência visando a finalização da tarefa. Como em todas as três turmas o tempo

de aula não foi suficiente para a conclusão da tarefa, os estudantes concluíram o

trabalho em horário extraclasse. Foi pedido também que pesquisassem sobre o

porquê da massa não interferir e qual era a previsão teórica para a função existente

entre A e H.

Na aula seguinte os alunos apresentaram os resultados. Embora tenham

realizado os cálculos corretos, muitos não conseguiram obter os valores das

constantes e interpretar seu significado. Em cada turma tomou-se os dados de um

grupo e fez-se todo o procedimento. Em seguida apresentou-se o embasamento

teórico, ressaltando quais eram as condições de contorno e as aproximações que

estavam sendo feitas durante a demonstração. Obtida a relação teórica os

estudantes puderam comparar os resultados que obtiveram com o resultado previsto

pela teoria.

Durante a apresentação do embasamento teórico destacou-se que embora

não se tenha iniciado por uma teoria da Física para se chegar ao resultado da

relação matemática entre as grandezas, conhecimentos teóricos, como os

116

relacionados a funções e gráficos foram imprescindíveis na realização da atividade.

Durante o processo alguns estudantes questionaram se a curva não poderia ser

uma exponencial. Novamente utilizou-se o conhecimento teórico associado à

evidencia experimental para refutar essa possibilidade. Para ter aquele formato a

função deveria ser do tipo A = – C e–kh. Perguntou-se a eles se fosse esse o

comportamento, o que aconteceria com o alcance quando a altura tendesse ao

infinito. Eles responderam que tenderia a zero. Quando perguntados então se este

comportamento seria real, eles concluíram que não, descartando essa possibilidade.

4.5.5 4ª Atividade: Força de Atrito de Deslizamento

O assunto abordado na 4a atividade foi a força de atrito. Iniciou-se a aula

propondo para os estudantes algumas questões sobre a força de atrito. Perguntou-

se inicialmente que grandezas físicas tornam a força de atrito entre duas superfícies

maior ou menor. Embora fosse sabido que esse é um assunto tratado nas aulas de

Física do Ensino Médio e também nas aulas de Física Geral I, os estudantes ainda

externaram muito do conhecimento intuitivo, não formal, ao responderem este tipo

de questão. Foram apresentadas nas respostas as seguintes grandezas: área de

contato, tipo de superfície, peso do objeto e aceleração da gravidade local.

Perguntou-se em seguida qual era, para eles, a origem da força de atrito. Ao

responderem, utilizaram a explicação baseada no modelo mecânico de atrito, no

qual essa força é originada do contato entre as irregularidades das superfícies.

Pediu-se então que, utilizando esse modelo, procurassem justificar como cada uma

das grandezas citadas por eles iria interferir no atrito. Não houve dificuldade em

explicar a interferência do tipo de superfície. Quanto à área, alegaram que quanto

maior ela fosse maior seria o número de colisões entre as irregularidades de uma

superfície e outra, o que acarretaria um maior atrito. Quando foram explicar a

interferência do peso e da aceleração da gravidade, evidenciou-se que em um

primeiro momento a palavra peso foi utilizada com o significado de massa. Por fim

justificaram que a força peso é que interfere e que para variar o peso pode-se variar

a massa ou a aceleração da gravidade. Debateu-se com eles, de forma qualitativa

sobre a força de atrito cinético, estático, estático máximo e a diferença entre atrito de

rolamento e de deslizamento.

117

Ressaltando que a atividade iria tratar do atrito de deslizamento pediu-se para

os estudantes que, utilizando o equipamento mostrado abaixo (Figura 2), testassem

cada uma das grandezas mencionadas e que justificassem qualquer discrepância

entre o observado e o previsto. A atividade também previa que determinassem o

valor do coeficiente de atrito estático entre dois tipos de pares de superfície.

Na atividade os estudantes conseguiram perceber com clareza a relação

entre a força de atrito e o peso, concluindo que a influência era na realidade da força

normal. Porém, em relação à área, nas turmas de 2012, houve uma maior

dificuldade de se chegar a uma conclusão. As superfícies não eram perfeitamente

niveladas e em alguns pontos parecia ser mais lisa que em outros. Dependendo

então da posição em que o objeto era colocado, o resultado era alterado, de modo

que ora o de menor área sofria maior atrito, ora o de menor área sofria menor atrito

e, em alguns casos, o resultado era o mesmo.

Percebeu-se que se obtinha uma regularidade melhor nos resultados

utilizando a superfície mais áspera do objeto. Para a turma de 2013 lixou-se a

superfície do plano inclinado, o que melhorou os resultados. Quando tiveram que

justificar as discrepâncias entre as previsões e as observações e também calcular o

coeficiente de atrito estático evidenciou-se em boa parte dos estudantes uma grande

dificuldade na decomposição de vetores. Fez-se então necessária uma explicação

mais detalhada, justificando-se de forma teórica a não interferência do valor da área

de contato no valor da força de atrito estático entre dois sólidos.

Figura 2 – Montagem do experimento sobre força de atrito Fonte: Arquivo do autor

118

4.5.6 5ª Atividade: Pêndulo Simples

Tendo em vista a grande dificuldade que os estudantes apresentaram no

tratamento de dados, na linearização de um gráfico e na interpretação dos

resultados, decidiu-se realizar outra atividade com os mesmos objetivos. Nesta

atividade optou-se por utilizar um programa de computador para construir os

gráficos. Esclareceu-se para os estudantes a opção por retomar um assunto que

pareceu não ter sido bem entendido, sendo essa decisão bem recebida e elogiada

por eles.

A atividade tratou do pêndulo simples. Iniciou-se a atividade apresentando o

pêndulo simples e caracterizando seu movimento como sendo periódico. As

definições de período, frequência e amplitude foram trabalhadas. Seguindo a lógica

de se levantar as concepções que os estudantes já possuíam, perguntou-se para

eles que grandezas físicas deveriam ser alteradas de forma a modificar o período do

pêndulo. Eles apresentaram como respostas: a massa do pêndulo, a amplitude e o

comprimento do barbante. Foi pedido então que construíssem um pêndulo simples

com o material fornecido e testassem as suas hipóteses. Orientou-se que testassem

primeiro a influência da amplitude. Tendo sido verificadas a não interferência da

amplitude e da massa, foi pedido que estabelecessem a relação matemática entre o

período e o comprimento do pêndulo. Os estudantes foram capazes de executar a

tarefa, obtendo resultados satisfatórios. Por fim, foi pedido que fizessem um estudo

teórico do pêndulo simples para verificarem o grau de concordância entre a relação

obtida no experimento e a prevista pela teoria. Utilizando essas duas relações, os

estudantes calcularam o valor da aceleração da gravidade local e mostraram-se

surpresos com o grau de aproximação entre o valor experimental e o teórico mais

provável, obtido em tabelas que apresentam o valor de g em diferentes locais.

4.5.7 6ª Atividade: Movimento de Projéteis II

Essa atividade é uma reprodução de um método que segundo historiadores

da Ciência foi utilizado por Galileu Galilei para estudar o movimento de projéteis,

possibilitando trabalhar a visão espacial dos estudantes. Um projétil é lançado

segundo um ângulo qualquer colidindo com uma tela vertical. A cada lançamento,

119

mantendo constantes a velocidade e o ângulo de lançamento, a tela é deslocada

para trás e para o lado. O ponto de incidência do projétil na tela é obtido utilizando-

se um papel carbono e, desta forma, a trajetória parabólica fica evidenciada.

No início da atividade foi perguntado para os estudantes como seria a

marcação dos pontos na tela se ela fosse deslocada apenas lateralmente.

Rapidamente eles responderam que seria uma linha reta e horizontal. Perguntou-se

então como seria essa marcação se a tela fosse afastada do ponto de lançamento

do projétil. De imediato responderam que seria uma linha reta e vertical. Quando

indagados como seria a sequência de pontos tiveram um pouco mais de dificuldade

em responder. Após algumas sugestões e debates concluíram que à medida que a

esfera tocasse em pontos mais baixos da tela, a distância entre eles aumentaria. Por

fim indagou-se como seria a marcação se a tela fosse deslocada lateralmente e para

trás ao mesmo tempo. Na turma em que a maioria dos estudantes era de Química

houve uma dificuldade maior em se prever o resultado. Na turma em que a maioria

dos estudantes era de Construção Civil não houve dificuldade em se fazer a

previsão. Alguns comentaram que a ideia era semelhante à de uma curva de nível.

Para a execução da tarefa foi pedido que eles afastassem a tela uma distância igual

ao do deslocamento lateral.

Obtido os pontos, foi pedido então que eles avaliassem que informações eram

possíveis de se obter com aquela figura. O estudante E.2.12.B de imediato disse: “o

movimento é uniformemente variado”. Quando indagado o porquê dessa conclusão,

respondeu: “o gráfico é uma parábola, e gráficos parabólicos representavam

movimentos uniformemente variados”.

Nas outras turmas alguns estudantes apresentaram raciocínio semelhante.

Neste momento discutiu-se que o gráfico a que se referiam relacionava a distância

percorrida com o tempo. A figura em questão relacionava a distância horizontal

percorrida com a distância vertical. Após este esclarecimento, os estudantes

concluíram que o movimento horizontal era praticamente uniforme, uma vez que a

distância horizontal entre os pontos era praticamente a mesma. Já o movimento

vertical era acelerado, uma vez que a distância vertical era variável.

120

Aproveitou-se esse momento para falar sobre o raciocínio seguido por Galileu

para concluir que o movimento parabólico descrito pelo projétil era a combinação de

um movimento uniforme na horizontal com um acelerado na vertical. Os estudantes

ficaram impressionados com a linha de pensamento de Galileu. Foi dito então a eles

que, dada a dificuldade que se tinha nos séculos passados de medir tempos com

precisão, a geometria era um recurso muito utilizado pelos cientistas para a

obtenção e análise de dados.

4.5.8 Análise dos Resultados Alcançados nas Atividades 3 a 6

As atividades de 3 a 6 apresentam uma mesma estrutura. Nelas tivemos uma

maior dificuldade em estabelecer vínculos com enfoque CTS que envolvessem

discussões sobre a relação entre a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade. Focamos

então as discussões na natureza da ciência e da tecnologia, sendo os aspectos

voltados para a Ciência e a Tecnologia mais presentes. Essa opção pautou-se,

como já dito, na necessidade de se cumprir a ementa da disciplina. Apesar disto,

não se abriu mão de propiciar aos estudantes um pouco das atividades de

investigação, que foi iniciada quando foi indagado sobre o conhecimento que

possuíam do conteúdo abordado na atividade que seria realizada e como eles os

utilizaram para fazer previsões e explicar eventos. Também quando foi pedido que

eles escolhessem entre as diferentes variáveis propostas aquelas que eram mais

relevantes e que deveriam ser estudadas. Por fim, se fez presente quando foi

solicitado que comparassem os resultados obtidos com suas previsões, buscando a

partir de um referencial teórico a justificativa para as discrepâncias e para os

acertos. Buscou-se com essas falas sobre as realizações de Galileu evidenciar o

papel desempenhado pelo cientista na construção do conhecimento científico e a

necessidade de ter conhecimentos que sustentam a observação.

Dentre as competências e habilidades a serem desenvolvidas pelos

estudantes considera-se que foram mobilizadas durante esse conjunto de

atividades: projetar e conduzir experimentos e interpretar resultados; comunicar-se

eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica; atuar em equipes multidisciplinares;

adquirir habilidade suficiente em Matemática para compreender conceitos de

Química e de Física, para desenvolver formalismos que unifiquem fatos isolados e

121

modelos quantitativos de previsão, com o objetivo de compreender modelos

probabilísticos teóricos, e de organizar, descrever, arranjar e interpretar resultados

experimentais, inclusive com auxílio de métodos computacionais; desenvolver a

capacidade crítica para analisar de maneira conveniente os seus próprios

conhecimentos.

Quanto à aproximação entre as atividades didáticas de laboratório e a

pesquisa autêntica buscou-se resguardar, mesmo que parcialmente, a autonomia

dos estudantes na seleção das variáveis e na forma como elas seriam medidas. Os

estudantes também se mostraram críticos em relação aos resultados obtidos e na

busca das informações teóricas que davam suporte aos resultados encontrados.

4.5.9 7ª Atividade: Momento de Inércia

Para introduzir o estudo de momento de inércia apresentou-se para os alunos

um cilindro de náilon, contendo em cada lado de seu eixo um barbante enrolado. O

disco foi solto, livremente, de uma altura h. Em seguida foi pedido que um estudante

segura-se as pontas do barbante soltando-se novamente o disco. Os estudantes se

surpreenderam com a diferença de tempo entre as duas situações. Perguntou-se

qual era o motivo da diferença. Eles não tiveram dificuldade em apontar que era a

rotação. A partir dessa resposta e utilizando os conceitos de energia cinética de

rotação e de translação e o princípio de conservação da energia fez-se uma

sistematização das explicações apresentadas. As argumentações dadas por eles

eram coerentes e consistentes, embora com pouco formalismo: “parte da energia

potencial vira energia de rotação e outra parte energia cinética”. (Estudante:

E2.14B).

Nesta fala parece haver uma distinção entre energia cinética e energia de

rotação, sendo a cinética associada apenas à translação. Por isso fez-se necessária

uma sistematização onde esses pontos foram esclarecidos.

Quando foram indagados sobre as forças que atuavam no processo e como

atuavam, os estudantes tiveram grande dificuldade em responder. Utilizando o

cilindro mostramos essas forças e a forma como atuavam, ressaltando o fato das

tensões da corda produzirem um torque. Resgatando o princípio da inércia de

122

translação, abordou-se a inércia de rotação. A partir desse ponto mostrou-se que

assim como é necessária uma força resultante para tirar uma massa da inércia de

translação, um torque resultante é necessário para tirar um corpo da inércia de

rotação. Mostrou-se também que a força peso convertia energia potencial em

cinética e que os torques produzidos pelas tensões na corda transformavam parte

dessa energia em energia cinética de rotação. Como a energia cinética depende da

massa inercial do corpo em movimento, a energia cinética de rotação depende do

momento de inércia do corpo em rotação.

Foi pedido para os estudantes elaborarem um procedimento para determinar

o momento de inércia de um cilindro vazado e de uma esfera. Além desses materiais

foi colocado à disposição deles um trilho metálico, um cronômetro com sensores

fotoelétricos, régua e uma balança.

Embora os estudantes tivessem uma ideia de como proceder, tiveram uma

dificuldade muito grande em elaborar um procedimento para determinar a velocidade

final dos objetos. Julgou-se necessário ajudá-los nesse ponto. Após a demonstração

feita pelo professor de como através da determinação da velocidade média seria

possível determinar a velocidade final, os estudantes finalizaram o procedimento e

efetuaram a atividade.

O procedimento elaborado foi:

a) inclinar o trilho;

b) soltar a esfera ou o cilindro do alto do trilho;

c) colocar o sensor que dispara o cronômetro bem próximo ao ponto de

partida dos objetos;

d) colocar o sensor que trava o cronômetro a uma distância d em relação ao

primeiro;

e) medir o valor de d. Dividir pelo tempo medido no cronômetro para se obter

o valor da velocidade média. Com este resultado calcular a velocidade

final dos objetos;

123

f) repetir a medida cinco vezes e calcular o valor médio;

g) medir a diferença de altura entre os pontos onde foram colocados os

sensores. Aplicar o Princípio da Conservação da Energia Mecânica para

se obter o valor do momento de Inércia dos objetos;

h) medir os diâmetros e as massas dos objetos para se calcular o momento

de inércia pelas equações obtidas pela distribuição de massa;

i) comparar os resultados.

Essa atividade trouxe certa frustração nos estudantes, uma vez que o

resultado do experimento realizado por eles apresentava erro relativo muito grande

em relação ao valor obtido pela equação do cálculo do momento de inércia, tomado

como mais provável (29% para a esfera e 40% para o cilindro vazado). Alguns

grupos tentaram obter valores melhores, porém verificaram que ora a trajetória dos

corpos não era retilínea, ora os corpos tocavam a extremidade do trilho gerando

assim perda de energia e alterando o tempo de descida. Outra dificuldade relatada

foi a simultaneidade entre o instante em que os objetos eram soltos e o disparo do

cronômetro. Concluíram então que a diferença nos resultados estava relacionada

muito mais com problemas nos equipamentos usados do que com erros relativos à

precisão dos aparelhos.

4.5.10 Análise dos Resultados Observados na Atividade 7

Nessa atividade houve um nível de direcionamento menor que nas quatro

anteriores, uma vez que os estudantes tiveram que elaborar o procedimento. A

questão da necessidade de se ter um conhecimento teórico que irá orientar o que

deverá ser observado e como fazer as observações ficou muito evidenciada na

forma de se obter a velocidade final dos objetos e os valores de seus momentos de

inércia. Por ser uma atividade com um grau de dificuldade maior, durante todo o

tempo os grupos compartilhavam informações e comparavam dados e resultados.

Embora o resultado experimental não tenha sido satisfatório, essa atividade

propiciou aos estudantes momentos de discussão em grupo, oportunidade de

selecionar variáveis, de fazer pesquisas teóricas e de analisar de forma crítica os

124

resultados obtidos, aspectos que nos permitem considerar que ela cumpriu os

objetos propostos pela pesquisa.

Um grupo de 2013 decidiu propor melhorias nesse experimento de forma a

diminuir o erro relativo obtido. Para isto selecionaram os pontos que julgaram mais

críticos: a tomada de tempo e o fato da trajetória não ser retilínea. Resolveram

também avaliar se o ângulo de inclinação do trilho iria interferir no resultado.

Justificaram a inclusão do ângulo alegando que um ângulo muito grande poderia

fazer com que os objetos passem a ter deslizamento, além de reduzir mais o tempo

aumentando o impacto da tomada de tempo inicial.

Como forma de tornar a trajetória retilínea substituiu o trilho por um cano de

PVC. Um orifício foi feito na parte final do tubo para a acoplagem do sensor de

travamento. Fizeram um corte na parte superior do tubo e colocaram uma alavanca

de forma que o objeto ao iniciar o movimento deslocava a alavanca que por sua vez

acionava o sensor de disparo. Fizeram as medidas diversas vezes e calcularam os

resultados, obtendo uma melhoria nos mesmos reduzindo os erros relativos para

valores próximos a 8%.

Por trabalhar o princípio da conservação da energia mecânica, essa atividade

serviu também para introduzir a discussão sobre energia, tema do segundo eixo.

4.6 Segundo Eixo-Tema: Energia Elétrica

A ementa do curso previa experimentos de eletricidade e de

eletromagnetismo. Optamos por contextualizar esses assuntos através do tema:

produção de energia elétrica. No final da aula na qual se realizou a atividade sobre

momento de inércia distribuiu-se três artigos para leitura e discussão:

a. Energia: há o suficiente para todos?(GOLDEMBERG, 1979);

b. Energia e Desenvolvimento (GOLDEMBERG, 1998);

c. Quem usa energia e para que usa (GRAÇA; SILVA; VANIN, 1981).

Essa atividade teve como objetivos:

125

a) conscientizar os estudantes sobre o uso de energia no mundo e no Brasil,

bem como da relação entre o uso de energia e a situação socioeconômica

dos países e da população brasileira;

b) propiciar aos estudantes uma visão crítica sobre o uso da energia, bem

como da ideia comumente veiculada que o desenvolvimento de um país

implica necessariamente em aumento do consumo de energia;

c) apresentar aos estudantes uma visão sobre a matriz energética do Brasil,

salientando a importância da energia elétrica na atualidade;

d) propiciar discussões sobre questões sociais, econômicas e ambientais

presentes no contexto da produção e uso da energia.

Para nortear a leitura dos textos e o debate, foram propostas as seguintes

questões:

a) Quais são as principais fontes de energia abordadas em cada texto?

b) Do primeiro ao terceiro texto é possível perceber que houve um deslocamento

da principal forma de energia utilizada no Brasil. Esse deslocamento é

característico do Brasil ou é um fenômeno mundial?

c) Por que houve esse deslocamento?

d) Por que podemos considerar que a questão da energia é também uma

questão social?

e) Critique a afirmativa: “As inovações tecnológicas produzidas pela Ciência e

Tecnologia fizeram com que o gasto de energia neste século, nas residências

e dos setores produtivos em todo o mundo, se tornasse muito maior do que

no século passado. Porém, a Ciência e a Tecnologia, mais cedo ou mais

tarde, irão encontrar formas limpas de gerar energia para suprir toda esta

demanda, restaurando o equilíbrio do planeta”.

f) Energia renovável é sinônima de energia limpa?

126

g) Cite algumas fontes de energia renovável.

h) Você conhece alguma forma de produção de energia que seja limpa?

i) Caso houvesse, hoje, uma grande crise energética, qual setor da população

iria sofrer mais seus efeitos?

Os textos distribuídos aos estudantes foram alterados de forma a se retirar as

datas. A data de publicação dos artigos são respectivamente, 1979, 1998 e 1981. Na

aula seguinte iniciou-se o debate com a pergunta: de quando vocês julgam que são

esses artigos? Os estudantes estimaram as datas de publicação dos artigos como

sendo final da década de oitenta e início dos anos 2000. Quando perguntado como

chegaram a essa conclusão responderam que em alguns pontos dos textos haviam

referências sobre planos de desenvolvimento e produção de energia, o que lhes

permitiu estimar a data. Quando lhes foi informado as datas dos artigos ficaram

relativamente surpresos, pois consideraram que o tema discutido era bem atual.

Como resposta à primeira pergunta, os estudantes identificaram os

combustíveis fósseis, biomassa, energia solar, a energia eólica, a energia nuclear e

a hidrelétrica. Na fala dos estudantes, de uma forma geral, foi possível observar

certa confusão entre a fonte de energia, tipo de energia e a forma como ela é

produzida. Durante o debate buscou-se fazer essa distinção mostrando, por

exemplo, que as hidrelétricas transformam a energia cinética da água que chega nas

turbinas em energia elétrica. Essa distinção foi importante para a sequência das

atividades.

A maioria dos estudantes considerou que o deslocamento para a utilização

cada vez maior da energia elétrica em detrimento de outras formas de energia é um

fenômeno mundial. A maioria justificou que esse deslocamento resulta da busca de

fontes limpas e renováveis de energia:

“A busca de fontes renováveis e limpas se deu devido a uma

onda de conscientização da preservação do meio ambiente.

Além disso, o alto custo dos combustíveis fósseis e o fato desta

ser uma fonte não renovável explicam esse deslocamento”

(E.5.12.A);

127

“Preocupação com o meio ambiente (busca de fontes

renováveis)” (E.2.12.A);

“Para reduzir o consumo de energia não-renovável e usar fontes

de energia renovável, o que afetará, inclusive no preço do

produto a ser fornecido” (E.3.12.B).

Não foi apresentado nenhum critério técnico que justificasse esse

deslocamento. Foi feita então uma nova problematização colocando, por exemplo, a

construção das usinas termoelétricas, onde a energia de combustíveis fósseis é

transformada em elétrica, para então ser disponibilizadas para os diferentes

consumidores. Foi colocado também a questão da não assinatura do Protocolo de

Kyoto por alguns países altamente desenvolvidos, onde também outras formas de

energia são convertidas em elétrica. A partir destas ponderações, a discussão

incorporou também critérios técnicos como facilidade de transporte e menor perda

na produção de trabalho.

Ao iniciar a discussão do texto presente na questão cinco percebeu-se que os

estudantes têm consciência do aumento do consumo de energia elétrica gerado

pelas novas tecnologias. Porém, a ideia salvacionista da Ciência e da Tecnologia

está presente e é muito forte. Para eles, devido ao desenvolvimento da Ciência e da

Tecnologia, o homem acabará encontrando uma forma de produção de energia que

seja limpa e que irá suprir todas as necessidades:

“Com o advento da tecnologia, a cada dia temos mais e mais

equipamentos eletrônicos disponíveis no mercado. São os

computadores, tablet’s, vídeo games, etc. Por consequência,

houve o aumento no gasto de energia elétrica no país e no

mundo. Para compensar tal aumento, agora é hora da ciência e

da tecnologia desenvolverem maneiras de produzir energia

limpa de forma a suprir toda essa demanda” (E.7.12.A).

Alguns estudantes mencionaram o custo elevado para a produção de toda

essa energia, alegando ser, hoje em dia, economicamente inviável produzi-la. Após

o debate, orientado pelos textos, alguns estudantes questionaram a tão veiculada

escassez de energia:

128

“A ciência e a tecnologia são capazes de encontrar formas

limpas de energia. Porém, é preciso que exista um grande

investimento nessa área e que a preocupação em encontrar

fontes de energia seja atual e não apenas quando os recursos

não-renováveis se esgotarem. Além disso, é preciso que a

população se conscientize e utilize a energia disponível da

melhor forma possível evitando desperdícios” (E.1.12.B);

“Faz-se necessário sim buscar constante geração de energia de

modo a poluir menos o ambiente, mas deve-se ressaltar que a

energia produzida atualmente é suficiente para suprir todo o

planeta. É preciso, no entanto, haver uma redistribuição justa de

energia e, principalmente na classe alta da sociedade, uma

redução do elevado consumo de energia” (E.6.12.B).

Quando indagados se energia limpa é sinônimo de renovável a grande

maioria dos estudantes afirmou que não. Segundo eles energia renovável é aquela

que vem de uma fonte que naturalmente se recompõe. Citaram como exemplo as

hidrelétricas, onde no processo de transformação da energia cinética da água em

elétrica não é produzido nenhum poluente, mas que na construção da represa gera

muitos problemas ambientais. Como exemplo de fontes renováveis citaram a energia

eólica, solar, biomassa, hidrelétrica, fotovoltaica, etanol, energia geotérmica e

hidrogênio. Como exemplo de fontes limpas citaram a eólica, a solar, maremotriz,

hidrogênio e fotovoltaicas, sendo a eólica a mais citada.

Pediu-se um esclarecimento sobre o tipo de energia que estava associada ao

hidrogênio. Os estudantes mencionaram que eram a células contendo gás

hidrogênio que ao reagiram com o oxigênio produzem água e liberam energia.

Nesse momento houve um grande debate sobre a origem do oxigênio que reage

com o hidrogênio para produzir água. Os estudantes concluíram, a princípio, que o

uso intensificado desta tecnologia iria reduzir a quantidade de oxigênio presente na

atmosfera local, não podendo então classificá-la de limpa.

No início das discussões orientadas pela última pergunta foi possível observar

que alguns estudantes não compreenderam bem qual era o setor da população a

que ela se referia. Por isso muitos disseram que era o setor industrial:

129

“Não entendi se o setor se refere a classe da população ou à

econômica, como a indústria e alimentos e de transporte”

(E.3.12.B).

Esclarecida a questão, ressaltando que se tratava da classe social, houve um

grande debate, com um grupo defendendo que seriam as classes mais ricas e outros

as mais carentes. Um argumento apresentado a favor das classes altas foi: “A classe

média alta é o setor que mais sofreria caso houvesse uma grande crise energética.

Isso porque essa classe está acostumada com um nível de consumo de energia

extremamente elevado, muito acima da média de consumo. Portanto, a diminuição

do consumo de energia para essa classe iria afetar mais drasticamente a rotina

dessa parte da população” (E.1.12.B).

Argumentando que seriam as classes mais pobres foi colocado que:

“Numa crise de energia, o preço sobe. Os ricos podem pagar por essa

energia. Os pobres não. Iria subir tudo: transporte, alimentos e

vestuários. O pobre não iria conseguir pagar” (E.6.12.A).

Um estudante argumentou que para ele seria a classe média:

“As classes mais pobres usam energia basicamente para sua

subsistência e as mais altas têm dinheiro para pagar qualquer

aumento. Aqueles que recebem mais de 10 salários mínimos e

dependem do salário para viver, compram mais produtos

eletrodomésticos e usam transporte particular para ir trabalhar.

Eles teriam dificuldade para pagar o aumento, sofrendo mais”

(E.5.12.A).

Por fim houve um consenso que de alguma forma toda a população iria sofrer,

o que exige que se tenha um consumo mais racional de energia a fim de evitar uma

crise:

“É necessário fazer um uso mais racional da energia e também

promover ações que produzam desenvolvimento social. Desta

forma poderá se discutir sobre um uso mais democrático da

energia” (E.10.12.A).

130

A inclusão de aspectos sociais associado à questão da energia foi na visão

dos estudantes muito interessante, tendo alguns relatado que não vivenciaram

nenhuma discussão como esta em sua trajetória escolar. O fato de acontecer em

uma aula de laboratório também foi uma novidade e por haver um menor número de

estudantes na turma foi dada a todos a oportunidade de expressassem sua opinião,

tornando o debate mais rico.

Para a turma do 2o semestre de 2013 o artigo: Hidrelétricas e meio ambiente

na Amazônia: análise crítica do plano 2010, de Rosa (1989) foi incorporado à

atividade.

Retomando as diferentes fontes de energia citadas por eles: eólica, nuclear,

maremotriz, solar, química, hídrica, térmica etc, discutiu-se, de forma superficial,

como era o processo de transformação dessas energias em energia elétrica. Assim,

foi possível definir três processos principais de produção de energia elétrica:

fotovoltaico, químico e eletromagnético. Essas foram as formas de produção de

energia abordadas no segundo eixo da disciplina.

4.6.1 1ª Atividade: Pilhas

A primeira atividade do segundo eixo tratou do processo químico de produção

de energia elétrica. Iniciou-se a aula com a seguinte pergunta: Uma batata ou uma

maçã podem ser usadas na produção de energia elétrica substituindo o eletrólito?

Duas turmas, por terem a maioria dos estudantes oriundos do curso de

Química, responderam imediatamente que sim. Na outra turma os estudantes

responderam que sim, porém com pouca convicção. Um estudante (E.2.12.A)

brincou: “Pode sim, senão você não tinha perguntado”.

Uma vez que houve concordância geral, foi proposta então a questão: Por

que então as batatas e as maçãs não são usadas para substituir os eletrólitos das

pilhas comerciais que são altamente poluentes?

131

Essa questão despertou o interesse nos estudantes para a atividade. Após

debaterem em grupo, foram quase unânimes em responder: “Porque a tensão

produzida é muito baixa”.

Foi então indagado qual era a tensão de uma pilha comum. Embora alguns

não soubessem, outros que sabiam responderam ser de 1,5 V. Foram então

distribuídos eletrodos de cobre e zinco, batatas e maçãs, fios de condução e

multímetros para os grupos e foi pedido então que fizessem as medidas. Observou-

se que grande parte dos estudantes não tinha familiaridade com o multímetro e, por

isso foi feita uma exposição sobre o funcionamento desse aparelho.

Ao montarem a pilha de maçã e de batata (Figura 3), eles se surpreenderam

com o resultado da tensão obtida: aproximadamente 0,8 V.

Figura 3 – Medida da tensão gerada por uma “maçã” Fonte: Arquivo do autor

Embora tenham encontrado um valor maior do que esperavam, os alunos

concluíram que a resposta inicial estava correta, pois a pilha convencional tem 1,5V.

Foi pedido então que associassem duas pilhas em série. Fazer ligações em série e

paralelo foi outra grande dificuldade apresentada e aproveitou-se o ensejo para

explicar como essas ligações são feitas. Ao ligarem as pilhas em série e medirem a

tensão encontraram valores pouco superiores a 2,0 V.

132

Figura 4 – Ligação em série Fonte: Arquivo do autor

Figura 5 – Ligação em paralelo Fonte: Arquivo do autor

Como esse valor é superior à tensão de uma pilha, retomou-se a questão

inicial.

Após muito debate, os estudantes concluíram ser necessário medir também o

valor da intensidade da corrente elétrica produzida. Uma resistência de 1,0 Ω foi

ligada à pilha como forma de proteção e foi feita a medida, sendo encontrado um

valor muito baixo. Foi pedido também que medissem a corrente de curto (sem a

resistência), sendo obtido ainda um valor muito baixo e que decaia rapidamente para

zero. Os estudantes concluíram então que a potência transferida por este tipo de

pilha era muito baixa, o que inviabiliza sua utilização comercial. Aproveitou-se essa

atividade para se abordar a questão da resistência interna, da força eletromotriz e da

tensão nos terminais de um gerador.

No final da atividade foi proposta a seguinte questão: se batatas ou maçãs

fossem boas substitutas para os eletrólitos das pilhas, elas deveriam ser utilizadas

com essa finalidade?

Argumentos a favor e contra essa utilização foram apresentados. A favor, o

principal argumento apresentado foi o fato de as batatas ou maçãs não poluírem

como os elementos que compõe os eletrólitos das pilhas convencionais.

Argumentando contra os estudantes levantaram alguns pontos, entre os quais se

destacaram: o aumento da área plantada para suprir essa demanda. Para eles isso

iria produzir mais desmatamento, consequentemente, maior impacto ambiental e a

possibilidade de aumento do preço do produto, que é uma fonte de alimento, devido

ao aumento da demanda: “Os produtores podem optar qual o destino darão para as

133

batatas. Se o preço para produzir energia elétrica fosse maior destinariam para este

fim, caso contrário, destinariam para a alimentação. Deste modo frequentemente

haveria alguma forma de desabastecimento, o que elevaria o preço” (E.3.12.A).

Esta discussão remeteu ao programa do pró-álcool. Alguns estudantes

relataram que seus pais comentaram sobre a falta de álcool nas bombas toda vez

que o preço do açúcar subia no mercado internacional. Comentaram também que o

preço do açúcar ficou muito alto apesar do aumento das plantações.

4.6.2 2ª e 3ª Atividades: Circuitos RC e Leis de Kirchoff

A segunda e terceira atividades do segundo eixo trataram dos circuitos RC

(resistor-capacitor) e dos circuitos em malha. Essas atividades apresentaram roteiros

mais estruturados. Na atividade sobre circuitos RC foi utilizado um dispositivo de

coleta automática de dados (Figura 6). Permitir aos estudantes contato com recursos

mais modernos de coleta de dados em um laboratório foi um dos objetivos dessa

atividade. Outro objetivo foi propiciar um melhor entendimento do funcionamento e

aplicações desse acumulador de cargas.

Figura 6 – Montagem do circuito RC Fonte: Arquivo do autor

Na atividade sobre circuitos em malha, buscou-se reforçar alguns

procedimentos trabalhados anteriormente, tais como a maneira correta de associar

134

um voltímetro e um amperímetro e também propiciar um melhor entendimento das

Leis de Kirchoff.

4.6.3 4ª Atividade: Células Fotovoltaicas

Essa atividade foi iniciada com a apresentação de módulos de células

fotovoltaicas utilizadas na construção dos painéis solares. Em seguida foi medida a

tensão e a corrente produzida por esses módulos devido à incidência de luz. Essa

fase de demonstração foi qualitativa e realizada dentro do laboratório. A variação da

incidência luminosa foi feita cobrindo e descobrindo a célula com um papel opaco.

Chamou a atenção, durante essa apresentação, o fato de alguns estudantes

julgarem que o funcionamento dos painéis fotovoltaicos fosse o mesmo dos

coletores solares. Esclarecidas as diferenças propôs-se a seguinte questão para os

estudantes: Qual deve ser o valor da área de um painel fotovoltaico para que ele

seja capaz de alimentar um motor de 360 W – 120 V? (Esses dados correspondem

ao motor de um liquidificador doméstico).

Os estudantes foram informados que teriam acesso a dois modelos de células

fotovoltaicas: a primeira, de cor azul, de dimensões (16,0 x 16,0) cm e a segunda,

preta, de dimensões (8,0 x 8,0) cm e também a fragmentos de células do primeiro

modelo. Eles deveriam fazer o planejamento das ações e executar todos os

procedimentos para resolver a questão. Deveriam também informar ao professor

quais seriam os materiais e equipamentos que seriam necessários.

Figura 7 – Fragmentos de célula fotovoltaica Fonte: Arquivo do autor

Figura 8 – Célula fotovoltaica azul Fonte: Arquivo do autor

135

Figura 9 – Célula Fotovoltaica preta Fonte: Arquivo do autor

Os estudantes inicialmente debateram entre si procurando determinar que

grandezas físicas e seus respectivos valores precisariam ser determinadas para

solucionar o problema. Após concluírem que as grandezas fundamentais eram a

intensidade da corrente e a tensão eles informaram que necessitavam de um

multímetro e de fios de ligação. De posse do material saíram do laboratório em

busca de um local ensolarado para iniciarem, então, as medidas da corrente de curto

e da tensão.

Os alunos verificaram que o primeiro modelo de célula forneceu uma corrente

de curto máxima de 100 mA e uma tensão máxima de 5,0 V. O segundo modelo

forneceu uma corrente de curto máxima de 1,0 A e uma tensão máxima de 0,5 V.

Figura 10 – Experimento com células Fonte: Arquivo do autor

Figura 11 – Medida da tensão Fonte: Arquivo do autor

136

Figura 12 – Ligação em paralelo Fonte: Arquivo do autor

Estes valores são aproximados e variaram ligeiramente de um grupo para

outro. Com os fragmentos observaram que o valor da corrente de curto variava com

o tamanho, porém, o valor da tensão mantinha-se o mesmo. Concluíram então que a

potência de cada célula era de 0,5 W e que deveriam fazer uma associação mista de

células para obter a tensão e a corrente necessárias para fazer funcionar o motor.

Utilizando o primeiro modelo de células deveriam fazer 30 conjuntos contendo

24 células ligadas em série. Estes conjuntos deveriam ser associados em paralelo.

Assim, determinaram que seriam necessárias, em média, 720 células. Calcularam a

área de uma célula e assim determinaram a área do painel, obtendo como resultado

aproximado 5,0 m2.

Após calcularem o tamanho da placa, os estudantes indagaram sobre o custo

para se montar tal placa. Dados da época, obtidos através de pesquisa na internet,

indicavam que uma placa fotovoltaica de 100 W, pronta para uso, custava em torno

de R$ 2.000,00. Ressaltou-se a necessidade de se usar uma bateria por ser

necessário acumular carga durante o dia para se utilizar à noite. Falou-se também

da necessidade de se utilizar um inversor de carga, uma vez que a tensão da placa

é contínua e a maioria dos aparelhos eletrodomésticos funciona com corrente

alternada. Dados obtidos na internet indicavam que na época o preço médio desses

dois componentes era aproximadamente R$ 500,00.

De posse destes valores iniciou-se uma discussão sobre a viabilidade

econômica da utilização dos painéis para se gerar energia. Os estudantes

concluíram que este é um recurso a ser utilizado em locais onde não existe rede

elétrica instalada ou como auxiliar na produção de energia onde a rede já existe.

Dado o custo calculado concluíram que abastecer uma casa de padrão médio

137

apenas com energia de células fotovoltaicas exigiria um investimento elevadíssimo,

dificultando que usuários particulares tomassem essa iniciativa.

4.6.4 5ª Atividade: Introdução ao Eletromagnetismo

Utilizou-se essa atividade para discutir a influência que a sociedade exerce no

desenvolvimento da Ciência e também como as próprias crenças e valores pessoais

dos cientistas interferem em suas observações e na produção do conhecimento

científico. Outro ponto abordado foi como a divulgação científica se apoia em alguns

relatos, muitas vezes sem fundamentos, para criar mitos que não correspondem à

verdade. Na busca de aproximar a Ciência das pessoas comuns acabam

banalizando alguns eventos e mitificando ou desmerecendo a imagem de alguns

cientistas. Referimos, por exemplo, aqui a mitos como o da maçã caindo na cabeça

de Newton e as esferas soltas por Galileu do alto da Torre de Pisa.

Nesse trabalho abordou-se a experiência realizada por Oersted, considerada

por alguns historiadores da Ciência como o marco inicial do Eletromagnetismo.

Alguns livros didáticos de ensino médio costumam atribuir essa descoberta a um

acaso. Mencionam que os cientistas, até então, julgavam que a eletricidade e o

magnetismo eram áreas distintas e não relacionadas e que Oersted durante uma

aula em que fazia medições elétricas observou, por acaso, que uma bússola próxima

ao circuito defletia quando da passagem de corrente.

Elaborou-se um texto a partir do artigo: Experiências sobre o efeito do conflito

elétrico sobre a agulha magnética, escrito por Hans Christian Oersted e cuja

tradução foi publicada no Caderno de História e Filosofia da Ciência (1986). Nele

Oersted relata o percurso de sua pesquisa até a referida experiência. Fez-se um

debate com os estudantes, mediado pelas seguintes questões:

a) Crenças e valores pessoais dos cientistas ou da sociedade têm influência

no desenvolvimento científico?

b) Até que ponto, por “mero acaso”, um cientista “descobre” uma teoria

científica relevante?

138

Durante o debate foi possível peceber que para os estudantes as crenças e

valores pessoais dos cientistas ou da sociedade influenciam no desenvolvimento

científico e não se “descobre” uma teoria ou lei por acaso. Para eles é necessário

que se tenha conhecimento do assunto, que se tenha um olhar diferenciado para a

experimentação para poder observar fenômenos que são relevantes. Segundo eles

o que pode ocorrer são fatos que contrariam o que se esperava, levando à

necessidade de se densenvolver uma nova explicação, demandando a elaboração

de uma nova teoria ou de aperfeiçoamentos nas existentes. Nesse fato se apoiaria o

caráter do inesperado.

“Quando um cientista se propõe a pesquisar sobre determinado

assunto, seu trabalho é fundamentado, principalmente, em

teorias científicas pré-existentes. No entanto, existem outros

fatores que podem influenciar esta pesquisa, tais como crenças

religiosas e valores pessoais” (E.10.12.A).

“Na verdade não é que a teoria seja descoberta por acaso. O

que acontece é que, muitas vezes, um fato relevante pode

ocorrer de maneira inesperada e este fato vira objeto de

pesquisa, até que, por fim, se desenvolva (e não se descubra)

uma nova teoria científica”(E.10.12.A).

“Sobre a influência dos valores pessoais e crenças dos cientistas

no desenvolvimento científico, há um envolvimento emocional do

pesquisador com seu tema de investigação. Os valores pessoais

fazem parte da vida humana e da personalidade do pesquisador

e podem influenciar no andamento da pesquisa” (E.7.12.B).

“De acordo com um livro publicado nos EUA (Serendipity-

Accidental discoveries in science) o termo “serendipidade” foi

empregado pela primeira vez para designar o dom de achar

coisas valiosas ou agradáveis não procuradas.... Mas ideias não

caem do céu como se viessem do nada. Há sempre um

componente aleatório no processo de descoberta e as pessoas

devem estar atentas a todo instante para reconhecer uma coisa

nova. Mas, fundamentalmente, tanto na técnica,quanto na

139

ciência é necessário ter uma grande familiaridade com o

assunto. As vezes, coisas banais podem fazer toda diferença

para a mente preparada. Como disse Pauster ‘o acaso só

favorece a mente preparada’” (E.11.12.A).

Os estudantes relataram que em outras momentos de sua vida acadêmica,

seja nas aulas de Ciências ou de Filosofia, esse assunto já havia sido abordado.

Porém, acharam interessante ler um texto produzido pelo próprio cientista que fez

uma descoberta importante, relatando também como ela foi divulgada, gerando

diferentes versões do fato. Os estudantes comentaram que a leitura foi

enriquecedora.

Em seguida fez-se uma aula demonstrativa na qual se abordou tal

experiência, o campo magnético e as linhas de indução de diferentes ímãs e a força

magnética em um fio retilíneo. Durante a demonstração foi pedido aos estudantes

que:

a) analisassem as linhas de indução do campo magnético de diferentes ímãs;

b) determinassem os polos de um ímã através de sua orientação geográfica;

c) determinassem os polos de um ímã através da interação com outro ímã;

d) analisassem o campo magnético produzido por uma corrente contínua;

e) analisassem a força magnética exercida em um fio condutor percorrido por

uma corrente contínua.

Foi possível perceber durante as demonstrações que os estudantes ficaram

muito mais atentos, pedindo para simular diferentes situações e buscando verificar

se as previsões teóricas a respeito do campo magnético de um fio retilíneo eram

possíveis de serem observadas.

No final da aula foi proposto a eles que determinassem o valor do campo

magnético de um ímã a partir da força magnética exercida em um fio retilíneo. Eles

deveriam planejar todo o experimento e executar, apresentando a fundamentação

teórica, os cálculos e a análise dos resultados.

140

Em todas as turmas o planejamento do experimento foi iniciado nos grupos

mas, rapidamente, transformou-se em uma discussão geral. Como eles já tinham

visto o efeito da força magnética na “gangorra” (Figura 13), durante as

demonstrações, logo pensaram em utilizá-la para solucinar o problema. Identificaram

imediatamente que deveriam medir a intensidade da corrente no fio e o seu

comprimento.

Figura 13 – “Gangorra eletromagnética” Fonte: Arquivo do autor

Estabeleceu-se uma discussão quanto ao comprimento a ser medido: apenas

o trecho reto inferior da gangorra ou todo o “U”. Eles passaram a avaliar e discutir

entre si sobre como era a força magnética em cada parte do gangorra e qual era o

seu efeito. Após esta discussão concluiram que deveria ser apenas na parte inferior

da gangorra.

Outro ponto importante da atividade era como medir o ângulo que a gangorra

fazia com a vertical sob a ação da força magnética. Resolveram que iriam fotografar

o experimento e medir o ângulo na imagem reproduzida em um computador. Desta

forma aplicando as condições de equilíbrio resolveriam o problema. Executaram todo

141

o procedimento na sala de aula e efetuaram os cálculos em um horário extraclasse,

apresentando os resultados obtidos na aula seguinte. Alguns resultados mostraram-

se muito discrepantes. Como os valores dos dados coletados por eles eram muito

próximos, estranhou-se essa diferença. Na verificação dos cálculos foi possível

observar que alguns estudantes não estavam interpretando corretamente o ângulo

que aparece na equação:

F=ilB senϴ

Os estudantes consideraram ϴ como sendo o ângulo medido com a vertical.

Esclarecida essa dúvida os estudantes refizeram os cálculos obtendo valores

próximos aos dos demais.

4.6.5 6ª Atividade: Indução Eletromagnética

Esta atividade foi proposta tendo como objetivos propiciar ao estudante o

entendimento da geração de corrente elétrica no processo de indução e o

entendimento do seu papel no funcionamento das diferentes usinas geradores de

energia elétrica (hidrelétricas, eólicas, termo nucleares, térmicas etc.). Nela também

foi trabalhada a noção do fluxo magnético e sua importância no contexto da Lei de

Faraday. Utilizando duas bobinas de Helmholtz criou-se no espaço entre elas um

campo magnético uniforme. Variando a intensidade da corrente que alimentava as

bobinas fazia-se variar a intensidade desse campo. Na região entre as Bobinas de

Helmholtz havia outra pequena bobina ligada apenas a um miliamperímetro. Pediu-

se que os estudantes planejassem e executassem ações que fariam surgir na

bobina central uma corrente elétrica induzida. Após essa etapa foi feita uma

discussão de forma a confrontar as ideias propostas com a teoria, sistematizando o

conhecimento. Eles deveriam também responder as seguintes questões:

a) É possível colocar um motor elétrico para fazer girar uma bobina dentro de

um campo magnético e utilizar somente a energia elétrica produzida na

bobina para alimentar o motor? Explique.

142

b) Em uma hidrelétrica, qual é o papel desempenhado pela água na

produção de energia? Em outras usinas o que desempenha esse papel?

c) Podemos considerar que as hidrelétricas são fontes renováveis de

energia? E fontes limpas? Justifique.

As respostas para a primeira questão indicaram a não possibilidade de se

alimentar um motor com a energia proveniente de um gerador acoplado a ele. O

principal argumento apresentado pelos estudantes refere-se ao fato da intensidade

da corrente gerada ser muito menor que a necessária para girar o motor, o que

implica que a potência do gerador é menor que a do motor. Segundo eles isto se

deve a resistências internas existentes tanto no motor quando no gerador, além de

outras resistências de origem mecânica.

Segundo o estudante E.11.13: “Como existem resistências internas no

gerador e no motor, a corrente elétrica produzida é relativamente baixa. Esta

resistência interna também converte parte da energia gerada em calor, reduzindo a

produção de energia mecânica”.

Para o estudante E.5.12.B: “No circuito existe dissipação de energia elétrica

em forma de calor, logo a quantidade de energia elétrica que é convertida em

mecânica é menor que a necessária para tocar o motor”.

Como resposta para a segunda pergunta os estudantes em geral apontaram

que o papel da água é produzir a força necessária para movimentar a turbina, gerar

o torque para que a turbina gire, transferir energia cinética para a turbina que irá

movimentar o gerador.

Segundo o estudante E.3.13: “Em usinas hidrelétricas a água desempenha

um papel de extrema importância, pois passa pela turbina onde a energia cinética é

transformada em mecânica de rotação, que no gerador é transformada em elétrica.

Nas usinas eólicas, o vento faz este papel. Nas termoelétricas é o vapor de água”.

Para o estudante E.7.13: “A água produz um torque na turbina que ao girar

faz o gerador girar. Com isto é produzida uma variação de fluxo magnético, havendo

143

assim a produção de corrente elétrica induzida. O vento e o vapor de água podem

ser usados com esta finalidade”.

As respostas dadas para a última pergunta mostram que os estudantes

diferenciam energia limpa de renovável, considerando as hidrelétricas como fontes

de energia renovável.

Para o estudante E.6.13: “Hidrelétricas podem ser consideradas fontes de

energia renováveis, pois os lugares em que elas são construídas há abundância de

água e elevado índice de precipitação. Não são consideradas energia limpa, pois

para sua construção é necessário promover um desmatamento muito grande da

área, além de provocar a destruição da fauna”.

Segundo o estudante E.5.12.A: “A energia produzida pelas hidrelétricas pode

ser considerada como energia renovável, já que utiliza um recurso renovável, a

água. Porém, não é uma energia limpa, pois há uma série de impactos ambientais

produzidos durante e após a implementação da usina”.

4.6.6 Análise dos Resultados das Atividades do Segundo Eixo

Consideramos que as atividades desse eixo foram conduzidas de forma a

aproximar, em vários pontos, as atividades de laboratório didático das atividades

desenvolvidas em uma pesquisa autêntica. Exemplificam essa aproximação o fato

de se possibilitar aos dos estudantes selecionar as variáveis a serem analisadas e

escolher os procedimentos a serem realizados, utilizar equipamentos mais modernos

de coleta e análise dos dados, trabalhar em grupo, trocar informações com a

comunidade representada pelos demais grupos, buscar informações e

conhecimentos já consolidados na forma de teorias e leis, fazer a comunicação de

resultados através dos relatórios.

As atividades desse eixo fizeram também com que os alunos mobilizassem

habilidades e competências propostas no perfil dos formandos, atendendo os

documentos oficiais citados.

Por não possuírem roteiros pré-definidos, nos experimentos de pilhas e das

células fotovoltaicas os estudantes tiveram que definir os instrumentos que seriam

144

necessários, os procedimentos a serem seguidos, os dados que iriam coletar e

posteriormente executar as ações planejadas. De posse dos dados tiveram que

interpretá-los para, com o suporte teórico, resolver a questão proposta. Ao fazerem

isto com êxito, consideramos que eles demonstraram domínio das habilidades

“projetar e conduzir experimentos e interpretar resultados” e “organizar, descrever,

arranjar e interpretar resultados experimentais” previstas nos pareceres CNE/CES

1362/2001 e 1303/2001. Feitos os cálculos da área do painel os estudantes

quiseram saber qual era o custo para se montar tal placa. Essa preocupação aponta

para a mobilização da habilidade de avaliar a viabilidade econômica de projetos de

engenharia (Parecer CNE/CES 1.362/2001) e de conhecer aspectos relevantes de

administração, de organização industrial e de relações econômicas (Parecer

CNE/CES 1.303/2001).

A elaboração do relatório e os debates promovidos no laboratório visaram

desenvolver nos estudantes a capacidade de comunicar-se eficientemente nas

formas escrita, oral e gráfica, sendo que a análise dos relatórios e dos debates

aponta para o desenvolvimento desta habilidade.

Por fim, as conclusões dos estudantes, apresentadas nos relatórios e

debates, indicam uma preocupação não só com a viabilidade técnica, mas também

com a viabilidade econômica e social do uso de diferentes fontes de energia (pilhas,

placas fotovoltaicas, álcool etc.). Assim, como consideraram os problemas de se

utilizar fontes de alimento como fontes de energia, propõem que alimentar uma

escola ou um hospital utilizando somente placas fotovoltaicas exige uma instalação

cujo custo financeiro é muito elevado, pois a área a ser coberta é muito grande.

Consideraram também que isto implicaria em desmatar uma grande área ou impedir

que extensas áreas verdes recebam luz solar direta, o que provocaria alteração no

ecossistema local. Desse modo, a energia fotovoltaica perderia uma característica

importante, que é o de ser uma forma “limpa”. Ponderaram que esta forma de

produção de energia deveria se feita aproveitando coberturas de edificações que

possuem uma grande área construída. Concluíram, por fim, que essas fontes de

energia devem ser usadas em conjunto com outras fontes, o que aponta para uma

preocupação com os impactos das atividades da Engenharia e da Ciência em geral

no contexto social e ambiental.

145

4.7 3º Eixo: Atividade Aberta

Propusemos aos estudantes uma questão aberta, apresentada na segunda

semana de aula. Eles foram divididos em grupos e cada grupo recebeu um cubo de

silicone azul, opaco, de aproximadamente 5 cm de aresta (Figura 14) dentro do qual

havia uma peça metálica maciça que poderia diferir, de grupo para grupo, em forma

e/ou material.

A tarefa dos alunos era determinar qual era a forma e de que material era

constituída a peça. Para tanto, eles poderiam adotar qualquer procedimento, exceto

abrir o silicone. Cada grupo recebeu um pequeno caderno (Figura 15) onde

deveriam registrar os procedimentos, as pesquisas e os resultados obtidos. Como

eles tinham o semestre letivo para solucionar o problema, esse caderno funcionaria

como um diário de bordo.

Figura 14 – Cubo de silicone azul Fonte: Arquivo do autor

Figura 15 – Diário de bordo utilizado pelos grupos Fonte: Arquivo do autor

Diversas foram nossas preocupações ao lidar com uma questão aberta como

esta, com destaque para a preocupação com o engajamento dos estudantes na

atividade e o nível de dispersão que poderia ocorrer. Foi possível observar que

houve um grande engajamento dos estudantes com a atividade. Ao receberem o

cubo tentaram imediatamente, através do tato, descobrir qual era a forma do objeto.

Como não obtiveram sucesso começaram a discutir quais seriam as grandezas

(variáveis) que eles deveriam descobrir para solucionar o problema.

Durante essa fase e em outros momentos do curso foi possível observar que

muitos estudantes não estavam acostumados com esse tipo de atividade e por isso

146

esperavam que o professor, em algum momento, diria como resolver o problema.

Frequentemente indagavam: “Durante o curso nós vamos aprender como resolver o

problema?”.

Indícios do engajamento dos estudantes na atividade aparecem em falas

como: “Meu chefe pediu para eu tentar arrumar um cubo desses para ele. Ele é fã de

quebra-cabeças” (E.1.12.B); e “Passei o dia de domingo com meu namorado

discutindo e tentando resolver a questão” (E.6.12.A).

Os estudantes relataram que estudantes de outras turmas e períodos, após

tomarem conhecimento da atividade, manifestaram o interesse em fazer a disciplina

para terem oportunidade de participarem deste tipo de atividade. Várias vezes, após

o término das aulas os estudantes permaneceram no laboratório discutindo com o

professor sobre possíveis soluções para a questão.

Esses relatos mostram que os estudantes estavam lidando com a atividade

em horários extraclasse e em locais externos à sala de aula e até mesmo fora da

escola, o que são fortes indicativos de engajamento e comprometimento com a

atividade proposta.

Para solucionar o problema os estudantes decidiram que precisariam saber a

densidade do silicone e do bloco que lhes foi fornecido. Um pedaço de silicone puro

foi-lhes entregue. Utilizando um Vaso de Pisane, uma proveta e uma balança

determinaram esses valores. Para saber a densidade da peça inserida no silicone

concluíram que necessitavam determinar seu volume.

Houve então um período de estagnação das ações, em parte devido às

exigências das demais disciplinas que eles estavam cursando, em parte devido à

interrupção das aulas durante o período de férias escolares. Entretanto, um terceiro

fator foi, para nós, mais preponderante: dado o elevado grau de dificuldade da

atividade, em vários momentos os estudantes demonstraram uma atitude passiva,

aguardando o momento, “que certamente viria”, em que o professor daria as pistas

para se resolver o problema.

147

Após o retorno das atividades letivas a estudante E.6.12 apresentou uma

possível solução para se determinar a forma e o volume da peça: “Meu namorado,

que é técnico em radiologia, sugeriu que nós devemos fazer um raio X do cubo”.

Os estudantes questionaram se isto era permitido, sendo então informados

que sim, uma vez que o cubo não seria aberto. Porém, foi esclarecido que ao

utilizarem este tipo de recurso, deveriam estudar sobre o funcionamento do raio X e

colocar no diário de bordo um texto explicativo sobre o mesmo. Esta proposta foi

logo acolhida pelos demais grupos da turma.

Na outra turma surgiram duas outras tentativas de se determinar de que

material era feito a peça: 1a – Determinar se o material era ou não ferromagnético; 2a

– Determinar a resistividade do material.

Porém, consideraram que determinar se o material era ou não ferromagnético

iria acrescentar pouco na solução do problema, pois mesmo de posse desta

informação ficariam com diversas opções. Consideraram também que a

determinação da resistividade era importante, pois poderiam consultar uma tabela e

descobrir de que era feita a peça. Introduziram então finas agulhas metálicas no

cubo até tocar a peça, medindo com um ohmímetro o valor da resistência elétrica.

Após várias tentativas, os alunos não conseguiram determinar o valor da

resistividade por não conhecerem o comprimento e a área da secção reta do

condutor.

Ao introduzirem as agulhas no silicone surgiu a ideia de mapear a forma da

peça introduzindo uma série de outras agulhas metálicas perpendicularmente a cada

face do cubo. Embora um grupo tenha obtido a forma aproximada da peça, a medida

das dimensões possuía uma imprecisão muito grande o que, segundo eles, dificultou

a determinação do tipo de material.

Quando os grupos da segunda turma tomaram conhecimento do sucesso dos

outros grupos utilizando o raio X, optaram por também realizar este procedimento.

As figuras 25A, 25B e 25C mostram alguns resultados das chapas de raio X.

148

Figura 16A – Raio X (G.2.12.A) Fonte: Arquivo do autor

Figura 16B – Raio X (G.3.12.A) Fonte: Arquivo do autor

Figura 16C – Raio X (G.3.12B) Fonte: Arquivo do autor

Uma vez que o raio X oferece uma imagem em duas dimensões, os

estudantes passaram então a discutir quantas chapas seriam necessárias para se

determinar a forma da peça. Por não terem certeza de que a peça estaria alinhada

com as faces do cubo, concluíram que seriam necessárias no mínimo três chapas.

149

Outro ponto de discussão que surgiu referiu-se ao tamanho real da peça.

Uma vez que a imagem obtida por meio do raio X não necessariamente seria do

tamanho da peça, teriam que criar uma escala para determinar seu tamanho real.

Quatro grupos optaram por fazer chapas em aparelhos mais sofisticados e que já

apresentavam as medidas e as escalas. Os outros grupos optaram por inserir no

cubo uma agulha metálica de comprimento conhecido e usar sua imagem como

parâmetro na construção da escala (Figuras 26A e 26B).

Figura 17A – Raio X (G.4.12.B) Fonte: Arquivo do autor

Figura 17B – Raio X (G.2.12.B) Fonte: Arquivo do autor

Após a obtenção das imagens feitas no raio X os estudantes fizeram os

cálculos das densidades das peças para determinar de que material eram feitas. O

primeiro grupo, ao concluir os cálculos, obteve o valor 5,9 g/cm3. Ao consultar a

tabela periódica perceberam esta densidade corresponde ao Gálio. Ao

apresentarem os resultados ao professor consideraram que deveria haver algum

erro nos cálculos. Quando indagados porquê, argumentaram que o preço de

algumas gramas de Gálio era elevado, considerando a atividade a que se destinava.

Argumentaram também que por ter ponto de fusão baixo, em torno de 27 oC, em um

dia mais quente a peça poderia fundir, atrapalhando a atividade.

Frente à concordância do professor, os estudantes passaram a refletir sobre

as possíveis fontes de erro nos cálculos. Concluíram que poderia ser a imprecisão

da balança e da proveta. Refizeram as medidas utilizando equipamentos do

laboratório de Química Analítica, obtendo como resultado uma densidade igual a 8,2

g/cm3. Ao consultarem a tabela de densidades não encontram nenhum metal que

tivesse essa densidade. Ao fazerem a propagação dos erros concluíram que a

densidade era (8,2 ± 0,6)𝑔

𝑐𝑚3. Este resultado apontou para metais cuja densidade

150

estivesse entre 7,6 e 8,8 𝑔

𝑐𝑚3. Os membros do grupo ficaram em dúvida entre o cobre

e o ferro. Decidiram então utilizar outro parâmetro: o comportamento magnético.

Aproximando um ímã forte do cubo perceberam que a peça não era atraída.

Concluíram, assim, que a peça era de cobre, metal não ferromagnético, cuja

densidade é 8,8 𝑔

𝑐𝑚3. Outros grupos, por terem participado das discussões,

adotaram os mesmos procedimentos. Obtiveram como resultados densidades iguais

a (7,3 ± 0,8)𝑔

𝑐𝑚3, (8,2 ± 0,5)𝑔

𝑐𝑚3, (7 ± 1)𝑔

𝑐𝑚3 e (6,5 ± 0,5)𝑔

𝑐𝑚3. Como os cubos foram

atraídos pelo ímã, concluíram que suas peças eram feitas de ferro.

Um grupo que obteve como resultado uma densidade igual a (3,6 ± 0,6)𝑔

𝑐𝑚3

concluiu tratar-se de uma peça de alumina. Analisando as imagens do raio X, esse

grupo já havia concluído tratar-se de um metal menos denso que os demais.

Argumentaram que na imagem do raio X a peça apresentou-se mais clara (menos

nítida) que as dos demais grupos. Outro grupo obteve o valor igual a(3,3 ± 0,8)𝑔

𝑐𝑚3 e

também concluiu que a peça era de alumínio.

O último grupo obteve o valor (9,5 ± 0,9)𝑔

𝑐𝑚3. Selecionaram os metais cujas

densidades encontravam-se dentro desta faixa e excluíram o bismuto, nióbio,

polônio e prata, devido à sua escassez ou devido ao custo alto para produção do

objeto, concluindo se tratar de um cone de cobre.

4.7.1 Análise dos Resultados da Atividade Aberta

Diversos autores como Rodrigues e Borges (2008), Munford e Lima (2007),

Chinn e Malhotra (2002), Gil-Pérez e Valdés-Castro (1996) e Ventura e Nascimento

(1992) apontam as atividades abertas como aquelas que têm maior potencial no

desenvolvimento de competências e habilidades necessárias para a formação de um

profissional crítico, participativo, cooperativo e com grande capacidade de buscar

informações de forma autônoma, além de serem as que mais se aproximam de uma

pesquisa autêntica. A análise do comportamento dos estudantes durante a atividade

que propusemos e a forma como eles a resolveram e processaram os resultados

são coerentes com a visão desses autores. Nessa atividade foi possível também

151

observar que os estudantes mobilizaram diversas competências e habilidades

presentes nos documentos oficiais que tratam do perfil dos formandos.

Os dados que compõem essa análise foram obtidos da observação direta dos

estudantes durante as aulas, registradas no diário de bordo do pesquisador, e do

diário de bordo dos estudantes.

Ao equacionarem o problema e ao valerem-se do aparelho de raio X, balanças

de precisão, provetas etc., consideramos que mobilizaram as seguintes

competências:

a) aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e

instrumentais à engenharia;

b) projetar e conduzir experimentos e interpretar resultados;

c) identificar, formular e resolver problemas de engenharia.

O desenvolvimento do trabalho em si, que foi em grupo, e o fato de necessitarem

buscar informações em outras áreas, como a radiologia, para solucionarem o

problema indica que mobilizaram as seguintes competências:

a) comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica;

b) atuar em equipes multidisciplinares.

Ao selecionarem os materiais que poderiam constituir a peça usando como

um dos critérios de exclusão o custo financeiro de determinados metais indica que

fizeram uma avaliação da viabilidade econômica de um determinado projeto.

A aproximação do experimento didático da pesquisa autêntica foi feita quando

se permitiu que os estudantes coordenassem modelos teóricos com vários conjuntos

de dados complexos, parcialmente conflitantes e buscassem consistência global na

solução do problema. Os métodos que utilizaram eram parcialmente carregados de

teoria (conceitos de densidade, massa específica, raio X etc.). Durante o trabalho

tiveram que racionalmente e regularmente descartar dados anômalos e refazer

152

medidas. Utilizaram múltiplas formas de argumentos aceitáveis, abrangendo

aspectos econômicos e científicos.

Os estudantes construiram o conhecimento em grupos colaborativos dentro

da própria turma e com pessoas e grupos não pertencentes a ela. Durante todo o

trabalho fizeram a seleção das variáveis a serem investigadas e dos procedimentos

necessários para medí-las. Para a obtenção do tamanho real da peça e do material

que eram feitas, utlizaram diferentes formas de controle (propriedades magnéticas,

escala comparativa com agulha etc.). Por fim, alguns grupos basearam-se no

relatório de outros grupos para obter informaçãos necessárias para a solução da

questão que lhes foi proposta.

4.8 Análise dos Resultados da Intervenção sob a Perspectiva do Enfoque CTS

e da Alfabetização Científica e Tecnológica Ampliada

Ao se planejar uma atividade ou um curso com base no enfoque CTS busca-

se alfatetizar cientificamente os estudantes. Tomamos como referência os objetivos

apontados por Norris e Philips (2003 apud BOCHECO, 2011), objetivos coerentes

com uma Alfabetização Científica e Tecnológica Ampliada, consideramos que foram

contemplados nos eixos apresentados. Tanto no planejamento quando na

implementação das atividades houve a preocupação de que os aspectos do

conhecimento científico estivessem presentes e fossem trabalhados com uma

profundidade compatível com uma disciplina de um curso superior da área de

ciências exatas. Consideramos assim que os objetivos de 1 a 6 foram trabalhados e

alcançados pelos estudantes, objetivos esses que estão mais associados à Ciência

e Tecnologia.

O desenvolvimento das competências e habilidades associadas a esses

objetivos proporcionam uma Alfabetização Científica que não é necessariamente

ampliada. Segundo Linsigen e Bazzo (2002) em qualquer um dos novos modelos de

produção essas são competências que se espera dos formandos. Para que a

alfabetização seja ampliada é necessário que os aspectos sociais sejam

incorporados a esses objetivos. O entendimento que o estudante tem sobre a

interferência que o desenvolvimento científico e tecnológico produz na sociedade e

153

como esse conhecimento é utilizado é o ponto de destaque da abordagem CTS.

Entende-se que na lista anteriormente apresentada esses objetivos estão

enumerados de 6 a 11. Principalmente no segundo eixo, as atividades permitiram

esse tipo de abordagem. As respostas dadas pelos estudantes, quer seja nos

debates ou nos relatórios, apontam que esses objetivos foram efetivamente

trabalhados.

Aspectos fundamentais presentes na pesquisa-ação e em uma Alfabetização

Científica ampliada, que a exemplo da Alfabetização Crítica proposta por Paulo

Freire, são a tomada de consciência e a conscientização. Entendemos que, assim

como as competências e habilidades avaliadas, o que identificamos nas falas dos

estudantes, nas respostas e questionamentos apresentadas nos debates e nos

relatórios são indícios de uma conscientização. Entendemos também que a

conscientização se dá em um processo contínuo, na mudança de uma consciência

ingênua para uma consciência crítica. Esse processo teve inicio na apresentação do

curso, quando os estudantes tomaram conhecimento da proposta, particiaram do

processo decisório sobe a forma de apresentação dos resultados e posterior

avalição. Teve continuidade durante todo o curso e se fez presente nas contínuas

discussões e oportunidades de tomada de decisão por parte dos estudantes.

Cremos, como propõe Freire (1967), que esse é um processo que não se

encerra devendo se estender por todo o período de formação dos estudantes. A

tomada de consciência crítica em um momento permite a percepção de novas

relações que necessitam de nova tomada de consciência.

Quando falamos em tomada de consciência crítica e conscientização, a que

estamos nos referindo? Referimos à conscientização que todas as disciplinas que

compõem o currículo, incluindo a Física Experimental, devem contribuir não apenas

com a transmissão de informação e produção de conhecimentos científicos, mas

também com o desenvolvimento das competências e habilidades que se espera do

formando. Referimos também à conscientização sobre a influência que o

desenvolvimento científico e tecnológico produz na sociedade, sobre a influência

que a sociedade tem no desenvolvimento científico e tecnológico e sobre o papel

154

que os especialistas desempenham nas tomadas de decisão frente a questões que

envolvem a Ciência e a Tecnologia, posição que eles assumirão como profissionais.

Os argumentos apresentados pelos estudantes durante as aulas, nos

relatórios e nos debates, a postura de ouvir e contra argumentar utilizando

informações científicas, sociais e econômicas como anteriormente relatados são

indícios que nos levam a crer que houve uma tomada de consciência crítica.

Para termos um pouco mais de clareza sobre o nível de conscientização

alcançado pelos estudantes durante o período em que cursaram a disciplina

propusemos que eles respondessem um questionário estruturado segundo a escala

Likert. Foram feitas doze afirmativas para as quais eles deveriam se posicionar em

uma escala de concordância como segue:

1) Discordo totalmente.

2) Discordo.

3) Sem opinião.

4) Concordo.

5) Concordo totalmente.

As respostas dos estudantes foram tabuladas e o resultado final foi

apresentado e discutido com eles. Após a apresentação de cada questão os

estudantes tiveram a oportunidade de fazer perguntas e esclarecer alguns pontos e

justificar suas opiniões. Durante as discussões, as falas dos estudantes foram

registradas por um monitor de laboratório, convidado para esse fim. As que

consideramos mais significativas são apresentadas a seguir. Para as turmas de

2012 foi feita uma tabulação do resultado das duas turmas. Para 2013 foi

apresentada a tabulação geral, que é mostrada a seguir. Dos trinta e dois

estudantes que frequentaram as aulas, trinta e um estudantes responderam o

questionário.

155

Gráfico 10 – Respostas da questão 1 do questionário final Fonte: Elaborado pelo autor

Após a apresentação deste resultado houve um grande debate nas turmas,

uma vez que o grupo mostrou-se dividido. Durante esse debate alguns estudantes

argumentaram que discordavam da afirmação, pois vários países, como a Índia e a

China, por exemplo, apresentavam alto nível de desenvolvimento científico-

tecnológico, mas não apresentavam alto índice de desenvolvimento social. Outros

que concordaram com a afirmativa citaram vários países onde isto acontece e

argumentaram, porém, que a forma como a afirmativa foi feita não estava implícito

que o desenvolvimento científico-tecnológico era determinante do desenvolvimento

social. Para eles um pode levar ao outro, sem haver uma ordem pré-determinada.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5

1- Um país que possui um alto nível de desenvolvimento científico-tecnológico possui um

alto nível de desenvolvimento social.

156


Um dos estudantes que discordou dessa afirmação disse que isto dependeria

da principal fonte de riqueza do país. Citou como exemplo países do Oriente Médio,

que são ricos em petróleo, porém não apresentam alto nível de desenvolvimento

científico-tecnológico. Outros estudantes argumentaram que esses países eram uma

exceção e que para a maioria a afirmativa era válida. Argumentaram que essa

exceção se aplicava para países que tinham riquezas naturais, mas que elas não

eram eternas. Por isso, até mesmos esses países deveriam investir no

desenvolvimento científico-tecnológico.

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5

2- O desenvolvimento econômico de um país está atrelado ao seu desenvolvimento científico-

tecnológico.

157


Estudantes que discordaram da afirmativa citaram os textos de energia

trabalhados e outros argumentos como a má distribuição de renda para justificar sua

posição. Para eles não necessariamente os benefícios do desenvolvimento

científico-tecnológico de um país serão usufruídos por todos. Estudantes que

concordaram argumentaram que sabiam disto, mas que para eles mais cedo ou

mais tarde, devido à própria necessidade de mercado, esses benefícios chegarão a

todos.


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3- O desenvolvimento científico-tecnológico de uma sociedade irá, necessariamente, produzir

desenvolvimento social.

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4- O desenvolvimento científico da humanidade pode produzir efeitos negativos que serão, um

dia, solucionados pela própria ciência.

158

Apenas um dos estudantes que disse não ter tido opinião formada se

manifestou. Segundo ele, esta é uma questão difícil de ser analisada, pois a Ciência

e a Tecnologia geram benefícios e malefícios. Para corrigir esses malefícios,

produzem novos benefícios e outros malefícios, gerando um ciclo sem fim. Os

demais estudantes da turma pareceram concordar com essa visão ou decidiram não

se manifestar.


Nenhum estudante se manifestou quanto a esse resultado.


0

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5- Apenas as pessoas ligadas diretamente com a ciência (cientistas, engenheiros, professores, técnicos) devem decidir sobre os rumos do

desenvolvimento científico.

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1 2 3 4 5

6- A Ciência influencia nas questões sociais.

159

Nenhum estudante se manifestou quanto a esse resultado.


Um estudante alegou que para ele não seria a sociedade como um todo que

influencia no desenvolvimento científico e sim os setores ligados às religiões. Alguns

estudantes discordaram dessa visão, argumentando que havia outros setores que

influenciavam, como o setor político através de leis que acabavam atendendo a

interesses de outros setores como a indústria, a agricultura etc., além das próprias

indústrias ao financiar uma determinada pesquisa.


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7- A sociedade influencia no desenvolvimento científico.

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8- A experimentação (ou observação) é o primeiro passo na elaboração de uma nova

teoria.

160

Em todas as turmas houve certa polêmica a respeito da afirmativa. Alguns

estudantes argumentaram que para eles toda observação científica implica em um

olhar que já vem carregado de teoria. Logo, a teoria viria primeiro. Outros alunos, por

sua vez, argumentaram que não necessariamente existia uma teoria e sim um

conhecimento popular. Quando resultados diferentes do esperado eram

encontrados, fazia-se necessário desenvolver uma teoria para explicá-los. Embora

alguns alunos continuassem discordando e outros concordando com a afirmativa,

chegaram a um consenso que haveria um certo conhecimento inicial que orientou as

observações, que por sua fez contribuiu para a produção de uma teoria.


Alguns estudantes que discordaram da afirmativa argumentaram que essa

não deve ser a finalidade da Física Experimental. Citaram como exemplo a própria

disciplina que não se pautou nesse objetivo. Argumentaram também que na própria

estrutura da instituição, conteúdos abordados na Física Experimental foram

ensinados no semestre anterior na Física Geral I. Estudantes que discordaram

argumentaram que para eles deveria haver uma certa simultaneidade das duas

disciplinas e que essa não deve ser a única finalidade, mas deve ser uma finalidade

do ensino experimental. Citaram como exemplo alguns tópicos, como momento de

0

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1 2 3 4 5

9- As aulas experimentais de Física têm como finalidade facilitar o aprendizado da Física Teórica.

161

inércia, força de atrito, associações em série e paralelo e indução eletromagnética

que foram melhor compreendidos por eles depois da atividade experimental.


Os estudantes consideraram que as opiniões já haviam sido expressas na

discussão anterior.


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10- As aulas experimentais de Física auxiliam no aprendizado da Física Teórica.

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11- As experiências realizadas nas aulas de Física Experimental devem seguir um cronograma

coerente com as aulas de FísicaTeórica.

162

Os estudantes consideraram que as opiniões já haviam sido expressas na

discussão da questão 10.


Dois estudantes argumentaram que marcaram não ter opinião porque não

sabiam quais eram essas competências e habilidades. Outros estudantes lembraram

que o professor havia apresentado essas competências e habilidades em uma das

primeiras aulas de Física Experimental. Alguns estudantes que concordaram,

disseram que algumas competências e habilidades não foram contempladas, mas

que outras foram trabalhadas.

As ações, os questionamentos e as respostas dos estudantes ao longo do

curso, aliadas as respostas apresentadas no último questionário e, sobretudo, os

argumentos utilizados no momento da apresentação dos resultados nos leva a

considerar a existência de um processo de conscientização. Conscientização essa

que não atingiu o nível de uma prática de transformação da realidade, mas que

implicou em uma tomada de consciência crítica a respeito dos fenômenos e da

realidade apresentada no curso. Pautamos essa conclusão na observação de que

os estudantes utilizaram argumentos bem fundamentados para defender suas

ideias. Ideias próprias que se apresentaram isentas de mitos, que se pautaram em

dados, fatos e conhecimentos de diferentes áreas do conhecimento, que revelaram

uma preocupação com os impactos sociais do desenvolvimento científico e

0

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1 2 3 4 5

12- A disciplina de Física Experimental trabalhou o desenvolvimento de competências que se

espera que os egressos do curso de graduação tenham no exercício de sua profissão.

163

tecnológico. Consideramos também que, durante todo o tempo e especialmente no

questionário final as respostas eram diversificadas e dotadas de uma argumentação

crítica. Entendemos que isto é um indicativo de que não houve a substituição de um

mito por outro, mas sim, como já dito, que houve uma tomada de consciência crítica.

4.9 Análise dos Resultados da Intervenção Segundo a Pesquisa-Ação

Além da conscientização, Thiollent (1986, p. 41) propõe seis objetivos da

pesquisa-ação relacionados ao que ele denomina de objetivos de conhecimento

apresentados no capítulo 3. Consideramos que esses objetivos foram alcançados de

forma satisfatória. As informações coletadas referem-se em grande parte a uma

comunidade específica, a do CEFET-MG, sendo que, com esses objetivos e

intenções, foram coletadas e analisadas pela primeira vez, de modo que

consideramos conferir-lhes certo grau de originalidade. O fato de a pesquisa pautar-

se em um curso de Física Experimental com enfoque CTS é outro ponto que lhe

confere um certo grau de originalidade.

A intervenção, parte da pesquisa, buscou implementar ações referenciadas

nos princípios metodológicos da pesquisa-ação e do enfoque CTS. Durante toda a

intervenção buscou-se dar voz aos participantes de forma que pudessem expressar

suas opiniões e concepções tanto no que se refere ao conhecimento científico

quanto ao que é referente à pesquisa. Consideramos por fim que o trabalho como

um todo serve como um guia, que longe de ser um manual que indica o passo a

passo a ser seguido, pode servir de orientação para o desenvolvimento de outros

trabalhos com essa perspectiva, envolvendo outras turmas, outras disciplinas e

outros conhecimentos científicos.

164

CONCLUSÕES

Iniciamos esse trabalho abordando a falta de clareza sobre quais são os reais

objetivos que as disciplinas experimentais de Física possuem nos cursos de

graduação. Criticamos algumas ideias majoritárias no meio acadêmico que

entendem essas disciplinas apenas como suportes para as disciplinas teóricas de

Física e fizemos, então, uma proposta de trabalho onde se buscou atribuir outros

objetivos para essas disciplinas, objetivos esses relacionados com o perfil esperado

para os formandos desses cursos.

Levantamos a hipótese de que planejando o curso com uma abordagem CTS

seria possível trabalhar competências e habilidades esperadas do formando e que

se aproximassem dos objetivos desse enfoque, promovendo uma Alfabetização

Científica ampliada. Alfabetização essa que implica em uma tomada de consciência

crítica acerca das relações entre a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade. Nossa

hipótese contemplava também a expectativa de que dessa forma seria possível

aproximar as atividades experimentais didáticas da pesquisa autêntica.

Ao planejarmos a intervenção tínhamos a clareza de não se tratar de uma

disciplina cujo objetivo era discutir sobre temas que envolvem a Ciência, a

Tecnologia e a Sociedade. Tratava-se de fazer uma abordagem CTS em uma

disciplina que tinha também os objetivos de auxiliar os estudantes no aprendizado

de tópicos envolvendo a Ciência e a Tecnologia, contando com isso com uma

ementa própria e pré-definida pelo departamento onde ela se encontrava alocada.

Para tanto buscamos fazer uma abordagem diferenciada do enfoque os temas e na

forma como as atividades eram normalmente realizadas. Por isso, em diversos

momentos não nos foi possível fazer vínculos diretos entre o tema da atividade e sua

influência na sociedade. Porém não nos furtamos de buscar trabalhar princípios que

são importantes quando se pretende formar profissionais científica e

tecnologicamente alfabetizados de uma forma ampliada como propõe Auler e

Delizoicov (2001), que entendemos ser um objetivo fundamental da abordagem CTS

no ensino das engenharias. Como propõem Norris e Philips (2003, p. 25 apud

165

BOCHECO, 2011) essa alfabetização tem como objetivo propiciar aos estudantes os

seguintes elementos:

1. conhecer o conteúdo científico;

2. compreender a ciência e suas aplicações;

3. compreender o que conta como ciência;

4. desenvolver independência na aprendizagem de ciências;

5. desenvolver a capacidade de pensar cientificamente;

6. desenvolver a capacidade de utilizar o conhecimento científico na resolução de problemas;

7. adquirir o conhecimento necessário para participação inteligente em questões sociais ligadas a ciência;

8. compreender a natureza da ciência, incluindo as suas relações com a cultura;

9. adquirir apreciação e curiosidade pela ciência;

10. adquirir conhecimento dos riscos e benefícios da ciência;

11. desenvolver a capacidade de pensar criticamente sobre a ciência e lidar ou negociar com especialistas (tradução nossa).

Thiollent (1986) considera que o objetivo principal de uma pesquisa-ação,

assim como Freire (1967) ao tratar da alfabetização crítica, é o desenvolvimento por

parte dos estudantes de uma consciência crítica e que para tanto faz-e necessário a

dismitificação, o desenvolvimento da criatividade e da criticidade. Esses também são

objetivosa serem alcançados com uma alfabetização científico–tecnológica

ampliada.

Por isso em atividades como as que envolviam temas de mecância (eixo 1)

buscamos trabalhando a natureza da Ciência. Optamos por uma abordagem

investigativa com o intuito de desenvolver nos estudantes a percepção de que as

leis e teorias científicas são construções elaboradas pelos cientistas para interpretar

e explicar os fenômenos da natureza. Sendo assim, não se constituem em verdades

absolutas existentes a priori e “descobertas” por um cientista. Procuramos trabalhar

a ideia de que seu desenvolvimento é um processo coletivo, logo sofre ao longo dos

tempos a influência da sociedade. Entendemos que uma atividade experimental

166

ilustrativa reforça a ideia de que os príncipios e leis da Física são verdades

absolutas comprovadas com a experimentação. Buscamos trabalhar a autonomia

das estudantes com o objetivo de desenvolver a criatividade e a criticidade. Assim

em atividades como a de densidade, força de atrito, momento de inércia coube a

eles decidir quais as variávies a serem medidas e quais os procedimentos que

deveriam ser adotados para solucionar os problemas propostos. Outra ação que

tomamos foi a de sempre buscar que eles confrontassem seus conhecimentos

prévios com os resultados experimentais buscando que atingissem um patamar

mais elevado ou mais complexo em relação ao conhecimento científico.

Trabalhamos assim os objetivos de 1 a 6, 9 e 11, anteriormente citados. Ao

propormos atividades que exigiam dos estudantes o domínio do conhecimento

científico e da técnica para a análise e interpretação dos dados e dos resultados,

como o que ocorreu nas atividades 3 e 5 do primeiro eixo e nas atividades 6 e 7 do

segundo eixo buscamos a aquisição por parte dos estudantes do conhecimento

científico. Ressaltamos que em todas as atividades de todos os eixos essa

preocupação se fez presente.

Ao selecionarem as váriáveis a serem medidas como nas atividades 1, 3, 5 ao

descartarem resultados discrepantes, buscando identificar os possíveis erros, ao

planejarem e executarem os procedimentos necessários para a solução das

questões propostas como nas atividades 3, 4 e 7, os estudantes demonstraram

possuir censo crítico, criatividade, independência no aprendizado das Ciências,

capacidade de pensar cientificamente e entender o que conta ou não como Ciência.

Essas características se evidenciaram na forma como solucionaram a atividade

aberta (eixo 3).

Ao desenvolvermos as atividades do eixo temático (eixo 2) que tratou da

produção de energia elétrica foi possível incorporar outros objetivos aos que já

estavam sendo trabalhados nas atividades anteriores. Nelas, foram feitas discussões

a respeito dos impactos provocados pelo desenvolvimento científico e tecnológico no

meio ambiente e na sociedade, buscando evidenciar pontos positivos e negativos

(objetivos 6, 7, 8 e 10). A forma como os estudantes desenvolveram as atividades

planejando e executando de forma independente os procedimentos, os

questionamentos sobre os custos social, econômico e ambiental da implantação em

167

larga escala de certas formas de produção de energia (atividade 1 e 3 do segundo

eixo), as ponderações e argumentos utilizados nas atividades de leitura e discussão

de textos são indícios de que os estudantes desenvolveram uma consciência crítica

no tocante às questões envolvendo a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade.

O questionário final proporcionou aos estudantes a oportunidade de

expressarem sua visão pessoal sobre as relações CTS e sobre o curso que foi

desenvolvido. O fato das respostas terem sido diversificadas é um indicativo de que

não houve uma mera substiuição de uma forma de “entender” o mundo por outra

(substiuição de mitos) e que também não estavam apenas cumprindo mais uma

mera formalidade. Nos debates que suscederam aos questionários, momento em

que as respostas foram apresentadas, os estudantes buscaram esclarecimento e

questinaram a abrangência de determinadas questões, utilizaram informações

sociais, políticas e econômicas e também embasamento científico para defender sua

posições. Esses fatores e, sobretudo a capacidade de ouvir de forma atenta aos

argumentos dos colegas são também indícios de uma tomada de consciência crítica,

ou seja, de uma conscientização (FREIRE, 1967).

A postura dos estudantes permanecendo diversas vezes dentro do

laboratório, discutindo sobre a atividade ou sobre o curso, a frequência que se

aproximou de 100%, os depoimentos favoráveis e as indicações que fizeram para

que outros estudantes tentassem se matricular no curso são, para nós, indicativos

de que estavam comprometidos com o curso de uma forma tal que não era apenas o

cumprir uma exigência legal. Indica que se identificaram e se apropriaram dos

objetivos propostos.

Ao planejarmos a intervenção nos pautamos na proposta Bazzo (2002) da

inserção da abordagem CTS no planejamento das diferentes disciplinas que

compõem a grade curricular dos cursos de engenharia. Tínhamos como objetivo

avaliar a viabilidade da implementação dessa abordagem nas disciplinas de Física

Experimental. No processo encontramos dificuldades, algumas delas contingenciais

e outras estruturais. O período de férias ocorrido no meio do semestre letivo, o que

acarretou certa dispersão por parte dos estudantes, e a conclusão das matrículas

dos estudantes muito próxima ao início das aulas, o que dificultou conhecer-se

168

previamente a composição das turmas, foram dificuldades contingencias que

influenciaram no desenvolvimento da pesquisa.

O número elevado de atividades práticas previstas para a disciplina, os temas

previstos na ementa, a carga de trabalhos e provas gerados pelo elevado número de

disciplinas cursadas pelos estudantes exemplificam dificuldades estruturais. Ao

longo do curso buscando contornar essas dificuldades, dialogando com os

estudantes sobre formas de saná-las, mesmo que parcialmente. Uma ação apontada

e implementada por eles foi o aproveitamento máximo dos horários das aulas. Como

dito, a frequência dos estudantes foi próxima a 100% e por diversas vezes, eles

permaneceram no laboratório após o término da aula, discutindo entre si e com o

professor sobre as atividades propostas. Buscamos sempre, através de uma relação

dialógica, orientar os estudantes na solução dos problemas. Apenas em momentos

nos quais julgamos que o não esclarecimento de algum conteúdo ou conhecimento

poderia a atrapalhar o andamento da atividade, levando os estudantes à imobilidade,

como nas atividades 2 e 7 do eixo 1 ou nas atividades 2,3 e 4 do eixo 2, adotamos a

exposição de conteúdos como procedimento didático.

Dados os resultados anteriormente apresentados e analisados consideramos

que a implementação da abordagem CTS não só é viável como contribuiu para a

formação dos estudantes com as competências e habilidades que estão previstas

nos documentos oficias e são coerentes com os objetivos dessa abordagem.

Ressaltamos aqui que buscamos desenvolver atividades que propiciassem as

estudantes refletir, questionar, analisar de forma crítica e se posicionar sobre temas

referentes às relações existentes entre a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade. Não

consideramos que os resultados apresentados tenham como origem única a

intervenção que fizemos. Para nós eles resultam da contribuição das disciplinas e

projetos previstos no curso em geral e das interações sociais dos estudantes nos

demais ambientes em que vivem. Por isso consideramos que a inserção da

abordagem CTS em outras disciplinas tem o potencial e proporcionar uma melhor

formação dos estudantes em relação à Alfabetização Científica e Tecnológica

Ampliada.

Outras dificuldades enfrentadas relacionaram-se com a pesquisa-ação: uma

relacionou-se com a inexperiência nesse tipo de pesquisa e a outra com fato de se

169

ter desempenhado dois papéis simultâneos, a de professor e de pesquisador. O fato

das atividades terem uma nova abordagem nos retirou o conforto de trabalhar com o

já testado e conhecido. Soma-se a isto a necessidade de se observar o

comportamento dos estudantes, suas reações, falas e argumentos para posterior

registro e análise, cuidando para que as atividades não apresentassem deficiências

que pudessem a levar a interpretações fisicamente incorretas. O fato de a

intervenção ter ocorrido em dois semestres, com turmas de Física Experimental I

acabou por minimizar esses problemas, dando-nos mais segurança e conforto

quanto da intervenção na turma de 2013. A decisão de se formar turmas compostas

por estudantes de um mesmo curso (Química Tecnológica e Produção Civil) se

mostrou acertada. Em diferentes momentos foi possível observar os estudantes do

curso de Química combinando utilizar horários vagos que tinham em comum para

tratar de relacionados com a disciplina. Como as aulas do curso de Produção Civil

ocorrem em sua grande maioria no horário noturno, muitos estudantes trabalham ou

fazem estágio no horário diurno. Um estudante, em determinado momento

desabafou: “Foi uma luta para o meu chefe me liberar para fazer essa disciplina

nesse horário. Meu tempo à noite já está todo ocupado, sem chance de nós

reunirmos esta semana.” Entendemos que numa turma composta por estudantes de

diversos cursos esta situação será mais frequente, dificultando o trabalho em grupo.

Durante toda a intervenção incentivamos os estudantes a expressarem suas

opiniões e exporem os conhecimentos que possuíam sobre os temas a serem

tratados para que refletissem sobre a abrangência e limitação desses

conhecimentos. Buscamos também compartilhar com os estudantes as normas de

funcionamento e exigências do curso assumindo a responsabilidade de que os

combinados fossem cumpridos, trabalhando sempre em grupos colaborativos.

Não nos furtamos de trabalhar a construção de conteúdos importantes para o

desenvolvimento das atividades e cujo domínio por parte dos estudantes julgamos

não ser satisfatória. Buscamos assim desempenhar o papel que Lorenzini e Bazzo

(2005) entendem como coerentes em um curso com uma abordagem CTS e que

visa promover uma atitude crítica e criativa por parte dos estudantes. Tendo como

referências as categorias propostas por Aikenhead (1994) consideramos que o curso

desenvolvido possui uma configuração curricular de abordagem CTS que se

170

aproxima da categoria 4: Disciplina Científica (Química, Física e Biologia) por meio

do conteúdo de CTS ou da categoria 2 (Ciência e tecnologia através de CTS) na

classificação proposta por Lujan e Lopez-Cerezo (1996).

Nessa pesquisa tivemos a oportunidade de aprofundarmos nossos

conhecimentos sobre o funcionamento de dispositivos como pilhas e células

fotovoltaicas e das possiblidades e restrições de suas utilizações em larga escala

para produção de energia. Tivemos a oportunidade de desenvolver uma pesquisa

cuja duração correspondeu a todo o semestre letivo, o que nos permitiu tomar

consciência da real possibilidade de se desenvolver pesquisas em cursos regulares,

que abrem novas possibilidades de aprendizagem sem comprometer o

desenvolvimento dos conteúdos científicos. Em particular tomamos também

consciência da necessidade de se reformular o ensino experimental, dando maior

oportunidade aos estudantes de serem autônomos e de se engajarem nas

atividades propostas, de executarem tarefas e pesquisas abertas, geradas a partir

de sua própria demanda, de planejar cursos a partir de uma abordagem CTS. Tudo

isso vai ao encontro das ideias de Freire (2006) para quem o educador no ato de

educar se educa e de Thiollent (1986) que propõe que o pesquisador, em uma

pesquisa ação, se integra de tal forma à pesquisa que ao propor mudanças, junto

com o grupo, se modifica, que ao buscar conscientizar atinge outro estágio de

conscientização.

Consideramos que o trabalho deve ter continuidade, sendo estendido para as

demais turmas de Física Experimental I. Para tanto se faz necessário a participação

de outros professores que atuem não só em sala de aula mas também no

planejamento e avaliação das atividades. Estender o projeto para outras turmas,

envolvendo outros professores irá possibilitar que se alcance de maneira mais eficaz

os objetivos da abordagem CTS e da ACT Ampliada, através da possibilidade de se

estender o projeto para a disciplina de Física Experimental II.

No nosso entender, projetos como este poderiam ser executados em outras

disciplinas experimentais do curso básico da graduação.

171

Outro ponto que consideramos importante é flexibilizar o número de

atividades propostas por semestre, pois esta ação irá possibilitar a proposição de

atividades mais complexas que poderão ser trabalhadas com maior profundidade.

Julgamos que a atividade aberta foi uma das principais atividades do curso,

devendo ser mantida. Porém, a utilização desse tipo de atividade por mais de uma

disciplina poderia levar a uma sobrecarga de trabalho, reduzindo a produtividade e

desmotivando os estudantes. Propomos que essa atividade deve ser o elo de união

entre diferentes disciplinas, possibilitando assim a interdisciplinaridade.

Nesse trabalho buscamos verificar a viabilidade da utilização do enfoque CTS

em um curso regular de Física Experimental e também identificar as competências e

habilidades coerentes com esse enfoque, os estudantes mobilizaram durante a

atividade. Vinculadas a esse trabalho identificamos outras questões de interesse

como:

1- Ao iniciar o curso, em que estágio de conscientização sobre as relações CTS os

estudantes se encontravam, e qual foi a contribuição da disciplina na modificação

desse quadro?

2- Quais os diferenciais que um curso que conta com um número maior de

disciplinas planejadas com base na abordagem CTS produz na formação dos

estudantes?

Consideramos que essas são possíveis questões de pesquisas envolvendo

esse tema. Sabemos que os resultados obtidos são passíveis de críticas e são

relativos a grupos específicos de estudantes. Indicamos, por isso, que novas

pesquisas e trabalhos envolvendo novas e mais disciplinas sejam realizados, como

forma de validar efetivamente a proposta aqui apresentada e analisada.

172

REFERÊNCIAS

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178

APÊNDICE A – Termo de Consentimento Livre e Esclarecido

Você está sendo convidado (a) a participar da pesquisa da tese de doutorado “A utilização do enfoque CTS no ensino das disciplinas de Física Experimental I e II do curso de Química Tecnológica do CEFET-MG.”. Você foi selecionado pelo fato de estar estudando atualmente no curso de Química Tecnológica e estar matriculado na disciplina de Física Experimental I, oferecida pelo professor Ronaldo Marchezini. Sua participação não é obrigatória. A pesquisa consiste em planejar e conduzir essa disciplina pautada nas premissas do enfoque Ciência, Tecnologia e Sociedade. No planejamento do curso fica garantido o cumprimento da ementa da disciplina proposta pelo Departamento de Física e Matemática. Durante o curso as aulas poderão ser gravadas e você poderá ser convidado a responder alguns questionários e a participar de entrevistas em grupo. Esses questionários e entrevistas têm como objetivos s avaliar o curso em andamento de forma a se fazer os devidos ajustes e fornecer dados para a pesquisa de doutorado em andamento. Você não terá nenhum gasto com a sua participação no estudo e também não receberá pagamento pelo mesmo. A sua identidade será mantida em sigilo. Os resultados do estudo serão sempre apresentados como o retrato de um grupo e não de uma pessoa. Dessa forma, você não será identificado quando o material do seu registro for utilizado, seja para propósitos de publicação científica ou educativa. Assim, sua privacidade será protegida e assegurada através da utilização de outros nomes ou termos. Sua participação nesse estudo é muito importante e voluntária. Você tem o direito de não querer participar dessa pesquisa. Caso não queira participar da pesquisa, você deve se matricular em outra turma de Física Experimental I, oferecida pelo Departamento de Física e Matemática (DFM) do CEFET_MG. Caso surjam quaisquer problemas, além de entrar com contato com o orientador responsável da pesquisa, Prof. Mauro Sérgio Teixeira de Araújo, Tel. (11) 2107-5498, poderá acionar o Comitê de Ética do CEFET-MG, Av. Amazonas 5253, Campus I, Unidade Administrativa II – 2o andar-Sala 2005, fone(31) 3319-7023. Li as informações contidas neste documento antes de assinar este termo de consentimento. Declaro que toda a linguagem utilizada na descrição deste estudo de pesquisa foi satisfatoriamente explicada e que recebi respostas para todas as minhas dúvidas. Dou meu consentimento de livre e espontânea vontade para participar deste estudo.

_________________________________________________________ Assinatura do participante

179

APÊNDICE B – Questionários

PESQUISA EXPLORATÓRIA.

TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO Você está sendo convidado (a) a participar da pesquisa da tese de doutorado “A utilização do enfoque CTSA no ensino nas disciplinas de Física Experimental I e II do curso de Química Tecnológica do CEFET-MG.” Você foi selecionado pelo fato de estar cursando a disciplina de Física Experimental I ou II. Sua participação não é obrigatória. Para participar deste estudo, solicitamos a sua especial colaboração para responder às questões a seguir. As respostas serão posteriormente analisadas a fim de obtermos maiores esclarecimentos sobre suas experiências, aprendizado e grau de satisfação, comprometimento e atribuição de significado em relação à disciplina. Você não terá nenhum gasto com a sua participação no estudo e também não receberá pagamento pelo mesmo. A sua identidade será mantida em sigilo. Os resultados do estudo serão sempre apresentados como o retrato de um grupo e não de uma pessoa. Dessa forma, você não será identificado quando o material do seu registro for utilizado, seja para propósitos de publicação científica ou educativa. Assim, sua privacidade será protegida e assegurada através da utilização de outros nomes ou termos. Sua participação nesse estudo é muito importante e voluntária. Você tem o direito de não querer participar dessa pesquisa. Caso surjam quaisquer problemas, além de entrar com contato com o orientador responsável da pesquisa, Prof. Mauro Sérgio Teixeira de Araújo. Tel. (11) 2107-5498, poderá acionar o Comitê de Ética do CEFET-MG, Av. Amazonas 5253, Campus I, Unidade Administrativa II – 2o andar-Sala 2005, fone(31) 3319-7023. Li as informações contidas neste documento antes de assinar este termo de consentimento. Declaro que toda a linguagem utilizada na descrição deste estudo de pesquisa foi satisfatoriamente explicada e que recebi respostas para todas as minhas dúvidas. Dou meu consentimento de livre e espontânea vontade para participar deste estudo.

_________________________________________________________ Assinatura do participante

180

Preencha, por favor, os dados abaixo. Eles são importantes para a caracterização do

grupo.

Curso: Período:

Questões.

1- No seu entender qual é a relação entre a experimentação e produção do

conhecimento científico?

2- Que papéis você atribui às aulas experimentais e teóricas de Física e qual a

relação entre elas?

3- Para você quais foram as contribuições que as aulas experimentais de física

tiveram para sua formação?

181

QUESTIONÁRIO FINAL

O OBJETIVO DESSA PESQUISA É SABER SUA OPINIÃO SOBRE A RELAÇÃO ENTE A CIÊNCIA A

TECNOLOGIA E A SOCIEDADE E TAMBÉM A IMPORTÂNCIA QUE AS DISCIPLINAS DE FÍSICA

EXPERIMENTAL TÊM PARA SUA FORMAÇÃO. ESSA PESQUISA FAZ PARTE DA TESE DE

DOUTORADO “O Enfoque CTS na disciplina de Física Experimental I: o ensino

por investigação envolvendo estudantes de Química e Engenharia.”

INSTRUÇÃO

Apresentamos abaixo um conjunto de afirmações sobre as quais convidamos você a

se posicionar em uma escala de concordância:

1- Discordo totalmente.

2- Discordo.

3- Sem opinião.

4- Concordo

5- Concordo Totalmente.

Você deverá se posicionar marcando com um X o número da escala à direita de

cada afirmação expressando seu nível de concordância.

Um país que possui um alto nível de desenvolvimento científico-tecnológico possui um alto nível de desenvolvimento social.

1 2 3 4 5

O desenvolvimento econômico de um país está atrelado ao seu desenvolvimento científico-tecnológico.

1 2 3 4 5

O desenvolvimento científico-tecnológico de uma sociedade irá, necessariamente, produzir desenvolvimento social.

1 2 3 4 5

O desenvolvimento científico da humanidade pode produzir efeitos negativos que serão, um dia, solucionados pela própria ciência.

1 2 3 4 5

Apenas as pessoas ligadas diretamente com a ciência (cientistas, engenheiros, professores, técnicos) devem decidir sobre os rumos do desenvolvimento científico.

1 2 3 4 5

A ciência influencia nas questões sociais. 1 2 3 4 5

A sociedade influencia no desenvolvimento científico. 1 2 3 4 5

A experimentação (ou observação) é o primeiro passo na elaboração de uma nova teoria.

As aulas experimentais de física têm como finalidade facilitar o aprendizado da física teórica.

1 2 3 4 5

As aulas experimentais de física auxiliam no aprendizado da Física Teórica. 1 2 3 4 5

As experiências realizadas nas aulas de física experimental devem seguir um cronograma coerente com as aulas de Física teórica.

1 2 3 4 5

A disciplina de Física experimental trabalhou o desenvolvimento de competências que se espera dos egressos do curso de graduação tenham no exercício de sua profissão.

1 2 3 4 5

182

APÊNDICE C – Roteiros de Atividades Experimentais

1 – Atividade experimental 1.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇAO TECNOLÓGICA DE

MINAS GERAIS

Departamento de Física e Matemática Física experimental I

Professor Ronaldo Marchezini

Algarismos significativos.

Material:

1 Triângulo retângulo de acrílico

1 régua decimetrada.

1 régua centimetrada.

1 régua milimetrada.

Procedimento:

1 – Meça o cateto menor do triângulo com a régua decimetrada. Escreva o valor

obtido no quadro 1 abaixo.

1.1 – Informe ao professor da turma o resultado obtido por seu grupo.

1.2 – Após discussão com toda a turma escreva o valor consensado da medida do

cateto menor no quadro 2.

1.3 – Com quantos algarismos foi escrita a medida?

2 – Repita o procedimento anterior para o cateto maior, utilizando porém a régua

centimetrada.


3 – Repita o procedimento anterior para o cateto maior, utilizando porém a régua

milimetrada.


Quadro 1

Cateto menor Cateto maior hipotenusa

183

Quadro 2

4 – Utilizando os valores expressos no quadro 2 calcule o valor:

a) Do perímetro do triângulo;

b) Da área do triângulo.

5 – Leia o texto sobre erros e incertezas.

a) Calcule o erro propagado na determinação do perímetro.

b) Calcule o erro propagado na determinação da área .

c) Quais conclusões relativas ao processo esses erros nos permitem tirar?

Cateto menor Cateto maior hipotenusa

184


MINAS GERAIS



Pilhas e baterias

1- Como se denomina o processo de produção de energia elétrica através de

uma reação química?

2- Como se denominam os diferentes componentes deste processo?

3- Quais materiais podem funcionar como esses componentes?

4- Quais são os parâmetros físicos relevantes neste processo?

5- Quais são as limitações das pilhas e baterias?

6- Por que pilhas de “batatas” ou “similares” não são usualmente utilizadas?

Materiais disponíveis:

2 Multímetros.

Pilhas.

Batatas (maçã).

Eletrodos.

3 resistores de 10 ohms.

3 resistores de 100 ohms.

Considere que batatas ou maçãs são tecnicamente viáveis de serem utilizadas na

construção de pilhas , para a produção de energia elétrica. Você acha que elas

devem ser usadas, em larga escala, com essa finalidade?

185


MINAS GERAIS



Células fotovoltaicas

1- Para fazer funcionar um motor cujas especificações são 360W-120V , qual

deve ser o valor da área total de um painel fotovoltaico?

Materiais disponíveis:

2 Multímetros.

Duas células fotovoltaicas azuis.

Duas células fotovoltaicas pretas.

Fios de ligação.

Fragmentos de células fotovoltaicas.

Instruções:

1- Identifique as grandezas cujos valores devem ser conhecidos para que se

possa solucionar o problema.

2- Escreva um roteiro das ações que devem ser executadas para se obter os

valores das grandezas citadas acima.

3- Execute as ações e anote os dados.

4- Resolva o problema proposto.

186


MINAS GERAIS



Crenças e valores pessoais dos cientistas ou da sociedade têm influência no desenvolvimento científico?

Até que ponto, por “mero acaso”, um cientista “ descobre” uma teoria científica relevante?

Experiência de Orsted: O ínicio do eletromagnetismo

Hans Christian Ørsted (Rudkøbing, 14 de Agosto de 1777 — Copenhaga, 9 de

Março de 1851) foi um físico e químico dinamarquês. É conhecido sobretudo por ter

descoberto que as correntes eléctricas podem criar campos magnéticos que são

parte importante do Electromagnetismo. As suas descobertas moldaram a filosofia

pós-kantiana e os avanços na ciência durante o final do século XIX.[1] Foi também o

primeiro pensador moderno a descrever explicitamente e denominar a experiência

mental. Ørsted desenvolveu o seu interesse pela ciência enquanto jovem devido ao

seu pai, Søren Christian Ørsted, que era dono de uma farmácia. Em 1801, Hans

recebeu uma bolsa de estudo para viajar e um subsídio estatal que o possibilitaram

de passar três anos viajando pela Europa. Na Alemanha conheceu Johann Wilhelm

Ritter, um físico que acreditava na existência de uma ligação entre electricidade e

magnetismo. A existência dessa ligação fez sentido para Ørsted, uma vez que

acreditava na unidade da natureza, e, como tal, que haveria necessariamente uma

ligação entre muitos fenómenos naturais. As conversações entre ambos levaram

Ørsted ao estudo da física. Tornou-se professor na Universidade de Copenhague em

1806 e continuou a sua pesquisa sobre a corrente eléctrica e a acústica. Sob a sua

orientação, a Universidade desenvolveu um programa de física e química ampliado e

instituiu novos laboratórios. Enquanto se preparava para uma palestra na tarde de

21 de Abril de 1820, Ørsted desenvolveu uma experiência que forneceu evidências

que o surpreenderam.

In: WIKIPÉDIA. HANS CHRISTIAN ØRSTED. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Hans_Christian_%C3%98rsted&oldid=3322

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http://pt.wikipedia.org/wiki/Dinamarca

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9ctrica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Immanuel_Kant

http://pt.wikipedia.org/wiki/Immanuel_Kant

http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XIX

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hans_Christian_%C3%98rsted#cite_note-1

http://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_mental

http://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_mental

http://pt.wikipedia.org/wiki/Bolsa_de_estudo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Europa

http://pt.wikipedia.org/wiki/Alemanha

http://pt.wikipedia.org/wiki/Johann_Wilhelm_Ritter

http://pt.wikipedia.org/wiki/Johann_Wilhelm_Ritter

http://pt.wikipedia.org/wiki/Electricidade

http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B3meno_natural

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ac%C3%BAstica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_cient%C3%ADfica

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Hans_Christian_%C3%98rsted&oldid=33221258

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Hans_Christian_%C3%98rsted&oldid=33221258

188

ØRSTED, Hans Christian. Experiências sobre o efeito do conflito elétrico sobre a agulha magnética. Cadernos de História e Filosofia da Ciência (1986): 115-22, 1986.

Atividade experimental.

1- Analisar as linhas de indução do campo magnético de diferentes ímãs.

2- Determinar os polos de um ímã através de sua orientação geográfica.

3- Determinar os polos de um ímã através da interação com outro ímã.

4- Analisar o campo magnético produzido por uma corrente contínua.

5- Analisar a força magnética exercida em um fio condutor percorrido por uma

corrente contínua.

Problema proposto:

Determinar o valor do campo magnético de um ímã a partir da força magnética

exercida em um fio retilíneo.

189

O grupo deverá:

Pesquisar sobre a base teórica;

Identificar os dados relevantes a serem obtidos;

Planejar o experimento e fazer a montagem;

Coletar os dados;

Fazer os cálculos.

Elaborar as conclusões.

190


MINAS GERAIS



1- Ligue as bobinas de Helmholtz (BH). Qual a forma do campo magnético no

interior das bobinas.

2- Coloque uma bobina ligada ao amperímetro no centro das bobinas de

Helmholtz (BH). Ligue as bobinas. Observe a marcação do amperímetro.

Explique o observado

3- Movimente a bobina para frente e para trás. Observe a marcação do

amperímetro. Explique.

4- Retire a bobina do centro das BH de forma que suas espiras estejam

perpendiculares às das BH. Observe a marcação do amperímetro. Volte com

a bobina para o centro das BH. Retire-a de forma que suas espiras estejam

paralelas às das BH. Observe a marcação do amperímetro. Explique.

5- Gire a bobina em 90o. Gire novamente a bobina de volta a posição inicial.

Repita o processo. Descreva a marcação do amperímetro. Explique.

6- Qual a condição para que se gere uma força eletromotriz induzida?

7- É possível colocar um motor elétrico para girar uma bobina dentro de um

campo magnético e utilizar somente a energia elétrica produzida por este

gerador para alimentar o motor? Explique.

8- Qual o papel desempenhado pela água na produção de energia em uma

hidrelétrica? Em outras usinas o que desempenha esse papel?

9- Podemos considerar que as hidrelétricas são fontes renováveis de energia? E

como fontes limpas? Justifique.

lista de figuras - cruzeirodosul.edu.br · desenvolvida no cefet-mg, na disciplina de física...

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