OPINIÕES E EXPECTATIVAS DE ESTUDANTES DO ENSINO MÉDIO SOBRE EXPERIMENTOS HISTÓRICOS NA DISCIPLINA DE FÍSICA

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1 XX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF 2013 São Paulo, SP 1 OPINIÕES E EXPECTATIVAS DE ESTUDANTES DO ENSINO MÉDIO SOBRE EXPERIMENTOS HISTÓRICOS NA DISCIPLINA DE FÍSICA Yukyo Pereira Takahashi 1, Jennifer Mariane Galdino de Queiroga 2, Angela Emília de Almeida Pinto 3, Iverson Kovalski 4 1 UTFPR/Departamento Acadêmico de Física, yukyo.kyo@hotmail.com 2 UTFPR/Departamento Acadêmico de Física, jennifer.queiroga@gmail.com 3 UTFPR/Departamento Acadêmico de Física, angelae@utfpr.edubr 4 Colégio Estadual Doutor Xavier da Silva, iverson_kovalski@hotmail.com Resumo Este trabalho disserta sobre um projeto de pesquisa em fase preliminar, oriundo da interação com o Programa Institucional de Bolsas de Incentivo à Docência (PIBID), financiado pela CAPES. O trabalho com temática em Experimentos Históricos está sendo desenvolvido no Colégio Estadual Doutor Xavier da Silva, em Curitiba. Demos início as nossas atividades com um questionário para levantar o perfil dos estudantes. A seguir, foi aplicado um questionário em escala Likert, em duas turmas, sendo 1ª e 2ª séries do ensino médio, com o objetivo de levantar as opiniões e expectativas dos estudantes em relação à História da Ciência e Experimentação. São discutidas a confiabilidade e a validação de construto deste questionário e a partir de uma análise estatística, as questões foram reagrupadas em onze fatores, onde os resultados foram obtidos a partir do estudo e análise desses fatores. Os resultados mostram que há o interesse dos estudantes em relação à realização de experimentos, entretanto, muitos estudantes afirmam não se interessar por literatura, filmes ou séries que contemplem temas de ciência. Mas aprovam a inserção da História e Filosofia da Física focada na experimentação, para a contextualização dos conteúdos, e entendem a Física como uma ciência experimental, interdisciplinar e relacionada com os avanços tecnológicos, e esperam que as atividades experimentais, quando realizadas, tenham vínculo com o seu dia-a-dia e com observações de fenômenos na natureza. Palavras Chave: Experimentação, Ensino de Física, PIBID Introdução Historicamente, observa-se que o curso de física em seu primeiro momento era pautado no método de ensino europeu com manuais em sua maioria traduzidos e/ou adaptados do francês. Segundo Barra e Lorentz (1986): Esses livros caracterizavam-se pela grande quantidade de informações apresentadas e pela carência de atividades e problemas para os estudantes resolverem. Tais livros tinham, portanto, finalidades essencialmente ilustrativas, contribuindo para um ensino de ciências pouco experimental, enfatizando a transmissão e aquisição de conteúdos e o não desenvolvimento de habilidades científicas. (BARRA & LORENTZ, 1986). Entretanto, essa literatura era descontextualizada dos interesses dos estudantes brasileiros, pois estes manuais atendiam unicamente as necessidades escolares europeias. Houve então a necessidade do desenvolvimento de materiais didáticos que compreendessem a realidade brasileira de ensino e, de 1960 a 1970 há uma reestruturação nos currículos do ensino de ciências, com projetos como o Projeto de Ensino de Física (PEF), desenvolvido pelo Departamento de Física

2 XX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF 2013 São Paulo, SP 2 Experimental do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP) em meados de Tomamos esse projeto como referência por ser um dos primeiros em utilizar experimentação no ensino de física. Com esta efervescência na reestruturação do ensino tem-se também, a criação de eventos nacionais para a divulgação da pesquisa nas áreas de ensino, como é o caso do Simpósio Nacional do Ensino de Física (SNEF), realizado pela primeira vez em 1970 na Universidade de São Paulo (USP). Toda essa reviravolta no ensino de física trouxe consigo a visão de que o ensino de qualidade deveria ter boas bases na experimentação, mas será que apenas a experimentação trás bons resultados para uma melhor compreensão e aceitação por parte dos estudantes? Apenas o ato de "realizar experiências" durante as aulas de física proporciona uma aprendizagem significativa? Considerando que para haver uma aprendizagem significativa deve-se levar em consideração a bagagem de conhecimento que cada indivíduo traz consigo, o simples ato de experimentar algo, estando que fora do contexto do estudante, não proporciona essa aprendizagem como um todo. Defendemos que o uso da experimentação seja realizado de forma plural, ou seja, que considere também sua essência histórica. O uso de Experimentos Históricos, com ênfase na parte experimental, foi o tema escolhido para nossa pesquisa, unindo dois temas amplamente discutidos na área de ensino, no entanto, tratados distintamente. Compreendemos que se trabalhados em conjunto haverá um melhor embasamento histórico crítico, o que contribui para a formação do estudante como ser crítico e independente, como garantido pelos documentos norteadores da educação nacional: A lei 9.394/96 Art. 35; disserta sobre a finalidade do Ensino Médio, e damos destaque a: "IV- A compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos produtivos, relacionando a teoria com a prática, no ensino de cada disciplina", e reforçamos esse papel com os PCN: (...) contribua para a formação de uma cultura científica efetiva, que permita ao indivíduo a interpretação dos fatos, fenômenos e processos naturais, situando e dimensionando a interação do ser humano com a natureza como parte da própria natureza em transformação. (Brasil, 2002, p.229). Nosso trabalho oferece uma proposta de trabalho com experimentação tratando deste assunto não como apenas um apêndice da ciência, ou seja, trazemos a visão de que o fazer experiências é parte conclusiva na construção da ciência, e o não uso dessas práticas se deve muitas vezes a falta de preparo do professor ou ambientes de ensino voltados para esse fim. Baseamos o desenvolvimento de nosso trabalho em Experimentos Históricos de acordo com os interesses dos estudantes, interesses esses, apontados por um questionário, respondido em uma escola da região central do Município de Curitiba. Metodologia A pesquisa vem sendo conduzida no Colégio Estadual Doutor Xavier da Silva e, em um primeiro momento, levantamos informações a respeito da escolaridade, tipo de escola que frequentou até o momento, dados básicos (sexo e

3 XX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF 2013 São Paulo, SP 3 idade), além da escolaridade dos pais, traçando assim, por meio de um questionário social, o perfil dos estudantes. Para conhecer as opiniões e expectativas dos estudantes em relação à experimentação na disciplina de Física, elaboramos um questionário baseado em uma dissertação de mestrado sobre experimentação (CAPPELLETTO, 2009). Com 37 (trinta e sete) questões em escala Likert, o estudante deveria expor sua opinião sobre a importância de realizar experimentos no ensino de física. Com temas ligados à física como: história e filosofia da ciência, cotidiano e tecnologia, entre outras, o estudante deveria marcar o seu grau de concordância: 1 (discordo totalmente), 2 (discordo), 3 (discordo pouco), 4 (concordo pouco), 5 (concordo) e 6 (concordo totalmente). O objetivo deste questionário era reconhecer os interesses em experimentos dos estudantes. Avaliaram-se os valores obtidos para a confiabilidade e a validade de construto (STREINER & NORMAN, 2003), com o apoio do software SPSS Statistic Standart, versão 20.0, IBM. A confiabilidade corresponde ao grau de coerência com o qual se mede a homogeneidade do instrumento de medição. Assim, analisou-se a consistência interna do questionário através do valor total do alfa de Cronbach. De posse dos resultados preliminares espera-se que os mesmos forneçam suporte para desenvolver nossas futuras atividades experimentais em turmas de Física do ensino médio, e que também propiciem condições de avaliação do próprio instrumento de pesquisa aqui apresentado, ou seja, o questionário em escala Likert. Apresentação e Análise dos Resultados A investigação inicial foi realizada com duas turmas do 1ª e 2ª séries do ensino médio, período matutino, do Colégio Estadual Doutor Xavier da Silva em Curitiba. As turmas mistas eram compostas por 33 estudantes da 1ª série e 31 estudantes da 2ª série, totalizando 64 estudantes. A análise de perfil apresenta uma amostra composta por 62,5% de estudantes do sexo feminino (40 indivíduos) e 37,5% estudantes do sexo masculino (24 indivíduos), com idades variando entre 14 e 19 anos. Destes, 75% são oriundos somente de escola pública, 3,1% frequentaram somente escolas particulares e, 21,9% dos estudantes frequentaram escolas públicas e particulares, até o presente momento. Com relação à escolaridade das mães, estas possuem praticamente o mesmo percentual entre o ensino fundamental (completo ou não) com 34,3%, e o ensino médio completo com 42,2%, sendo que apenas 18,7% das mães possuem ensino superior completo. Com relação aos pais, os resultados apontam para o mesmo percentual de formação das mães no ensino médio (42,2%), entretanto cai o percentual de pais que possuem somente o ensino fundamental (completo ou não) com 25%, com um aumento, em relação às mães, do número de pais com ensino superior completo (23,4%). Verifica-se, portanto, que quase metade dos pais dos estudantes possui pelo menos o ensino médio completo, fato este que pode ter alguma relação com o desempenho escolar dos estudantes, e que será levado em consideração nos resultados obtidos e em pesquisa futuras com esse público alvo.

4 XX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF 2013 São Paulo, SP 4 Ao aplicarmos o questionário de opiniões e expectativas sobre experimentação na disciplina de Física, optamos por organizar as questões de cada categoria de forma aleatória, conforme pode ser visto na Tabela 1. Tabela 1. Questionário de Opiniões e Expectativas sobre Experimentação em Física 1. Gosto de história por conseguir entender as fases de desenvolvimento do conhecimento. 2. Conhecer história e filosofia da física me ajuda a entender melhor as teorias e conceitos matemáticos envolvidos na construção da física. 3. Consigo perceber que a ciência é desenvolvida com intervalos de tempo. 4. Consigo reconhecer a época em que cada cientista viveu através da forma de pensamento que eles mostram em suas obras. 5. Muitas vezes por uma teoria ser deixada de lado por muitos anos, há uma colaboração entre os cientistas, com a continuação dos estudos feita por outro grupo de pesquisadores. 6. A Ciência como qualquer outra construção humana está sujeita a falhas e erros. 7. Mesmo sendo o nome de só um cientista mais divulgado, não significa que ele tenha trabalhado sozinho. 8. A ciência tem papel fundamental na história 9. Consigo perceber que sem conhecer o contexto em que as teorias, leis e conceitos foram desenvolvidos, se torna mais difícil sua compreensão. 10. Todas as disciplinas têm uma ligação. 11. Trabalhar nas aulas de física com um enfoque histórico torna a aula mais interessante. 12. A relação entre as disciplinas torna o ensino menos cansativo. 13. A física é uma ciência experimental. 14. Gosto de realizar experiências, porque posso ver como a natureza se comporta. 15. Gosto de fazer experiências porque consigo relacionar com o meu dia a dia. 16. Realizar experiências me ajuda a compreender a matéria melhor. 17. Desenvolver experiências me incentiva a estudar física. 18. Gosto de fazer experiências, porque aprendo mais que nas aulas teóricas. 19. Gosto de fazer experiências, porque elas me ajudam na resolução de problemas e exercícios. 20. Gosto de física porque ela me ajuda a compreender a natureza. 21. Gosto de física, porque ela esta ligada a varias tecnologias. 22. Gosto de física porque ela explica como as coisas funcionam. 23. Gosto de física porque tem formulas. 24. Gosto de física porque posso fazer experiências. 25. Gosto de física porque ela tem uma estrutura logica que culmina em um principio físico. 26. Gosto de filmes de ficção científica. 27. As tecnologias que utilizamos todos os dias possuem conceitos físicos muito importantes. 28. Usamos o conceito de ondas no celular, TV, internet, entre outras tecnologias. 29. Gosto de ler sobre ciência. 30. Gosto de assistir programas sobre ciência. 31. A ciência é muito importante para o densevolvimento de um país. 32. Leis e príncipios científicos são obtidos da experimentação e observação. 33. As teorias científicas sempre podem ser revisadas. 34. Sempre ocorrem revoluções na ciência. 35. O cientista deve se preocupar com as implicações do seu trabalho. 36. Os cientistas controem modelos sobre a natureza. 37. Mesmo uma teoria ultrapassada pode ser útil na ciência. Estudo da Confiabilidade A consistência interna, medida pelo alfa de Cronbach, verifica se todos os itens da escala (questões) são consistentes entre si. Seu valor varia numa escala de 0 a 1. Ela também está relacionada com a fidedignidade ou precisão da medida,

5 XX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF 2013 São Paulo, SP 5 sendo que um alto valor da consistência interna (próximo de 1) indica que o instrumento mede com pouco erro. Valores acima de 0,7 são indicativos de uma boa consistência interna para o uso da escala numa investigação preliminar (MAROCO & GARCIA-MARQUES, 2006). O alpha de Cronbach foi calculado para o conjunto das respostas às 34 das 37 questões da Tabela 1 (já que 3 questões, das 37 iniciais, foram eliminadas durante a análise estatística). A equação de cálculo do alfa de Cronbach, onde temos 2 como a variância do n-ésimo item, e 2 n como a variância do questionário, sendo k o número de itens: k 1 k 2 1 n 2 k n 1 onde k é o número de itens, 2 2 n é a variância do n-ésimo item e é a variância do questionário. O valor obtido para α foi igual a 0,866 (Tabela 2). Considera-se apropriado a uma investigação preliminar de acordo com os critérios expostos por Nunnaly um alpha acima de 0,7 para uma investigação preliminar de acordo com Maroco e Garcia Marques (2006), onde em seu estudo citam o autor supracitado. Tabela 2: Confiabilidade do QOE N (nº itens x nº respondentes) α de Cronbach Nº de itens , Aparecem 34 questões, e não 37, no número de itens porque foram desconsideradas algumas questões mediante a divisão de fatores fornecida pelo próprio software estatístico. As questões 13 e 50 apareceram isoladamente e dois fatores distintos, e a questão 24 não apareceu em nenhum fator, portanto, essas três questões foram excluídas da análise. Para a nossa escala reduzida, com os 34 itens restantes, encontramos o coeficiente alfa de Cronbach igual a 0,866 que indica uma escala de alta consistência interna. Validação de Construto do Questionário A matriz de componentes fatoriais rotacionadas definiu as cargas fatoriais da maior parte das questões. Utilizando o critério para a retenção dos fatores com valores mínimos de 0,40 verificou-se uma identidade conceitual (SCHEIER; CARVER; BRIDGES, 1994). A análise fatorial, com rotação varimax, revelou onze fatores, pelo critério de Kaiser (vide Tabela 3). A partir da análise fatorial fornecida pelo programa observamos que a questão 24 não foi agrupada em nenhum fator, e que as questões 13 e 50 aparecem sozinhas em fatores distintos, desta forma, não foram consideradas na análise estatística. Tabela 3. Matriz de cargas fatoriais Questões F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F , ,803

6 XX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF 2013 São Paulo, SP 6 Questões F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F , , , , , , ,602 0, ,521 0, , , , ,604 0, ,582 0, , , , ,521 0, , , , ,582 0, , ,532 0, , , , ,403 0, , ,604 0, , , , ,403 0, , , ,532 0, , ,602 0,482 O programa reorganizou as questões nos seguintes fatores: F1: Interesse sobre Ciência e ficção científica. F2: Desenvolvimento científico e tecnológico compreendido através da História da Ciência. F3: Realização de experimentos quantitativos e problematizadores. F4 e F6: Contextualização da Física através da História e Filosofia da Ciência. F5: Evolução dos conceitos da Física. F7: Humanização do trabalho científico. F8: Limitações das teorias científicas e gosto pela prática experimental. F9: A Física como uma ciência experimental, interdisciplinar e relacionada aos avanços tecnológicos.

7 XX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF 2013 São Paulo, SP 7 F10: Realização de experiências vinculadas ao dia-a-dia dos estudantes e à natureza. F11: Aprendizagem da teoria de Física através de contextos históricos e de sua relação com a natureza. Por meio desta reorganização das questões em fatores, e conhecendo a média, a mediana e a moda para cada questão, podemos analisar mais facilmente o significado de cada fator. Percebemos que o maior desinteresse expresso pelos estudantes recai sobre filmes e literatura sobre ciência e ficção científica (fator F1), onde a grande maioria discorda sobre gostar desses assuntos. Também afirmam não gostar de Física por causa das fórmulas, ou seja, enxergam essa ciência como provavelmente lhes têm sido passado ao longo dos anos, como um amontoado de fórmulas. Entretanto, concordam quando o assunto é o estudo do desenvolvimento científico através da História (fator F2), e o fato de que a tecnologia que utilizamos todos os dias apresenta conceitos físicos importantes, ou seja, o interesse dos estudantes aqui é positivo, já que as respostas da grande maioria estão presentes nos níveis positivos (concordo totalmente e concordo). Quando o assunto é a realização de experimentos quantitativos 1 e problematizadores 2 (F3), a maioria esmagadora dos estudantes concorda. A mediana de todas as questões referentes a este fator é 5 (concordo) e a moda é 6 (concordo totalmente). Fica clara aqui a expectativa positiva dos estudantes na realização de experimentos com o objetivo de compreender melhor o conteúdo como um todo. Com relação aos fatores F4 e F6, percebemos que os estudantes concordam com o uso da História e Filosofia da Física na contextualização dos conteúdos da Física. Entretanto, nem o fato da Física estar ligada às tecnologias é motivo para que eles gostem mais dessa disciplina (mediana igual a 4 nessa questão). No fator F5, novamente os estudantes expressam pouco interesse na evolução dos conceitos da Física através da História. A maioria das questões deste fator possuem mediana igual a 4 (concordo pouco). Quando consideramos as teorias científicas passíveis de erros e limitações, podendo ser revisadas, e construídas por vários cientistas ao longo dos tempos (F7) aí sim temos um consenso positivo entre os estudantes. As medianas nas questões desse fator são iguais a 6 (concordo totalmente). Também concordam quando o assunto é a realização de experimentos na Física (F8). Eles se mostram propensos a aceitar a experimentação muito mais facilmente do que a inserção da História da Ciência. 1 Nesta categoria, enquadram-se as propostas que buscam realizar medições a partir dos aparatos montados, e as atividades parecem objetivar o desenvolvimento de uma suposta habilidade científica, no cuidado com o processo de medição, em direção à formação do aluno através de uma metodologia da ciência experimental. 2 Propostas em que se busca a análise da adequação das teorias às experiências e não das experiências às teorias, ligações com o cotidiano, propostas interdisciplinares, tentando traduzir a física como linguagem, construção metafórica, consonante com uma visão de ciência realista crítica.

8 XX Simpósio Nacional de Ensino de Física SNEF 2013 São Paulo, SP 8 Os estudantes entendem a Física como uma ciência experimental, interdisciplinar e relacionada com os avanços tecnológicos (F9), e esperam que as atividades experimentais, quando realizadas, tenham vínculo com o seu dia-a-dia, e com observações de fenômenos na natureza (F10). E, por último, se mostram mais animados quando a proposta é trabalhar as aulas teóricas de Física com um enfoque histórico (F11). Considerações Finais Com dos dados preliminares obtidos com o questionário poderemos trabalhar respeitando os interesses dos estudantes em experimentação, porém observamos que muitos estudantes afirmam não se interessar por literatura, filmes ou séries que contemplem temas de ciência, no entanto essa falta de interesse é fruto do não reconhecimento da ciência envolvida, ou de fato não gostam do tema? A escola tradicionalista às vezes deixa de lado o cotidiano dos estudantes, assim, salvo exceções, não conseguem vincular o ensino de sala de aula com a realidade. Como o nosso trabalho de investigação ainda está em fase inicial, devemos analisar os possíveis caminhos para romper com um ensino de física descontextualizado e que utiliza a experimentação como um apêndice e não parte fundamental do processo de construção da ciência. Nosso papel na nova etapa de nosso projeto é utilizar meios para que os estudantes passem a apreciar o ensino de física em sua totalidade, deixando de lado a ideia de que realizar experiências é apenas causar explosões no laboratório. Referências AZEVEDO, H. L. O uso do experimento no ensino de Física: Tendências a partir do levantamento dos artigos em periódicos da área no Brasil. Anais do VII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, Florianópolis, Disponível em Acesso em 25 jul BRASIL. PCN+ Ensino Médio: Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. MEC-SEMTEC, Brasília, Brasil, Lei de Diretrizes e Bases da Educação: Lei n 9.394/96, Brasília, BARRA, V. M., LORENZ, K. M.; Produção de materiais didáticos de ciências no Brasil, período: 1950 a 1980, Disponível em: works.bepress.com/karl_lorenz/10/, acessado em 10 jun CAPPELLETTO, E.; O vê de Gowin conectando teoria e experimentação em física geral: questões cotidianas metodológicas e epistemológicas relevantes ai processo, 2009, 297, Dissertação de Mestrado- Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2009, Instituto de Física. MAROCO, J.; GARCIA-MARQUES, T. Qual a fiabilidade do alfa de Cronbach? Questões antigas e soluções modernas? Laboratório Psicologia, Portugal, v. 4, n. 1, p , 2006.