MÉTODO EXPERIMENTAL: USO E PROPOSTA PARA O ENSINO DE FÍSICA E QUÍMICA.

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1 Centro Universitário São Camilo Espírito Santo Curso: Licenciatura em Física, Licenciatura em Química Disciplina: Trabalho de Conclusão de Curso Professor Orientador: Laureanny Madeira MÉTODO EXPERIMENTAL: USO E PROPOSTA PARA O ENSINO DE FÍSICA E QUÍMICA. Alunos do 6 período: Érika Aparecida Menegardo Onhas Tiago Barbosa Marques Cachoeiro de Itapemirim ES Novembro/2011

2 3 MÉTODO EXPERIMENTAL: USO E PROPOSTA PARA O ENSINO DE FÍSICA E QUÍMICA. Érika Aparecida Menegardo Onhas eri.karol@hotmail.com Graduando em Licenciatura em Química Tiago Barbosa Marques Tiago.m35@gmail.com Graduando em Licenciatura em Física Laureanny Madeira - laureannymadeira@saocamilo-es.br Graduação e Mestrado em Engenharia Química Identificação do trabalho Curso de Licenciatura em Física e Curso de Licenciatura em Química Cachoeiro de Itapemirim Espírito Santo

3 2 RESUMO Neste trabalho iremos abordar o uso de experimentos no ensino de física e química e suas vantagens, com a finalidade de mostrar que essas disciplinas não se resumem aos cálculos e teorias abordados em sala de aula. E demonstrar ainda, que o ensino pode se dar de maneira dinâmica e de forma participativa. O estudo das práticas na educação se faz necessário, tendo em vista resolver falhas no modelo atual. Portanto o método experimental se faz viável quando utilizado corretamente e seguindo um roteiro, para haver um melhor enfoque do tema desejado. ABSTRACT At this work we ll to approach the use of experiments in teaching physics and chemistry and your advantages, to show that these calculations are not only and not confined to theories discussed in class. And demonstrate that learning can be dynamic and participatory. The study of teaching methods is needed to resolve flaws in the current model. Thus the experimental method becomes feasible when used properly and following a script, to be a better approach to the desired theme. Palavras-chave: Ensino de física e química, experimentos, métodos de ensino, teoria e prática, roteiro de aula prática. I INTRODUÇÃO Desde os tempos remotos o homem vem testando e colocando em prática os conhecimentos adquiridos. Não se pode deixar desaparecer este importante hábito, principalmente quando o assunto é educação. Com uma boa estruturação e clareza, os discentes só têm a ganhar com o método experimental.

4 3 Desde os primórdios, o ser humano utiliza-se de experimentos, com a finalidade de provar teorias, ou mesmo contestá-las. Grandes filósofos, físicos, químicos e pesquisadores em geral, da antiguidade até a idade contemporânea utilizam experimentação. Para que uma teoria seja aceita, ela deve ser comprovada experimentalmente. Podemos trazer esses conhecimentos e práticas para a sala de aula e obter sucesso no processo ensino-aprendizado. Como exemplo de um grande experimentador temos Antoine Laurent de Lavoisier, que entrou para a Ferme Générale, que trata-se de uma associação de financistas. Ele antecipava ao rei uma quantia correspondente àquela arrecadada pelos impostos e, em troca, recebia autorização para promover coleta de taxas e usar o dinheiro. Para alguns amigos, Lavoisier declarou que só assim poderia acumular recursos para construir seu laboratório. Lavoisier foi um dos primeiros cientistas a registrar que as reações químicas acontecem sem variação de massa. Este fato deve-se à oportunidade de realizar práticas em seu laboratório. Outro exemplo de cientista que valia-se de experimentação é Enrico Fermi, um dos poucos físicos modernos a combinar teorias com práticas, e desenvolvedor da primeira reação nuclear controlada a partir da construção de um reator nuclear experimental. Inúmeros outros pensadores e pesquisadores poderiam ser citados e muitos só obtiveram sucesso em suas obras, graças às experiências. Em geral, hoje, as disciplinas de física e química, baseiam-se no professor expondo os conceitos e idéias gerais, e então os alunos escutam e tomam notas, de forma passiva. Ao não compreenderem a natureza do conhecimento científico e a natureza da ciência química moderna, além de não permitirem a internalizarão desses instrumentos psicológicos e, assim, o desenvolvimento mental de seus alunos, muitos professores acabam cedendo às expectativas do sendo comum dos alunos sobre essa matéria, que concebe a química como fenômeno espetacular, com explosões multicoloridas,

5 4 borbulhamentos de líquidos em vidros estranhos, magia de transformações espetaculares e inexplicáveis, etc. Estas idéias são reforçadas pela mídia, pelos filmes de ficção, pela divulgação de certas práticas alquimistas, jogadas na imaginação das pessoas fora do contexto em que elas se deram. Além disso, os alunos esperam receber sempre respostas exatas e verdadeiras às questões levantadas por terem essa concepção de ciência, igualmente formada no sendo comum e não problematizada. (Maldaner, 2000, p. 107). Por este motivo essas matérias acabam por se distanciar do cotidiano e da vida dos alunos. Cabe ao professor, utilizando experimentos, fazer com que os alunos passem a ter contato com o que estudam. Adquirindo assim conhecimento e sendo levados a pensar, em consequência despertando a curiosidade e a busca por respostas. A idéia da experimentação em sala de aula deve ser mais bem aproveitada, deixar de ser apenas conteúdos isolados e sem interpretações adequadas, onde somente são memorizadas e organizadas sem condições de aperfeiçoamento ou utilidade. É necessário problematizar, tornar satisfatórias as aulas práticas. Maldaner (2000), também refere-se à utilização de experimentação e das condições do espaço escolar. A existência de um espaço adequado, uma sala preparada ou um laboratório, é condição necessária, mas não suficiente, para uma boa proposta de ensino de química. (Maldaner, 2000, p.163) É preciso permitir que as práticas experimentais e as teorias trabalhadas em sala de aula sejam assuntos interpostos no ensino de química e física, com reflexo sobre os modelos de preparação de aulas teóricas e práticas, considerando o que pode ser modificado para superar e romper obstáculos durante o aprendizado. II - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: CONHECIMENTO CIENTÍFICO Por volta antes de Cristo a Ciência já vinha sendo estudada por filósofos que desenvolveram conhecimento pela observação de fenômenos e

6 5 foram naturalmente provocados e questionados, tais como: Platão ( ), Demócrito ( ), Aristóteles ( ), Galileu Galilei ( ), Robert Boyle ( ), Nicolau Copérnico ( ), René Descartes ( ), John Dalton ( ). Esses filósofos foram extremamente importantes na previsão de alguns conhecimentos e princípios em Física e Química. A ciência teve seu marco com a racionalização dos conhecimentos empíricos adquiridos, procurando sempre prever as leis e simplificá-la, de maneira sempre coerente, as primeiras observações obtidas. Assim, a ciência explica os processos, sua composição, relações, princípios e os fenômenos naturais. O método científico é um sistema bastante amplo sobre a natureza. Esse abrange todas as formas de conhecimentos, pois necessita de todo e qualquer conhecimento empírico do fenômeno analisado, para assim, permitir o estudo de causas, influências e relações. Nele o observador busca explicações para o conhecimento empírico* do fenômeno, que se apóia em raciocínio lógico e em deduzir futuros acontecimentos, baseados em conhecimentos de leis e teorias em geral. Um aspecto da ciência, que devemos levar em conta, é que essa distingue seus conhecimentos através de princípios básicos sobre o mundo natural e suas teorias de argumentação por demonstração e experimentação. A formulação de hipóteses, que se forem confirmadas, podem promovê-las a uma teoria e depois a um principio. Normalmente essas hipóteses levam a uma explicação para o fenômeno, que através do conhecimento científico esclarece a explicação, por conhecimentos já existentes, pela maneira de pensar, por comparação de um fenômeno desconhecido com outro já conhecido, obtendo alguns aspectos comuns e assim explicando e compreendendo o fenômeno estudado. Silva (2007) refere-se ao conhecimento empírico como: Esse é o conhecimento do homem comum, sem formação, gerado pela sua relação com o mundo material. Ele é originado das experiências pessoais, vivenciadas ocasionalmente, do conhecimento que é transmitido entre os indivíduos, das

7 6 tradições da coletividade e, ainda, de crenças religiosas. Esse conhecimento é possuído no momento presente, lembrado, desenvolvido permanentemente, utilizado para a previsão de eventos futuros e transmitido para a coletividade e de uma geração a outra. (Silva, 2007, p.10) O conhecimento científico tem origem a partir do momento que a porção de saber adquirida é considerada suficiente para a compreensão de um fenômeno. Parte deste conhecimento adquirido é proveniente de senso comum e vulgar, e parte cientifico, ou seja, conhecimento proveniente a explicação de outras leis. Toda verificação consiste em prever algum resultado baseado em estudo de hipóteses, realização de experimentação e observação que explique a previsão que se confirma. Assim, as conclusões voltam a serem submetidas à prova, para entrarem em conflitos com outras observações a fim de verificálas e testá-las. Na medida em que o conhecimento científico evolui sofre modificações e novos conceitos são adicionados, os conhecimentos comuns são corrigidos ou retorcidos. Contudo, o conhecimento científico não é perfeito, e seus aspectos de abordagem podem ser constantemente aperfeiçoados, testados e comparados. A ciência tem esse objetivo de aperfeiçoar continuamente os fenômenos naturais, a fim de chegar à perfeição. Sendo assim, só será uma boa hipótese quando essa explicar todos os fatos observados. É importante, neste ponto, considerar que o conhecimento científico é lógico e objetivo como o conhecimento do senso comum, porém muito mais especifico e aprofunda do que este. De forma geral, não poderia ser possível para a mente humana pensar de forma abstrata algum fenômeno natural. Na ciência atual, a finalidade principal do conhecimento científico é baseado na experimentação e tem mostrado bastante eficiência no principio de lógica, e resultando no desenvolvimento da ciência, ou seja, desenvolvendo conhecimento a partir de explicações naturais.

8 7 III - EXPERIMENTOS E A PRÁTICA DO ENSINO O uso de experimentos tem caráter fundamental na educação, uma vez que a teoria no ensino de física e química se torna abstrata. Esse fato resulta na dificuldade de aprendizagem da maioria dos alunos, e a conseqüente aversão às disciplinas em questão. O uso de um método de ensino com uma interação entre teoria e prática, proporciona a possibilidade de observar fenômenos que ocorrem no dia a dia, que antes passavam despercebidos e ainda aprofunda e facilita a aprendizagem. Tendo em vista a dificuldade, de uma grande parte dos alunos, uma nova forma de ensino de física e química se faz necessária. E o uso de experimentos em sala, mesmo os de baixo custo, podem ser uma solução para isto. Na prática educativa escolar a pesquisa como estratégia de ensino não se confunde com uma investigação científica. Todavia, como esta prática, ela também pressupõe preparação, acompanhamento sistemático por parte do professor e publicização dos resultados. Em situações com crianças do ensino fundamental, por exemplo, cabe propiciar a vivência de práticas investigativas, tendo em vista o desenvolvimento de habilidades como: observar, colher dados, registrar informações e analisar fatos. Tudo isso, é obvio, tendo o cuidado de considerar as condições sociais e cognitivas dos discentes. (FARIAS et al, 2009) A experimentação torna-se, em um método de ensino baseado em experimentos, uma forma de exemplificação dos conteúdos e também uma oportunidade de contato mais próximo entre os alunos e a ciência. Possibilitando assim debates sobre os fenômenos observados, conseqüentemente a construção de conhecimento e a formação de alunos críticos que o buscam.

9 8 A teoria sem prática não ilustra de forma visível os conteúdos estudados em sala e não chama a atenção dos alunos, o que provoca uma perda de rendimento e em consequência as famosas frases: pra que eu estudo isso? e onde eu vou usar isso na minha vida?. O motivo do estudo de ciências, em especial física e química, é propiciar ao aluno uma visão diferente do universo em que vive, explicando seu funcionamento, sua estrutura e composição. A aplicação das disciplinas mencionadas se dão a todo momento e nos mais diversos cursos, por isso há uma grande importância no estudo destas. A física e a química devem deixar de ser só um aglomerado de cálculos sem sentido passado para alunos que não fazem idéia de onde se aplicam. É necessária e urgente a estruturação e implantação de aulas experimentais bem preparadas nas escolas, a fim de aumentar o rendimento dos alunos nessas disciplinas. IV - AULA EXPERIMENTAL: PREPARAÇÃO E BENEFÍCIOS As aulas envolvendo experimentos, principalmente no ensino fundamental, são momentos onde os discentes poderão, muitas das vezes, dispersar sua atenção, devido ao fato de que tudo é novo para eles. Essa falta de atenção deve ser compensada por uma boa organização e um planejamento correto das atividades a serem desenvolvidas. O professor é um dos responsáveis pela organização do trabalho educativo, tanto na sala de aula quanto no ambiente escolar como um todo. Nesse sentido, o planejamento representa o espaço onde ele exerce sua intervenção sobre os rumos do fazer pedagógico e didático. Parte essencial para do desenvolvimento de aulas práticas é o roteiro. É através deste que os alunos serão orientados e os objetivos delimitados. Uma boa elaboração é de suma importância, porém não há um modelo padrão a seguir ou adotar. Sendo assim, cada professor ou instituição

10 9 cria o seu próprio roteiro de aula prática abordando pontos considerados importantes. O ato de planejar aulas leva o professor a refletir sobre as metodologias de ensino e conteúdo, para posteriormente colocá-los em prática. Isso garante a ele segurança ao expor determinado tema e fornece ainda uma base para seguir o conteúdo a ser lecionado. Nesta linha de pensamento, Maldaner (2000), sobre a formação dos professores e avaliação das teorias científicas, afirma que: Como educadores precisamos analisar o que está atrás das intenções de uma teoria, os objetivos que procura atingir e os objetivos pelos quais se adota uma teoria. Aos termos essa formação, podemos defender a reconstrução coletiva do que seja ciência e do que seja científico e, assim, ela pode servir para que a sociedade seja mais justa e os bens culturais desenvolvidos pelas conquistas da ciência estejam disponíveis igualmente para todos. (Maldaner, 2000, p.98) Aulas sem planejamento são, sem dúvidas, menos produtivas que aulas bem planejadas. Embora alguns professores apenas façam um planejamento e apliquem o mesmo em várias escolas e várias turmas diferentes, o planejar deve levar em consideração cada sala de aula, os alunos e suas singularidades. Nas aulas de ensino de química e física, da maioria das escolas, o aspecto prático é de forma geral esquecido pelos professores. Grande parte dos professores de ciências acreditam que as aulas de química e física resumem-se a transmitir aos alunos uma enorme quantidade de fórmulas e leis. Entretanto, aprender ciências está intimamente ligado a questionar, experimentar, descobrir e procurar respostas. V - A NECESSIDADE DA AVALIAÇÃO CONTINUA O processo ensino aprendizagem, nas aulas de química e física, tem sido discutido e questionado quanto a forma de avaliar os discentes. Sabemos

11 10 que é preciso uma mudança significativa no ensino de química e física, de como desenvolvê-lo e de como avaliar todo o processo de aprendizagem, saindo da tradicional memorização de cálculos e fórmulas. O processo de avaliação deve ser um fomento a construção do conhecimento do aluno, deve ser espaço para uma melhor avaliação de todo um processo e deve ser preocupação do docente permitir essa construção. É comum que a memorização, por superioridade, mesmo por parte dos docentes seja realizada e entendida como realização de provas, trabalhos e avaliações corriqueiras. Também não podemos excluir as realizações das provas sobre os conteúdos trabalhos em sala de aula como parte importante para construção do saber, ou como atividade principal na gestão das escolas. O sistema de avaliação quantitativa e os seus sucedâneos qualitativos são assim esquemas familiares, inteligíveis, que participam de uma imagem corrente, de uma representação vulgar da escola (Perrenoud, 1993, Maldaner, 2000, p.255). A maioria dos docentes entende o processo avaliativo simplesmente como aplicação de prova. É preocupante que professores ainda avaliem seus alunos de forma tradicional, com simples repetições do conteúdo realizado em sala de aula, que não sejam capazes de levar seu aluno a usufruir da capacidade de construir novos saberes. O aprendizado só se torna melhor quando a reflexão e a experimentação, como meio de prática, forem levadas ao contexto escolar, pois as experimentações permitem ao aluno refletir o conteúdo aplicado em sala de aula, averiguar e retomar a matéria estudada, assim, os conceitos vão sendo questionados e construídos. Ao propor um roteiro alternativo para realização de aulas experimentais, esse trabalho pretende proporcionar aos docentes, além do aprofundamento de suas aulas, a abertura de um caminho de pesquisa, onde os alunos possam refletir e buscar novos conhecimentos. Onde práticas e teorias poderiam ser valorizadas igualmente, ou seja, que a prática esteja profundamente ligada à a química e à física.

12 11 VI - ELABORAÇÃO DE AULA EXPERIMENTAL O planejamento de uma aula experimental é de grande importância, assim como o é para as aulas teóricas. É através dele que o professor irá estabelecer o curso da aula. Para elaboração de tal aula, é necessário ter em mente uma série de fatores como a participação ativa ou não dos alunos, os riscos envolvidos, materiais, relevância dos experimentos em relação à disciplina abordada, entre outros. A participação dos alunos é, de fato, a intenção de se usar experimentos, porém é necessário que haja discernimento, para elaborar experimentos onde os alunos poderão manusear os equipamentos e aqueles que deverão ser apenas observados. Experiências que tenham um nível de risco elevado devem, portanto, serem realizadas pelo professor e exibidas aos alunos. É viável dar ênfase à experimentos em que os alunos poderão participar de forma ativa, para haver mais interesse e o conhecimento seja adquirido de uma forma simplificada. Outro ponto também importante são os materiais utilizados para confecção dos experimentos. Para a construção dos mesmos é necessário que os materiais estejam disponíveis, ou seja, de fácil acesso para os alunos. Realizar experimentos com materiais e/ou equipamentos difíceis de serem encontrados e/ou operados são pontos negativos, que farão com que o aluno perca o entusiasmo pela aula. Um fator essencial é a relevância dos experimentos para a disciplina abordada. Ele deve exemplificar o conteúdo, ser de fácil entendimento e mostrar de forma clara os conceitos em questão. Uma vez que o objetivo dos experimentos é levar o aluno a conhecer os conceitos físico-químicos de forma prática e simplificada.

13 12 Sobre os experimentos, devem ser possíveis a enunciação das leis e princípios que o regem, devem caber os cálculos relacionados e as deduções cabíveis. Abordando, ao menos, um desses conceitos em uma prática ela já se torna válida para uso no ensino. Essas conclusões acerca do experimento cabem ao entendimento do professor, que deve buscar sempre por novas idéias e conhecimentos. VII - ELABORAÇÃO DO ROTEIRO O roteiro, em aula prática, tem fundamental importância. Portanto deve ser elaborado com cuidado e abordando aspectos vistos como essenciais para o desenvolvimento das atividades. Para tal relevância faz-se necessário que sejam abordados alguns pontos, tanto na estrutura quanto no conteúdo. É importante que o roteiro siga uma ordem clara. Ele deve possuir elementos que possibilite a marcha da prática sem prejuízo, ou seja, todos os equipamentos, reagentes e quantidade devem estar especificados no roteiro. Como complementação do estudo também pode ser adicionado ao roteiro questões referentes a prática que foi realizada. O primeiro ponto a se abordar devem ser os objetivos da prática, assim como o plano de aula, o roteiro deve conter um objetivo a ser alcançado, caso contrário a prática pode levar a diversas interpretações. Estes objetivos podem ser divididos em objetivo de ensino, que é o que de fato se quer ensinar, e objetivo de aprendizagem, ou seja, o que os alunos devem aprender. Em seguida a descrição dos materiais, uma vez que é através deles que serão construídos os experimentos. Nesse tópico, devem ser descritas as quantidades e, de forma adicional, onde se localizam. É interessante lembrar que não é necessário que a escola tenha um laboratório de química equipado para que experiências sejam utilizadas como artifício de ensino. Muitos experimentos podem ser desenvolvidos utilizando-se

14 13 materiais de baixo custo como, por exemplo, garrafas plásticas, bexigas de festa, lâmpadas incandescentes, laranja, limão, entre outros. Após os materiais é recomendável colocar os cuidados a serem tomados ao manuseá-los e ao montar o experimento. Riscos como possibilidade de queimadura, corte, contusão e outros, para que não ocorra acidentes durante a execução da atividade. Posteriormente devem ser descritos os procedimentos para construção/realização do experimento passo a passo. Nessa fase deve-se ter atenção, uma vez que acidentes podem ocorrer. É nesse momento também que se pode observar o fenômeno em questão para discuti-lo posteriormente. Após a montagem e a observação do experimento é necessário um momento para debate, ou seja, construção do conhecimento. Abordar o conhecimento empírico, as observações realizadas pelos discentes para determinado fato, e em seguida abordar o conhecimento científico, explicando de fato o que ocorre no fenômeno em questão. Ao término de todo este procedimento, o conceito já será conhecido pelos alunos e então, faz-se uma fundamentação do tema e uma exposição teórica, a fim de comprovar os princípios vistos. Essa forma de ensino difere-se da forma convencional, já que, primeiro há o contato com a prática e a observação e depois a exposição teórica do tema. Os cálculos que prevêem os resultados podem ser utilizados ainda como forma de avaliação do aprendizado, tornando o método experimental uma ferramenta eficaz no processo de ensino aprendizagem. Abaixo apresenta-se um modelo de construção de roteiro experimental, onde primeiro privilegia-se a prática e posteriormente a teoria.

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16 15 VIII - CONCLUSÃO O estudo de um método com ênfase em experimentos para o ensino de física e química visa auxiliar no processo ensino-aprendizagem, de forma a proporcionar uma maior interação entre o cotidiano do aluno e a teoria vista em sala de aula. Tem ainda a intenção de levar professores e futuros professores a repensarem suas práticas didáticas. Mudanças são, muitas vezes, necessárias para haver uma melhora significativa no resultado. Na metodologia de ensino não é diferente. No mundo globalizado, a expansão de forma exponencial das redes sociais e o acesso à internet tem provocado o desinteresse dos alunos pelas aulas tradicionais, quadro, giz e livro já não são atrativos. O que se torna um desafio para professores, inovar para cativar os alunos. O papel do professor quanto à sala de aula vem passando por mudanças drásticas e cabe a cada profissional buscar por melhorias. O profissional professor antes era o detentor da verdade e de todo o conhecimento, com os avanços tecnológicos e os novos recursos disponíveis os professores passaram a ser mediadores do saber. As características do professor devem seguir um novo padrão, onde o conhecimento de uma área específica já não é suficiente. Uma vez que o acesso as informações de diversas partes do país e do mundo estão a alguns cliques dos alunos. Sempre aparecerão novos questionamentos e novos desafios. O professor deve estar preparado e deve agir de forma a provocar a busca por conhecimento. Deve portar-se como líder, motivando, e administrando o aprendizado. Sendo assim, a teoria sem a prática acaba por prejudicar a aprendizagem. A aplicação de aulas experimentais, no ensino de física e química, tem um papel fundamental na construção do conhecimento. Além disso facilita a compreensão dos conteúdos vistos em sala de aula. É, então, de grande importância uma revisão no método de ensino das disciplinas em

17 16 questão pelos professores. É preciso ainda adaptar-se à nova realidade dos alunos e à era da informação. IX REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AXT, Rolando, MOREIRA, Marco Antônio. O Ensino Experimental e a Questão do Equipamento de Baixo Custo. Revista Brasileira de Ensino de Física. V. 13, p BORGES, R. M. R. A Natureza do Conhecimento Científico e a Educação em Ciências. Florianópolis, Dissertação de Mestrado, UFSC, CHASSOT, Attico, Inacio. Para Quem é Útil o nosso Ensino de Química? Porto Alegre, Tese de Doutorado UFRGS, FARIAS, Isabel Maria Sabino de et al.didática e Docência Aprendendo a Profissão. 2 ed. Editora Liber Livro, MALDANER, Otavio Aloisio. A Formação Inicial e Continuada de Professores de Química. 1 ed. Editora UNIJUÍ, N. Beraha, M.F. Carusela y C.D. El Hassi. Dinámica Del movimento rotacional: propuesta de experiencias sencillas para facilitar su comprensión. Revista brasileira de Ensino de Física, v.31, n. 4, 4503 (2009). V. José Atílio, Alquimistas e químicos O passado, o presente e o futuro. 2 ed. Ed. Moderna, 2005.