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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE EDUCAÇÃO DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Um Estuda das Tendências em Teses e Dissertações Brasileiras sobre o Laboratório Didático de Física Autor: Rodrigo Gontijo de Alvarenga Orientador: Prof. Dr. Dirceu da Silva Este exemplar corresponde à redação final da Dissertação defendida por Rodrigo Gontijo de Alvarenga e aprovada pela Comissão Julgadora. Data ZY /02 f2208” 24 Assinatura: Orientador COMISSÃO JULGADORA: E CREA EE : Campinas (2005) N - BA & by Rodrigo Gontijo de Alvarenga, 2005. Vo ny 35 Ficha catalográfica elaborada pela biblioteca da Faculdade de Educação/UNICAMP AiB6e Alvarenga, Rodrigo Gontijo de. Um estudo das tendências em teses e dissertações brasileiras sobre o laboratório didático de física / Rodrigo Gontijo de Alvarenga. -- Campinas, SP: [s.0.], 2005. Orientador : Dirceu da Silva. Dissertação (mestrado) — Lniversidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação. +. Laboratórios de física. 2. Didática. 3. Física — Estudo e ensino. 4 Análise dertendências: 5. Trabalho. 1. Silva, Dirceu da. H. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Educação. Iki. Título. 05-23 RP-BFÉI ABSTRACT This research focuses on the analysis of academic papers on physics didactic laboratories, more specificaliy: we have looked into the possibility of the existence of some kind of tendency throughout the time on essays and theses presented in Brazil in the last decades, which in a way or another, focus the subject of physics didactic laboratory. To do so, we considered a sample 0f 17 papers: 15 essays and 2 theses that focused this subject These works were qualitatively analyzed in search of an identification of the following categories: Research/Objective issue; Research Methodology, Teaching Level and Conclusion. This analysis has showed there are a search for new teaching methodologies on laboratories among these authors and also a searching on comparisons among the existent ones as a solution for the problems of physics teaching and leaming. We also noticed a strong decline on the number of papers dated back to the 1990's. This is due to the advent of construciivism paradigm, which places physics didactic laboratories as a coherent integrated source on learning teaching process. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO......... 2. O PROBLEMA DA PESQUISA E A SUA JUSTIFICATIVA... 7 3. METODOLOGIA DE PESQUISA... O 4. ANÁLISE GERAL... mein AA MARÉ IIO.... mentais 4 4.1.1 Um breve histórico a respeito do desenvolvimento do laboratório didático de Física no Brasil... 11 4.2 Entre 1971 0 1980......... eee AD 4.3 Entre 1981 61900... 29 4.4 ApÓs 1990... 47 4.5 Análise geral... .55 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS... eee 59 xi Ao Professor Dr. Décio Pacheco (em memória), por representar para mim e para tantos, o orgulho e a humildade de ser professor. Agradecimentos Agradeço ao Prof. Dr. Décio Pacheco por ter sido mais que orientador no início deste trabalho. O saudoso "Décião” mostrou-me que ser professor vai além das práticas didáticas, além do quadro negro: aprendi com ele que ser professor é professar aquilo em que se acredita. Ser professor é o prelúdio de outras profissões e por isso reguer daquele que leciona, além de competência, muita responsabilidade, consciência e amor. Agradeço com a mesma intensidade aq Prof. Dr. Dirceu da Silva, que além de mostrar-me o caminho com conhecimento de causa e inteligência, deu-me confiança e estima para continuar a trabalhar nesta pesquisa. Dirceu é amigo e muito humano! Esteve sempre do meu tado e sempre me apoiou em momentos difíceis, como“a doença e posterior falecimento de minha mãe Neyde Gontijo, e do meu tio “Náylã emana Gontijo (ambos professores), durante o desenvolvimento desta pesquisa. Agradeço a todos membros do CECOC, em especial ao Prof. Dr. Jorge Megid, pela paciência, orientação e sugestões de busca dos trabalhos analisados nesta pesquisa. Além disto, agradeço, não só ao Jorge, mas também aos outros professores que compuseram a banca de minha qualificação, cujas sugestões contribuiram imensamente neste processo: Prof. Dr. Hilário Francalanza e Prof. Dr. Sérgio Ferreira do Amaral, Sempre me lembrarei da postura de cavalheiros destes senhores. Obrigado, do fundo do coração, por todo apoio, pelas observações que contribuiram imensamente para o desenvolvimento deste trabalho e principaimente pela amizade e companheirismo dos “Spuíniks” (companheiros de viagem): Jomar, Fernanda, durandyr, Polinho, Cris (esposa e namorada) e Karina (filha e aluna). Sem esses amigos, su ainda estaria na estação de partida comprando a passagem. 4. Introdução Nas últimas décadas, o laboratório didático de Física tem sido amplamente discutido. Por um lado, existe a idéia de que o ensino de laboratório é fundamental para a aprendizagem de Fisica, uma vez que esta é uma disciplina que tem fortes laços experimentais (Michael & Fowler, apud Schmidt 1995; Gonçalves, 1979: Renner & Lawson, apud Schmidt 1995, Passos, 1981). Nesta visão, Passos (1981) afirma que grande parte dos professores de Física entende que o trabalho experimental é muito importante para a aprendizagem desta disciplina. Justificando esta idéia, temos quatro citações onde nitidamente há afirmações sobre a relevância do laboratório: “É no laboratório e somente no laboratório que o estudante pode vivenciar a Física como na realidade ela é” (Michael & Fowler, 1973, apud Schmidt, 1995). “O trabalho de laboratório é explorado como elemento de aprendizagem e fonte de motivação, uma vez que, esse tipo de exercício experimenta! dá sentido reai e concreto às definições e conceitos apresentados no livro texto (...J” (Oliveira et al, 1998). “Os professores de Ciência, em particular de Física, têm um veículo a seu comando capaz de um envolvimento ativo do estudante. Este veículo é o Laboratório”. (Renner, Lawson, 1973 apud Schmidt, 1995). “Embora modelos e teorias tenham um papel fundamenta! no desenvolvimento da Física e até indiquem caminhos para a experimentação, ela é, basicamente, uma Ciência experimental. Ou seja, apesar de que a geração de novas idéias em Fisica envolva uma certa dose de raciocínio puro; no fundo, as questões cruciais só podem ser respondidas no faboratório” (Gonçalves, 1979). Assim, apesar de algumas dessas afirmações nos parecerem um pouco exageradas, come a de Michael & Fowler, elas revelam que se acredita que o laboratório didático exerce um papel importante no processo educacional desta Ciência e, portanto, deve estar presente no ensino desta disciplina. Pois, para esses autores, O trabalho experimenta! permite uma aproximação com a realidade, conseguindo um maior envolvimento dos estudantes no processo de ensino e aprendizagem (Schmidt, 1995), à medida que ilustra a teoria apresentada no livro texto (Oliveira, 1998). Também defendendo a relevância das disciplinas experimentais nos cursos de Ciências, porém partindo de uma abordagem mais cognitivista, Barbosa (1999) explica: “.JA utilização da metodologia de ensino experimental, como o aqui proposto, propiciará a aproximação do ensino com a própria estrutura da Física, que é basicamente experimenta! (...). A utilização de experimentação dentro de uma abordagem construtivista se apresenta como uma metodologia mais eficiente que a tradicional (aulas expositivas). Além disso, tornaram-se evidentes mudanças conceituais: os alunos evoluíram de suas concepções espontâneas para conceitos científicos (...). O ensino ministrado em laboratório - ensino experimental — deve ser usado não como um instrumento a mais de motivação para o aluno, mas sim como um instrumento que propície a construção e aprendizagem de conceitos e modelos científicos (...). (Barbosa, 1999) Para este autor, os benefícios das atividades experimentais residem no fato de permitirem que os estudantes revejam suas pré-concepções sobre Ciências, procurando melhorá-las. Por outro tado, discordando das idéias apresentadas anteriormente, percebemos, como veremos posteriormente, que desde o início dos anos setenta - quando são estudados e discutidos os vários tipos de laboratórios didáticos - até a década de noventa - quando começa a diminuir o número de dissertações sobre o laboratório didático - várias publicações apresentaram críticas, cada vez mais sérias, sobre a importância do laboratório didático. Por exemplo, algumas publicações (Clakson e Wright, 1992; Stake e Easley, 1978; ingelsrud e Leonard, 1988; tederman, 1992; Reif e St John, 1979; Tamir e Lunetta, 1979 e 1981; Tobin, 1986 e White, 1979) afirmam que o laboratório didático não é tão importante assim, criticando seus objetivos, ou sua eficácia, ou mesmo o seu papei no contexto educacional, da mesma forma que outras publicações (Pickering, do ensino de Ciências, que procura sintetizar princípios de psicologia educacional e epistemologia da Ciência, os objetivos do laboratório didático continuam imprecisos. Assim, hoje, quando se pergunta aos professores sobre a base que fundamenta a crença de que o laboratório didático é uma ferramenta imprescindível para o ensino da Ciência, continuamos ouvindo uma grande variedade de respostas, muitas simplistas e algumas idênticas âquelas que eram proferidas no auge do paradigma do Laboratório por Descoberta” (Tobin, 1986, apud Barberá e Valdés, 1996) Àssim, passou-se a denunciar que 0 ensino experimental possui baixa eficiência não colaborando de maneira efetiva para a melhoria do processo educacional, pois os efeitos de tal ensino nos estudantes a longo prazo mostraram-se pouco relevantes (NRC, 1990; Clakson e Wright, 1992; Barberá e Valdés, 1996). De acordo com Barberá e Valdés (1996), alguns autores (Kyle et al, 1979: Quaiter et al; 1990, Tamir, 1977; Tamir e Garcia, 1992; Tobin, 1986; Tobin e Ge 1987) afirmaram que as experiências feitas são do tipo “receitas” para aprender e confirmar teorias mediante resultados corretos, ao invés de realizarem investigaçõe. mais amplas da natureza. Outro tipo de crítica se refere ao laboratório por redescoberta. Kirshner (1992, apud Barberá e Valdez, 1996) entende ser um grave erro acreditar que, para se aprender Ciências, os estudantes devem trilhar os mesmos passos dos cientistas. Nesta mesma linha, Hodson defende: “E diferente fazer Ciência, aprender Ciência e aprender sobre Ciência” (Hodson, 1992, apud Barberá e Valdés, 1996). Suas críticas vão além, afirmando gue acreditar no laboratório por redescoberta é perigoso, pois os estudantes podem vir a acreditar que os passos seguidos peios cientistas são sempre os mesmos, reforçando a idéia de que Ciências são formadas por um corpo de conhecimentos verdadeiros e imutáveis (Hodson, 1992; apud Barberá e Valdés, 1996). Além dessas críticas, segundo Barbera e Vaidês (1996), outros autores também afirmam que o ensino experimental é uma perda de tempo (Pickering, 1980; Toothacker, 1983) e que os métodos experimentais têm a mesma eficiência dos métodos tradicionais de ensino (Clackson e Wright, 1992). Ou ainda, que os métodos experimentais são menos eficientes quando comparados com quaisquer outros (Thijs e 4 Bosch, 1995), além disso, pode parecer que o único valor das atividades experimentais 6 a aquisição de técnicas de medições e de habilidades manuais. Porém, várias pesquisas tém sido feitas para justificar esses resultados ruins. Uma justificativa que sobressai é a de que os instrumentos de medida para avaliar a importância do laboratório didático têm sido inadequados. Para Barberá e Valdés, muitos dos trabalhos publicados sobre o descrédito do taboratório didático carecem de: a) Uma descrição detalhada do tipo de prática que se realiza no referido laboratório pesquisado; b) Uma melhor descrição das variáveis que podem afetar o próprio instrumento de medida utilizado; c) Uma melhor descrição dos objetivos pretendidos tanto para a atividade experimental como para a investigação pedagógica em questão. À leitura dos resultados desses trabalhos produz uma idéia vaga e generalizante, frequentemente negativa, quanto à eficiência do laboratório didático no ensino de Ciências. Idéia essa que se ajusta bem ao sentimento geral compartilhado por muitos professores e alunos. Por outro lado, esse tipo de trabalho não aponta para possíveis soluções, já que os problemas não são adequadamente definidos. Dos anos oitenta para cá, a maioria das pesquisas sobre o tema se ccupa em falar mat do laboratório didático, apesar de continuarem afirmando, de uma maneira geral, que ele é uma ferramenta imprescindível para o ensino de Ciências. (Barberá & Valdes, 1996) Nesta tentativa de explicar a crise temática sobre a importância do laboratório didático, Barberá e Vadés (1996) concluem que há necessidade de realização de pesquisas mais profundas sobre o tema devido à sua relevância. Em suas palavras: 2. O Problema da Pesquisa e a sua Justificativa O ponto central desta pesquisa é a busca de alguma tendência geral ou algum tipo de convergência nas dissertações ou nas teses que abordam o laboratório didático de Física. Acreditamos, então, que a descoberta de tendências poderia ser um ponto de partida para novos trabalhos que visassem responder a novos questionamentos sobre o laboratório didático. Não temos a intenção de responder a perguntas específicas, mas sim, identificar tendências comuns entre os referidos trabalhos. Dessa forma, neste trabalho, estamos interessados em identificar se existe algum tipo de tendência, ao longo do tenpo, em dissertações ou em teses defendidas em universidades brasileiras, nas quais seus autores apresentam, explicita ou implicitamente, algum tipo de proposta de uso do laboratório didático de Física, seja para o ensino médio ou para cursos superiores. 3. Metodologia de Pesquisa Para que possamos responder ao nosso problema de pesquisa, anteriormente explicitado, passaremos a explicar a metodologia que nos norteou em nossa pesquisa. Neste trabalho, utilizamos uma amostragem por conveniência tendo como critérios de seleção dissertações e teses brasileiras que apresentassem uma proposta de uso do laboratório didático no ensino de Física no nível médio ou superior. Não incluiremos neste trabalho teses ou dissertações que se restringem à Astronomia ou que usam computadores como equipamento de laboratório ou que proponham simulações com softwares, por caracterizarem, a nosso ver, outro nicho de trabalhos mais voltados para esses elementos do que o Ensino experimenta! clássico. Como fonte de informações, valemo-nos do banco de dados e da biblioteca do CEDOC (Centro de Documentação em Ensino de Ciências) da Faculdade de Educação da Unicamp. Dentro deste contexto, fizemos uma seleção prévia através da leitura dos resumos desses trabalhos: descartamos aqueles que após uma leitura parcial ou integral de seu texto original mostraram-se não pertinentes ao nosso estudo e convergimos finalmente a quinze dissertações de mestrado e duas teses de doutorado, situadas entre o período de 1974 a 1997. Buscamos ainda outras fontes de informação: o banco de teses da CAPES e o da Universidade de Brasília. Nesses, conseguimos localizar, na maioria dos casos, texios que encontrávamos de forma integral no CEDOC,; porém, de outros trabalhos, só conseguimos ter acesso aos resumos. Durante a leitura integra! de cada trabalho, procuramos identificar as seguintes categorias: o seu objetivo de pesquisa, ou quando não explicitado buscamos seus objetivos; O nível de ensino; a metodologia de pesquisa utilizada; e as conclusões. De posse destas informações, procuramos organizá-las em quadros como uma tentativa de comparar essas categorias e identificar possíveis tendências ao longo do tempo. Assim, optamos por realizar a análise dos dados coletados década a década. Ou seja, nos períodos: até 1970; de 1971 a 1980; de 1981 a 1990 e após 1990, conforme discorreremos no capítulo seguinte. sobre a evolução histórica do ensino de Ciências das décadas de 50, 60, 70, 80 e 90, que se encontra resumido no Anexo it Porém, como a essência do trabalho de Krasilchik não era o laboratório didático de Fisica, mas sim, o currículo de Ciências, nós tivemos que buscar por outras fontes de informação, como o trabalho de Schmidt (1995), o de Ferreira (1978), o de Bross (1990) e os bancos de dados da USP, da UFSC e da UESF, conforme apresentaremos a seguir. Segundo Schmidt (1995), Ana Maria M. Bross apresentou em 1990, na sua dissertação de mestrado “Recuperação da Memória do Ensino Experimental de Física: produção, utilização, evolução e preservação dos equipamentos”, uma identificação de três grandes períodos do laboratório didático da Fisica: a Era das Máquinas, a Era dos Kits e a Era da Sucata. A Era das Máquinas compreende o final do século XIX até os anos quarenta. Neste período, pelo menos no Brasil, o laboratório didático era apenas demonstrativo: o professor utilizava “máquinas” prontas, que eram arranjos experimentais de alto custo econômico. O objetivo era possibilitar aos alunos a observação de fenômenos físicos, com o intuito de comprovar a teoria vista anteriormente. Segundo Hamburger (2002), na década de cinquenta o ensino de Ciências no Brasil ainda possuía uma característica livresca e de memorização. Porém, é nessa época que surge uma tendência a se enfatizar o raciocínio e as atividades experimentais científicas, com a participação ativa dos alunos. Tai mudança de postura educacional foi um reflexo das conseglências da Segunda Guerra Mundial. Segundo Krasilchick (1987), o desenvolvimento industrial e tecnológico decorrente das necessidades bélicas não poderiam deixar de influenciar e provocar choques no currículo escolar, ao menos nos países que estavam saindo da conflagração e que precisaram durante o conflito desenvolver recursos bélicos. Os cientistas viam no campo educacionai uma importante área de atuação e influência. Devido a isso, uma mudança no ensino de Ciências se configurava, porém alguns autores, como Hamburger (2002) e Krasilchik (1987), invocam como marco decisivo dessa mudança o lançamento do satélite Sputnik, em 1957, pela então União Soviética. 12 Neste momento de “crise do ensino de Ciências” segundo Hurd (1961 apud Krasilchik, 1987) e frente à surpresa do lançamento do primeiro satélite artificial, que expressava o avanço tecnalógico soviético, o governa dos EUA admitiu as críticas que eram então feitas ao sistema educacional, semelhantes àquelas que eram feitas no Brasil, e investiu esforços e grandes somas em dinheiro no desenvolvimento de currículos e projetos educacionais (Hamburger, 2002). Foi assim que surgiram os chamados grandes projetos de ensino de ciências. No que se refere aos projetos que envolviam o laboratório didático de Física, podemos citar: * O PSSC: “Physical Science Study Committee” — Primeiro projeto de ensino médio que apresentava Os últimos avanços da Física, particularmente os da Física Nuclear. teve início um ano antes do lançamento do Spufinik, em 1956, porém teve a sua implementação através de testes em escolas norte-americanas entre 1957 e 1960. Notoriamente, o curso incentivava a experimentação: “Além do livro-texto existem, estreitamente correlacionados, um guia de laboratório e um conjunto de aparelhos modemos e baratos, um grande número de filmes testes padronizados; uma série crescente de publicações preparadas por expoentes nos respectivos campos e um extenso livro do professor, diretamente ligado ao curso”. PSSC (1976) * O IPS: Projeto para a introdução à Física, destinado a estudantes da escola primária. Segundo Hamburger (2002) e Caniato (1974), o PSSC revelou-se de difícil aplicação em escolas brasileiras devido à realidade social, econômica e educacional de nossas escolas e ao difícil treinamento que o projeto exigia dos professores. Porém, segundo Hamburger (2002), tais dificuldades também foram encontradas pelos educadores norte-americanos na maioria de suas escolas. Segundo Krasilchik (1987), no Brasil, o movimento institucionalizado em pro! da melhoria do ensino de Ciências, antecedeu o dos norte-americanos. Sob influência do Manifesto dos Pioneiros da Educação Nova de 1932, no início dos anos cinquenta 13 
