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PANORAMA DO ENSINO DE FÍSICA NO BRASIL
A educagao é parte de um processo de integragao a sociedade, em que o compartilhamento de conhecimentos e atitudes se faz necessária para o convivio social e o desenvolvimento pessoal, a complexidade dos diferentes setores que regem a vida na atualidade, de acordo com Berbel (2011), "(...) tem demandado o desenvolvimento de capacidades humanas de pensar, sentir e agir de modo cada vez mais amplo e profundo, comprometido com as questoes do entorno em que se vive." Essa integragao passa pelo entendimento, pela transformagao do senso crítico, pela capacidade de identificagao de problemas e busca por solugoes; nos dias atuais, de acordo com Bezerra, Gomes e Souza (2009), exige-se a formagao de cidadaos que questionem a realidade. No que diz respeito ao ensino de ciencias no Brasil, mais especificamente da Física, é importante lembrar que esta disciplina foi desmerecida no início da formado das instituyes de ensino no Brasil, sendo bastante influenciada pelo contexto económico, social e político. Diversas medidas e reformas adotadas pelos governos, no ámbito educacional, acabaram prejudicando o ensino de Física na educado básica, o que reflete diretamente na carencia de conhecimento dessa disciplina nos alunos que chegam no ensino superior, além da baixa procura pela carreira científica (Diogo e Gobara, 2007; Rosa e Rosa, 2012).Pode-se dizer que o ensino de Física foi impulsionado a partir de 1960 com o início da corrida espacial, que proporcionou grande desenvolvimento científico e tecnológico (Costa e Barros, 2015). Com isso, o ensino de Física passou a ser observado como uma área a ser desenvolvida e diversas preocupares a respeito do tema comegaram a emergir. Ainda na década de 60, após a implementagao do projeto Physical Science Study Committee, nos Estados Unidos e depois na América Latina , o ensino de Física comegou a ser incentivado como parte do progresso necessário para o desenvolvimento tecnológico do país. E entao, foi nesse contexto que surgiram também as preocupagoes relacionadas diretamente ao ensino de aprendizagem de física.
Embora o tema já tenha baseado diversos trabalhos e pesquisas desde o século XX, ainda assim, muitos dos debates propostos e explorados no início da pesquisa no ensino de Física continuam ainda hoje, de forma que as problemáticas seguem constantemente preocupando professores e pesquisadores (Rosa e Rosa, 2012). O final do século XX foi marcado pela reforma do ensino no Brasil. A Lei de Diretrizes e Bases da Educagao Nacional (LDB) e a elaboragao dos Parámetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio - PCNEM -, apontam competencias, relacionadas ao ensino de Física, que sao importantes referencias para a evolugao do ensino dessa disciplina e que, apesar do enfoque na Educagao Básica, apresentam importantes conceitos e práticas que também precisam ser desenvolvidas no Ensino Superior. Essas competencias visam transformar o ensino tradicional baseado na leitura extensiva dos livros a manuais didáticos, dos conceitos e fórmulas desarticuladas com a realidade da natureza e com a automatizagao das resolugoes de exercícios como prática de aprendizagem (Rosa e Rosa, 2012). O ensino de Física deve desenvolver o pensamento e a cultura científica, de forma a despertar o interesse do aluno acerca dos conteúdos e do desenvolvimento da ciencia, de acordo com Moreira (2018), o conhecimento da Física é importante para a cidadania e "(...) aprender Física pode levar ao desenvolvimento de processos cognitivos, de uma consciencia epistemológica e crítica." O trabalho do professor, além de apresentar conteúdos de determinadas disciplinas, é também de compartilhar conhecimentos e experiencias para a construgao do aprendizado. Para discutir sobre o ensino de Física, é importante ter a visao do professor sobre as práticas que proporcionam uma aprendizagem significativa, com o intermédio de ferramentas educacionais como os livros didáticos e as tecnologias de informagao e comunicagao (TDIC). A visao de que o professor é detentor do conhecimento absoluto já nao tem suporte em um mundo globalizado, em que há um grande dinamismo na obtengao de informagoes. Alunos e professores agora sao parceiros na busca pelo conhecimento e pelo entendimento (Bezerra, Gomes, Melo e Souza, 2009).
Um dos grandes problemas no ensino de Física do Brasil é a falta de contextualizagao dos conteúdos, de acordo com Moreira (2018), um erro bastante comum no ensino de Física é comegar a ensinar sem utilizar situagoes que tenham sentido para os alunos. O desenvolvimento dos conteúdos de Física devem apresentar situagoes que sejam identificadas pelos alunos, que fagam parte das suas realidades e de seus contextos sociais. O estudo baseado em situagoes do cotidiano faz o aluno desenvolver nao somente o conhecimento dos conteúdos, mas também a capacidade de pensar em solugoes para problemas que podem surgir ao longo de sua vida pessoal e profissional, tornando a aprendizagem significativa (Bezerra et al., 2009). É claro que a aprendizagem nao pode ser baseada somente nas situagoes cotidianas, de acordo com Moreira (2000, p. 95), "(...) é um erro ensinar Física sob um único enfoque, por mais atraente e moderno que seja. Por exemplo, ensinar Física somente sob a ótica da Física do cotidiano é uma distorgao porque, em boa medida, aprender Física é, justamente, libertar-se do dia-a-dia." Por isso, esta é apenas uma maneira de incentivar o estudo da disciplina, de forma que, posteriormente, novas situagoes mais complexas ou mais abstratas possam ser compreendidas também. Além disso, a contextualizagao dos conteúdos torna as aulas mais atraentes para os alunos,que se sentem mais motivados, pois o desejo de compreender o mundo ao seu redor é uma característica dos indivíduos modernos (Bezerra et al., 2009).
A. A Física no Ensino Superior
Nos cursos de Física do Ensino Superior, sao várias as problemáticas que surgem em relagao aos métodos utilizados pelas instituigoes de ensino e pelos professores. As universidades parecem ter uma dificuldade muito maior em se libertar das aulas expositivas, dos planos de ensino obsoletos e imutáveis, e das longas e cansativas listas de exercícios, resultado de uma cultura de ensino essencialmente tradicional (Oliveira, 2016; Lacerda e Santos, 2018), baseado naquilo que Paulo Freire determinou como Educagao Bancária. De acordo com Moreira (2000, p. 95), "Possivelmente, os estudantes que sobrevivem acabam saindo bacharéis ou licenciados em Física nem precisassem ter tido o ensino que tiveram. Trata-se muito mais de selegao natural do que de aprender em fungao do ensino." Ainda em conformidade com Moreira (2000), a Física Geral oferecida aos alunos da graduagao é, muitas vezes, conteudista e massificada, como se o fundamental esteja no cumprimento do plano da disciplina, sem que exista a preocupagao sobre o processo de ensino e aprendizagem desenvolvido, somado ao fato de representar conteúdos elementares do longo processo formativo ao qual estarao expostos em sua graduagao. Como disciplina introdutória, a Física Geral colabora para que os discentes percebam a importancia da integragao das teorias com o laboratório, entendam as diferentes possibilidades que se encontram dentro da pesquisa ou na docencia e, principalmente, como se dá o processo de construgao do conhecimento científico colaborativo; levando essas questoes para dentro de sua formagao, muitas vezes, para além da conclusao de seus estudos.
Por isso, é fundamental buscar transformagoes no ensino de Física, as quais passam pela adogao de práticas que transformem o processo de ensino-aprendizagem. Pensar em formas de incentivar os alunos ao pensamentocrítico, a resolugao de problemas com o uso do conhecimento adquirido - de forma que eles consigam levar esses conhecimentos para um contexto além da sala de aula - e motivá-los a complementar seus estudos através das ferramentas disponíveis, faz parte da aprendizagem significativa que oferecem as diferentes metodologias ativas de ensino, propostas estas que apresentam perspectivas reais em relagao a melhoria do ensino de Física no Brasil e no mundo.
A IMPORTANCIA DA RESOLUCAO DE PROBLEMAS NO ENSINO DE FÍSICA
Neste trabalho, iremos abordar os problemas que foram desenvolvidos em uma das atividades didáticas (AD) de resolugao de problemas (RP) implementada em uma turma de Física Geral uma universidade pública brasileira no contexto de um projeto de ensino voltado para combater a evasao dos alunos de graduagao em Física, utilizando metodologias ativas como prática de ensino primordial. Antes de apresentar os detalhes específicos da atividade, no entanto, definiremos o que sao, em nossa perspectiva, problemas e qual a diferenga destes em relagao aos exercícios.
Um problema apresenta uma situagao na qual nao há a disposigao de procedimentos automáticos para solucioná- la sem que haja um processo de reflexao ou de tomada de decisoes sobre os passos a serem seguidos (Echeverría e Pozo, 1998), ele necessita da análise da situagao para identificar as ferramentas, modelos e conhecimentos que podem ser utilizados para a solugao, esses fatores nao se mostram claros de forma instantánea, eles devem ser pensados e desenvolvidos conforme o objetivo estabelecido após o entendimento do problema.
A distingao entre problemas e exercícios é bastante sutil e nao pode ser apresentada em termos absolutos, ou seja, dependerá de cada indivíduo, dos seus conhecimentos prévios e entendimento das situagoes (Peduzzi, 1997). Enquanto a solugao de problemas requer a reflexao e a análise citadas anteriormente, os exercícios podem ser resolvidos de forma automatizada, seguindo uma sequencia de passos conhecida que nao necessita de um pensamento crítico dos alunos, de acordo com Clement e Terazzan (2012, p. 100), "Numa atividade envolvendo apenas exercícios(...) o que se observa é o uso de rotinas/passos automatizados, quer dizer, as situagoes com as quais o indivíduo se depara já sao por ele conhecidas, podendo ser resolvidas por meios ou caminhos habituáis." Os problemas tem o objetivo de oferecer uma aprendizagem mais completa; ainda que o conhecimento dos procedimentos abordados na resolugao de exercícios seja importante, devem ser apenas uma parte do processo de resolugao de problemas, que requer uma análise de casos de forma a aprofundar os conceitos aprendidos.
Esse debate acerca das diferengas entre problemas e exercícios tem sido um importante motor para o desenvolvimento de metodologias que envolvam as RP dentro do ensino de Física, em que existe a utilizagao massiva de exercícios como ferramenta de aprendizagem - para a qual se memorizam expressoes, leis e sequencias de resolugao -. É importante ressaltar que o uso de atividades com resolugao de exercícios nao deve ser condenada, mas sim ampliada,de forma a nao ser a única maneira de colocar em prática os conhecimentos adquiridos; visto que, através da resolugao de exercícios, os alunos podem desenvolver a consolidar habilidades que os preparem para situagoes mais elaboradas (Peduzzi, 1997), como as atividades de resolugao de problemas abertos, investigativos e em forma de colaboragao com os demais pares.
Além da diferenciagao entre problemas e exercícios, pode-se também caracterizar os problemas em duas diferentes classes, os problemas abertos e os fechados. Os problemas fechados podem oferecer dados numéricos e apresentar de forma explícita os tópicos que devem ser abordados em sua solugao. Já os problemas abertos sao caracterizados por uma contextualizagao mais abrangente, mais próxima da realidade e nao apresentam de forma específica os dados, proporcionando ao aluno a experiencia de refletir sobre o processo de construgao dessa solugao. De acordo com Oliveira, Araujo e Veit (2020, p. 3) a resolugao de problemas abertos:
É uma sequencia de agoes na qual o solucionador se envolve em um diálogo com os elementos do problema. Nesse modelo, deve-se reconhecer as perspectivas divergentes, coletar evidencias para apoiar ou rejeitar propostas, e sintetizar o próprio entendimento da situagao, em vez de buscar uma solugao exemplar, automatizada.
Apesar de oferecer as vantagens destacadas, em um contexto de desenvolvimento de habilidades diversas dentro de uma proposta de tarefa de resoluto de problemas, a forma como essas atividades sao desenvolvidas deve ser cuidadosa, para que nao ocorra um desvio dos objetivos da aplicado. O professor nao deve tratar a resoluto de problemas como uma atividade comum, de resoluto linear, que nao gere dúvidas ou nao exija tentativas por parte dos alunos; essas atividades precisam mobilizar conhecimentos já construidos e desenvolver outros novos (Peduzzi, 1997), aproximando a aprendizagem aqui definida daquilo que a comunidade científica define como aprendizagem significativa.
Assim sendo, é essencial que as atividades que envolvam resoluto de problemas sejam planejadas com foco nas habilidades que os alunos precisam desenvolver no processo de solugao, funcionando como um instrumento de aprendizagem e de retomada dos conhecimentos adquiridos durante o processo educacional, assim como oferecer um dinamismo em que aspectos da investigado científica estejam presentes.
AS METODOLOGIAS ATIVAS PARA SUPERAR O INSUCESSO NO ENSINO DE FÍSICA
A discussao sobre os processos de ensino-aprendizagem vem sendo realizada há vários anos, passando por diferentes contextos sociais, culturais e tecnológicos, de forma que se tornam indispensáveis alternativas metodológicas que estejam em consonancia as necessidades da sociedade (Pasqualetto, Veit e Araujo, 2017).
O modelo tradicional de ensino se fundamenta em uma visao enciclopedista, em que o conhecimento se divide em disciplinas e é transmitido pelo docente, além disso, esse modelo se baseia na memorizagao e reprodugao dos conteúdos (Lacerda e Santos, 2018). Todas essas características, no entanto, podem se resumir a passividade do corpo discente em relagao ao processo de aprendizagem. Os estudantes permanecem, na maior parte das vezes, alheios as discussoes em sala de aula e, portanto, nao sao participantes da própria aprendizagem. Esse modelo é utilizado há vários anos, tanto na Educagao Básica, quanto no Ensino Superior (para Freire, educagao bancária), porém, nao acompanhou as diversas mudangas pelas quais a sociedade passou, principalmente nos últimos quase trinta anos da popularizagao da internet. De acordo com Morán (2015, p. 16),
Os métodos tradicionais, que privilegiam a transmissao de informagoes pelos professores, faziam sentido quando o acesso a informagao era difícil. Com a Internet e a divulgagao aberta de muitos cursos e materiais, podemos aprender em qualquer lugar, a qualquer hora e com muitas pessoas diferentes.
Nesse contexto, surge a necessidade de discutir, desenvolver e por em prática novas metodologias de ensino que estejam nao somente de acordo com as transformagoes da sociedade, mas também com as características do cidadao e do profissional que se quer educar para o mundo. As metodologias precisam guiar-se pelo que se espera que seja desenvolvido através delas; se queremos alunos proativos, necessitamos propor metodologias em que os alunos precisam refletir sobre situagoes complexas, tomar decisoes e avaliar resultados (Morán, 2015). Dessa forma, se no processo pedagógico os alunos se envolvem de maneira a perguntar, discutir, fazer e ensinar, entao será sujeito principal da própria aprendizagem, construindo seu conhecimento de forma ativa e nao apenas recebendo passivamente do professor (Gewehr, Strohschoen, Marchi, Martins e Schuck, 2016).
As metodologias ativas de ensino proporcionam ferramentas e conceitos que auxiliam nas mudangas didático- pedagógicas necessárias para uma profunda modificagao dos preceitos relacionados a sala de aula e a atuagao de alunos e professores. Essas metodologias apontam que a forma mais eficaz de aprender é combinando atividades, desafios e informagoes contextualizadas; com elas, o aprendizado acontece por meio de problemas e situagoes reais ou simuladas, muitas das quais os alunos irao experimentar em suas vidas profissionais, no futuro (Morán, 2015). De forma geral, essas metodologias "(...) baseiam-se em formas de desenvolver o processo de aprender (...)", conforme Berbel (2011, p. 29).
O ensino de Física no Ensino Superior traz diversos debates sobre a relagao método tradicional versus métodos ativos de ensino, visto que a universidade é um ponto de partida fundamental na formagao dos profissionais. Dessa forma, os alunos precisam de uma educagao continuada e que de conta nao somente dos conteúdos exigidos, mas também daformagao sócio-interacionista (Wall, Prado e Carraro, 2008). De acordo com os autores, essas propostas pedagógicasdevem ter enfoque no sujeito, em que o professor é um facilitador da aprendizagem, desenvolvendo fundamentalmente uma agao de mediagao entre os entes envolvidos no processo de ensino (conteúdo/estudantes). Essas sao características construtivistas como as citadas por Lacerda e Santos (2018) em seu trabalho sobre a integralidade na formagao do Ensino Superior; os autores afirmam que uma grande parte do insucesso nesse nível de ensino (evasao, repetencia e deformagao profissional) decorre da insuficiencia da Educagao Básica, por isso também é tao importante buscar essedesenvolvimento dentro das universidades, sanando alguns dos problemas causados pelas experiencias pedagógicas anteriores dos alunos.
Em relagao aos docentes, a formagao dos professores é um debate recorrente quando o assunto é a eficácia das metodologias de ensino e a evolugao das ferramentas educacionais (Moreira, 2018). Apesar do progresso na pesquisa em ensino de Física, ainda sao grandes os problemas enfrentados pelos docentes para se adaptarem a novas formas de ensinar, as diferentes propostas didáticas e, principalmente, ao uso das TDIC. Por isso, a mudanga nos parámetros de ensino-aprendizagem deve se voltar nao somente a sala de aula ou aos diferentes métodos de ensino, mas também para a formagao de professores, a fim de que os futuros professores estejam preparados para participar do processo de ensinagem no contexto atual da educagao.
Por parte do professor, as metodologias ativas requerem flexibilidade e a capacidade de alcangar o aluno, de forma que este compreenda a importáncia de tornar-se protagonista da própria aprendizagem, ativo e crítico. Para isto, de acordo com Wall et al. (2008, p. 517),
...as técnicas de ensino utilizadas, devem propiciar que se trabalhe a representando do conjunto das questoes, estimulando a comunicando, o trabalho em equipe, os contratos que se fazem, bem como as formas de convivencia, permitindo a manifestando e levando em conta o tempo de aprendizagem de cada aluno.
Diante do que foi exposto, a aprendizagem baseada em problemas (PBL, do ingles Problem-Based Learning) mostra-se como uma modalidade das metodologias ativas de ensino-aprendizagem, que se diferencia de outras propostas por apresentar elementos essenciais para o ensino técnico-científico (Berbel, 2011). Essa metodologia se baseia no desenvolvimento de atividades de resolugao de problemas, com o objetivo de que o aluno estude, pratique e, consequentemente, aprenda os conteúdos. O PBL, de acordo com Studart (2019, p. 18), "(...) em suma, consiste em situagoes-problemas ou problemas pouco estruturados, visando a aprendizagem de conceitos, teorias e desenvolvimento de habilidades na solugao destes dentro da sala de aula." A metodologia, apesar de pressupor um conhecimento prévio em relagao ao assunto que será abordado nos problemas, guia o aluno através dos conhecimentos e habilidades que precisam ser resgatados ou aprendidos para a análise e solugao dos problemas apresentados. O PBL baseia-se no pressuposto de que a forma como os conhecimentos estao estruturados na memória os tornam mais ou menos acessíveis, de forma que a metodologia parte desse pressuposto para auxiliar os alunos a reestruturarem o conhecimento aprendido para que se ajustem a diferentes situagoes problemas e contextos (Ribeiro, 2010).
Ainda de acordo com Ribeiro (2010), o PBL pode estimular a motivagao dos alunos através dos processos e discussoes contempladas e que sao relevantes para suas formagoes profissionais, e aqui está um dos principais fatores que fazem dessa metodologia uma ferramenta pertinente para superar o insucesso no ensino de física. Além disso, a atuagao dos alunos dentro das atividades que envolvem o PBL sao, justamente, carregadas dos preceitos citados anteriormente e se relacionam com os objetivos principais dessa metodologia, dentre eles, promover aprendizagem com uma base integrada de conhecimentos e que se constituem em torno de problemas reais, juntamente com o desenvolvimento de habilidades em relagao ao aprendizado e ao trabalho em grupo. Para Ribeiro (2010), entao, os alunos sao motivados a cumprir algumas tarefas dentro do PBL, dentre elas a exploragao do problema, o levantamento de hipóteses, a identificagao de questoes de aprendizagem, as tentativas e erros aos tentar solucionar os problemas, a identificagao dos saberes necessários e a própria reflexao a respeito da atividade, tarefas essas que sao importantes a medida que confrontam alguns dos principais problemas observados no ensino e aprendizagem de física discutidos nas sessoes anteriores.
Cabe destacar, é claro, que nao há apenas uma forma correta de ensinar, nem mesmo um conjunto de metodologias ou práticas absolutas que garantem o sucesso da aprendizagem e da formagao do aluno, pois tudo isso depende de cadaindivíduo. Nao há como atingir todos os alunos ao mesmo tempo e por essa razao é tao importante pesquisar e manter vivo o debate sobre os métodos de ensino e as práticas pedagógicas.
Definidos, discutido e caracterizados os métodos e ferramentas didáticas utilizadas, seguimos agora com um relato sobre a construgao das atividades didáticas.
METODOLOGIA E OBJETIVOS
Neste trabalho tratamos de uma pesquisa descritiva qualitativa, que nao se preocupa com representatividade numérica, mas sim em trazer uma análise a respeito de problemas propostos em uma AD e que podem ser relevantes diante da discussao sobre ensino-aprendizagem de física e as possibilidades da modelagem didático-científica.
A metodologia utilizada foi a análise de conteúdo de Bardin (2010), cuja intengao é inferir conhecimentos a respeito das condigoes de produgao (ou recepgao) das mensagens. Essas inferencias auxiliam a responder questoes a respeito da motivagao de determinados enunciados e as consequencias destes enunciados, em termos dos possíveis efeitos que eles podem causar. Para Bardin (2010, p. 44) a análise de contúdo é "Um conjunto de análise das comunicares visando obter por procedimentos sistemáticos e objetivos de descrigao do conteúdo das mensagens indicadores[...] que permeiam a inferencia de conhecimentod relativos as condigoes de produgao/recepgao [...jdessas mensagens."
A análise, portanto, segue os passos definidos por Bardin (2010): pré-análise, organizado do material; explorado do material; tratamento dos dados, em que serao identificadas caracteríticas que colocam os problemas em duas possíveis categorias (aberto ou fechado); inferencia, cujas análises serao qualitativas e baseadas nos invariantes operatorios apresentados e, por fim, a interpretado. Vale ressaltar que, apesar da autora sugerir uma abordagem quantitativa para a análise de conteúdo, deixa claro que o método nao é necessariamente quantitativo.
A leitura realizada nao é, portanto, unicamente literal, mas pretende buscar sentidos que podem estar associados a objetivos específicos da produdo da mensagem, no caso deste trabalho, as habilidades e conhecimentos que se mostram necessárias para a resolugao de problemas abordados em um AD e que caracterizam, ou nao, problemas abertos como definidos na segao 2, além disso, como se relacionam com a modelagem científica quando compreendem invariantes operatorios utilizados em ambas situagoes, em menor ou maior grau de complexidade.
O presente trabalho, portanto, tem como problema de pesquisa a identificagao de aspectos que possibilitem a utilizagao da RP - empregada em uma AD através do PBL, conforme descrito - como introdugao ao processo de modelagem científica, a partir da teoria da modelagem didático-científica, através da análise dos problemas propostos. Além disso, temos com objetivos específicos (a) caracterizar os problemas propostas na perspectiva da modelagem didático-científica; (b) proporcionar possibilidades de abordagens para atividades didáticas como a apresentada; e (c) delinear problemas de pesquisa futuros.
A AD CONSTRUIDA
A AD apresentada neste trabalho faz parte de um conjunto de atividades que foram desenvolvidas em turmas de Física Geral I - A em um curso de Física do Ensino Superior de uma universidade pública do Brasil. Durante dois semestres foram implementadas diferentes metodologias ativas de ensino, como citado na segao 3, como parte de um programa de combate a evasao de alunos,principalmente da licenciatura. Para auxiliar no desenvolvimento dessas propostas, a disciplina contava com monitores que estavam envolvidos na maioria dos processos de planejamento e aplicagao, tais como o desenvolvimento de problemas para as AD.
Como uma forma de apresentar aos alunos as AD de RP que seriam desenvolvidas ao longo do semestre, uma atividade inicial foi proposta, em que foram dispostos em grupos a fim de resolver uma tarefa de RP. Mais tarde, um dos problemas dessa tarefa foi analisado e solucionado em aula com os monitores. Uma apresentagao foi montada para exemplificar uma tarefa de RP, mostrando estratégias de resolugao de problemas em física básica, quais caminhos e percepgoes poderiam auxiliar na análise das situagoes.
As estratégias expressas em etapas, baseadas na sequencia apresentada por Clement e Terazzan (2012), propunham formas de abordar o problema de maneira a conduzir um pensamento crítico da situagao utilizando concepgoes da Física. Entre essas etapas estavam:
Listar os dados, quando existentes e expressar as grandezas envolvidas; Listar a(s) grandeza(s) incógnita(s); Analisar qualitativamente a situagao problema, elaborando as hipóteses necessárias; Situar e orientar o sistema de referencia de forma a facilitar a resolugao do problema; Quantificar a situagao-problema, escrevendo uma equagao de definigao, lei ou princípio em que esteja envolvida a grandeza incógnita e que seja adequada ao problema; Desenvolver o problema literalmente, fazendo as substituigoes numéricas, se necessário, apenas ao final; Analisar criticamente o resultado indicado.
Visto isso, essas mesmas estratégias foram utilizadas para resolver o problema proposto apresentado, já oferecendo aos alunos um feedback da atividade de RP que eles haviam realizado. Por fim, explicou-se como seriam realizadas as AD de resolugao de problemas ao longo do semestre.
Ao todo, cinco atividades de RP foram realizadas, incluindo a primeira, introdutória, já mencionada. Essas tarefas eram propostas após o desenvolvimento do conteúdo da disciplina, que era dividida com base no livro texto de referencia . Ou seja, os conteúdos abordados sempre estavam relacionados com aquela etapa específica da disciplina.
Baseada na metodologia descrita na segao 4, as atividades de RP eram realizadas em grupos que podiam ou nao serem organizados pelo professor ou monitores. Após a formagao dos grupos, os problemas propostos eram entregues aos grupos e eles possuíam o período da aula para desenvolver suas solugoes, sempre promovendo o debate e a pesquisa com o intuito da melhor resoluto possível . Ao finalizar a atividade, os grupos entregavam suas solugoes para quem pudessem ser analisadas e, posteriormente, recebiam um feedback com um dos caminhos possíveis de solugao, específicamente aquele escolhido pelo grupo, explicitando a todos os participantes que esta é apenas uma dentre as múltiplas possibilidades de resolugao, afinal, estamos tratando da definigao de problemas, os quais nao detem uma única forma de abordagem.
A articulagao teórica apresentada na conjuntura deste artigo nao acompanha os resultados empíricos da aplicagao das AD, no entanto, está apoiada pelos estudos realizados previamente no contexto do Programa de Acompanhamento Discente, mostrados no trabalho de Ribeiro, Pigosso e Pastorio (2019), que apresenta os resultados de uma implementagao utilizando as perspectivas de situagoes problemas.
Vamos agora apresentar e analisar, do ponto de vista teórico, umas das atividades de resolugao de problemas que foi desenvolvido no contexto apresentado anteriormente.
APRESENTACAO E ANÁLISE DOS PROBLEMAS
Os problemas propostos nas atividades de RP podiam ser originais ou baseados em existentes, sempre trazendo situagoes contextualizadas que pudessem ser compreendidas pelos alunos como uma forma de transposigao dos conteúdos estudados para o mundo real. Além disso, os problemas tem aspectos diferentes em relagao as estratégias que podem ser utilizadas para sua solugao, podendo apresentar características de situagoes-problema mais abertas ou mais fechadas.
Com essa premissa, primeiramente, escolhemos uma das atividades de RP desenvolvidas para analisar os problemas propostos, cujos conteúdos conceituais envolvem vetores, movimento bidimensional e relativo. A partir desses problemas, buscamos identificar em cada um deles as características de problemas abertos e fechados, de forma a poder classificá-los nessas duas categorias de problemas discutidas na segao 2. As características selecionadas para esse processo foram:
Apresenta/ou nao contextualizagao; Oferece/ou nao dados explícitos; Necessita de reflexoes sobre as condigoes do problema; Necessita de um levantamento de hipóteses; Necessita de estimativas; Espera solugoes bem específicas; Espera solugoes com reflexoes a cerca do problema. O Quadro I apresenta os problemas abordados e identifica quais características previamente selecionadas sao encontradas em cada um deles, de forma a podermos definir em qual categoria de problemas eles se encontram.
De acordo com Brandao, Araujo e Veit (2011), os conceitos de idealizagao, aproximagao, referente, variável, parámetro, domínio de validade, grau de precisao, expansao e generalizagao de modelos científicos, que sao entendidos como referencias na estruturagao de modelos e no processo da modelagem científica, "(...) compoem o que se entende por campo conceitual da modelagem científica em Física (...)" (Brandao et al., 2011, p. 527).
Utilizando a metodologia de análise empregada no trabalho de Brandao et al. (2011) e Oliveira, Araujo e Veit (2020), vamos buscar identificar nos caminhos do processo de resolugao dos problemas as características da modelagem de problemas de física a partir da modelagem didático-científica (MDC). De acordo com a definigao dada por esses autores e revisitada por Oliveira et al. (2020) em termos da MDC, o campo conceitual da modelagem didático-científica em Física é constituído por tres conjuntos:
Conjunto das situagoes que dao sentido aos conceitos associados a nogao de modelo e ao processo de modelagem científica em Física; Conjunto de invariantes operatórios de caráter geral e de caráter específico; Conjunto de representagoes simbólicas que podem ser usadas para indicar esses invariantes, as situagoes e os procedimentos de modelagem para lidar com elas.
Pretendemos mostrar, através dessa análise, que os problemas desenvolvidos nessas atividades podem ajudar no desenvolvimento do pensamento científico, em menor ou maior grau, de acordo com suas características estruturais, baseando-se nas constatares de Oliveira (2018), que permite "(...) enxergar as atividades didáticas de problemas abertos em Física como atividades de construgao, exploragao, uso e validagao de modelos" (Oliveira, 2018, p. 156).
No Quadro IIanalisamos os problemas do ponto de vista dos invariantes operatórios gerais e específicos apresentados no Brandao et al. (2011). A identificagao dessas características deve exemplificar como o processo de resolugao de problemas abertos pode ser entendido como um processo de modelagem didático-científico.
Para cada problema é possível identificar diferentes invariantes operatorios, que sao conhecimentos concebidos do processo de modelagem científica em Física e que sao essenciais para a selegao de informales, inferencia de objetivos e decisao de procedimentos adequados para análise de situagoes-problema. Fazendo uso dessas estratégias e raciocinios para atividades de resolugao de problemas, o sujeito está trabalhando com conceitos que sao importantes no desenvolvimento do pensamento científico e do processo de modelagem.
CONSIDERARES FINAIS
Diante da apresentagao e análise dos problemas, juntamente ao referencial teórico utilizado, buscamos mostrar que atividades de resolugao de problemas, principalmente abertos, podem ser encarados como formas de introduzir os conceitos da modelagem científica em Física aos alunos de disciplinas como a Física Básica, visto que os invariantes operatorios envolvidos no processo de modelagem oferecem estratégias que estao em consonancia com aquelas propostas para a resolugao de problemas, como visto na segao 5.
Oliveira, Araújo e Veit (2020), argumentam a favor da ressignificagao das atividades de resolugao de problemas de Física, no ensino médio, com a insergao se problemas abertos que possibilitam o desenvolvimento de diferentes conteúdos conceituais - relacionadas aos conteúdos de física estudados - e procedimentais que envolvem as habilidades requeridas para a análise e resolugao de situagoes problema, mostrando que as etapas e estratégias envolvidas no processo sao compatíveis com a MDC. Com base nesse contexto e nas conclusoes obtidas, conseguiu- se constatar os conhecimentos e habilidades que podem ser desenvolvidos em uma atividade didática de RP através da metodologia PBL em uma disciplina de Física Geral do Ensino Superior - cujas dificuldades de ensino-aprendizagem foram discutidas nas segoes iniciais - através da identificagao de invariantes operatorios fundamentais para uma associagao entre a prática de resolugao de problemas de lápis e papel, como introdugao ao processo de modelagem científica no Ensino Superior, a partir da teoria da modelagem didático-científica. A AD desenvolvida oferece um conjunto de possibilidades de abordagem da MDC, desde as etapas de análise e resolugao de problemas, formulagao de hipóteses, utilizagao de modelos e adogao de parámetros até a colaboragao, pesquisa e aprendizagem com os pares no ámbito da PBL.
Evidentemente, as AD de RP propostas representam um nível de complexidade bastante inferior aos problemas que serao enfrentados pelos alunos em suas carreiras na pesquisa científica em termos de modelagem, porém, assim como nos cursos de graduagao em que, em geral, as disciplinas oferecidas possuem uma organizagao baseada em requisitos adquiridos e, consequentemente, níveis de complexidade, o mesmo pode ser concebido para o desenvolvimento de atividades de RP em diferentes momentos do curso, de a forma a manter o aluno em contato constante com as ferramentas da modelagem didático-pedagógica.
Dentro do debate sobre as metodologias ativas de ensino, esse tipo de atividade é respaldado pelas pesquisas mostradas acerca da importáncia da contextualizagao e da aproximagao do aluno com a Física aprendida, pois nao somente oferece problemas articulados com a realidade como também permite um vislumbre do trabalho realizado na ciencia, tanto pelo fator colaborativo - abordado no contexto da aplicagao do Problem-Based Learning - quanto pelo entendimento da modelagem científica.
Por fim, identifica-se a possibilidade de pesquisas futuras a respeito do tema abordado: destacamos a necessidade de ampliar as propostas didáticas que envolvam resolugao de problemas abertos no Ensino Superior, promovendo a investigagao científica e outras atividades didáticas que possam oferecer a abordagem didático-científica, e a realizagao de estudos avaliados em sala de aula, a fim de obter análises empíricas para identificar as possibilidades apresentadas neste trabalho, avaliando a perspectiva dos alunos a respeito delas.
