Aula 2 O ensino experimental de Física

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O ensino experimental
Professor: Moacir Pereira de Souza Filho
Disciplina: Instrumentação para o Ensino de Física II
O ENSINO EXPERIMENTAL
A Atividade Experimental tem sido 
considerada sinônimo de Ciência.
As atividades experimentais em Física no Brasil 
foi motivada pela tentativa de implantação de 
Projetos de Ensino de Física estrangeiros
(PSSC, Harvard e Nieffield) e nacionais (PEF, 
FAI e PBEF). Portanto, esses projetos tiveram 
impacto no ensino experimental. 
O lançamento do Sputnik pela URSS, durante a 
“guerra fria”, levou os EUA a repensar sobre o 
processo de formação de cientistas no “mundo 
ocidental” e a elaborar projetos para o ensino. 
Um pouco de história...
Atividade 
experimental no 
Ensino de Ciências
Abordagem 
indutiva
Abordagem 
dedutiva
Um pouco de filosofia (quanto 
a natureza da ciência)...
Modalidades de ensino experimental:
• Ensino de Laboratório
• Feiras de Ciências
O laboratório no ensino de 
ciências
Vamos trabalhar com o foco voltado 
para a Física, no entanto, muitas coisas 
do que dissermos poderá ser 
generalizado para outras ciências como 
a Química e a Biologia.
O que é a 
Física?
Podemos dizer que a 
Física estuda as 
interações entre a 
matéria e as diferentes 
formas de energia. 
Física 
Ciência exata
Ciência experimental
As teorias físicas são construções teóricas 
e expressas em forma matemática; mas o 
conhecimento que elas carregam só faz 
sentido se nos permite compreender como 
o mundo “funciona” e porquê as coisas são 
como “são”. 
O objeto de estudo de um físico são eventos 
que ocorrem na natureza e que são percebidos 
por nossos sentidos.
Quando fazemos tais perguntas, na realidade, 
não estamos mais lidando com o fenômeno em 
si, mas sim com uma representação mental do 
mesmo, representação esta feita através de 
conceitos. Ex: representação simbólica do 
conceito de “cadeira”.
Em Física se observarmos alguns eventos vemos 
que eles possuem uma “certa” regularidade. 
Poderíamos, após soltar alguns objetos, prever o 
seguinte: “todo objeto solto perto da superfície 
da Terra se movimentará em direção ao solo”. 
Estamos criando “modelos” sobre o 
comportamento dos objetos, o que nos permite 
fazer “previsões futuras” sobre o acontecimento de 
eventos similares. 
Somente a comparação experimental 
das conseqüências impostas pelo 
modelo nos dirá se ele descreve 
adequadamente o mundo em que 
vivemos. 
Um modelo não pode ser falseado, a não ser que 
se descubra inconsistências de caráter lógico em 
sua construção.
Se os fatos se verificam, então, as hipóteses do 
modelo (ou teoria física) são “corretas”, caso 
contrário, são consideradas “falsas”.
Toda Teoria é sempre um modelo de 
como o mundo é e, sendo um 
modelo, ela representa uma forma de 
conceber a realidade. Mesmo a teoria 
sendo considerada válida, não 
podemos afirmar que ela expressa 
exatamente como é a realidade. 
Podemos dizer que a Teoria de Newton não é nem 
certa nem errada frente à Teoria da Relatividade 
Einstein. São dois modelos assentados em limites 
de validades distintos. 
A experimentação é a confrontação (no sentido 
de comparação) de previsões feitas a partir de 
teorias com o mundo real.
Assim, a teoria de Einstein está em melhor 
concordância com “a realidade” que a teoria de 
Newton e, por isto, hoje, ela é mais completa.
Laboratórios Didáticos:
tipos e metodologias
1 - Demonstrações
É realizado antes de iniciar um determinado 
conteúdo, com a finalidade de motivar os 
alunos para o tema a ser tratado.
2 - Tradicional
O aluno realiza atividades práticas baseado num 
roteiro pré-estabelecido (“cook-book”), 
envolvendo observações e medidas, acerca de 
fenômenos determinados pelo professor. Há 
ênfase na produção de um relatório escrito. 
O estudante logo percebe que sua 
“experiência” deve produzir o resultado previsto 
pela teoria. Se percebe que o erro pode afetar 
suas “notas”, ele intencionalmente “corrige” 
para obter a “resposta certa”. 
Os professores se sentem inseguros quando 
as atividades que propõem não funcionam 
como esperavam 
Finalidades:
• Verificar/comprovar leis e teorias científicas. 
• Ensinar o método científico ao aluno. 
• Facilitar a aprendizagem e compreensão de 
conceitos. 
• Ensinar habilidades práticas. 
Críticas:
• Procedimento encontra-se previamente 
determinado
• Consome muito tempo, deixando pouco tempo 
à análise e interpretação dos resultados
• Já se conhece uma resposta “certa” 
• Fundamentação epistemologicamente 
equivocada 
A aceitação dessas críticas não 
implica que as atividades 
prático-experimentais 
tradicionais são supérfluas!
3 - Investigação
O estudante tem liberdade de planejar e realizar 
o experimento, adotando formas e instrumentos 
para coletar as medidas, podendo interpretar os 
resultados do experimento de acordo com seu 
ponto de vista. 
De modo que o ensino de laboratório seja 
eficaz, primeiro se definem os objetivos e, a 
partir dos objetivos, os equipamentos 
disponíveis para a execução da tarefa. Embora 
na situação concreta da escola atual, isto seja 
uma idealização, ela deve ser buscada. 
Quanto ao tipo de material/equipamento:
• Equipamentos comerciais. 
• Equipamento de “baixo custo” ou “sucata”. 
• Equipamentos acondicionados em caixas ou 
kits (que podem ser retirados por empréstimo). 
• Simulações ou softwares computacionais. 
Análise de um experimento de laboratório.
A questão básica...
Qual o tempo que a pedra 
leva para atingir o solo?
É uma questão básica porque ela nos indica o 
que fazer para respondê-la: pega-se um 
cronômetro e mede-se o tempo que a pedra 
levará para atingir o solo.
onde F é a força restauradora, k uma constante 
que depende do material do qual a mola é feita 
e x é o quanto a mola se afasta da posição de 
equilíbrio.
A lei de Hooke é dada pela seguinte expressão:
F = - k x
Outro exemplo...
Primeiro são feitas medidas ou registros dos 
eventos que acontecem ou são provocados pelo 
experimentador. São exemplos a tomada de uma 
posição, de um tempo, de uma elongação, de 
massa. A partir desses registros, ocorrem 
transformações dessas medidas: médias e 
desvios são calculados; gráficos são feitos; 
tabelas são organizadas. Por fim, os produtos da 
etapa anterior são analisados e interpretados em 
busca de uma asserção de conhecimento ou de 
uma asserção de valor. 
O roteiro experimental
Um roteiro experimental deve conter os 
seguintes elementos:
Introdução
Fundamentação teórica
Materiais e montagens
Procedimento
Instrumento de avaliação: relatório
Cada pessoa possui um estilo próprio de 
escrever. Portanto, eis algumas “sugestões” 
de como elaborá-lo. 
Introdução 
Fundamentação teórica
Materiais e procedimentos (ou métodos)
Conclusão
Interpretação dos resultados
O caderno de notas
Se esta pessoa não possuir um registro 
fiel de tudo que foi feito ela não saberá 
ao final o que fazer com uma quantidade 
grande de dados. Imagine uma 
cozinheira que não guarde suas receitas 
em um livro organizado. Por isso é 
necessário um caderno de laboratório.
O caderno de laboratório é um 
instrumento de educação e 
desenvolvimento da habilidade 
de organização no aluno, pois o 
mesmo é obrigado a se 
organizar para manter o seu 
caderno em dia. 
Segurança no laboratório
A atividade de laboratóriopode ser uma 
atividade perigosa para a integridade física do 
aluno. Por isso, todo cuidado é pouco! Além 
disso, os equipamentos utilizados nas aulas de 
laboratório são caros e de difícil reposição e o 
seu uso correto pode fazer aumentar a 
durabilidade do aparelho. 
O laboratório de ensino
Em um laboratório de ensino, estamos 
interessados não só em comprovar ou negar 
os resultados previstos pelas teorias, mas 
também, em desenvolver no aluno certas 
habilidades e certas atitudes que serão úteis 
tanto para futura vida profissional como para 
as atividades cotidianas em geral.
A ideia central é que qualquer que seja o método 
de ensino-aprendizagem escolhido, ele deve 
mobilizar a atividade do aprendiz, em lugar de 
sua passividade. 
O Importante não é a manipulação de objetos e 
artefatos concretos, e sim o envolvimento 
comprometido com a busca de respostas/ 
soluções dadas para as questões colocadas, em 
atividades que podem ser puramente de 
pensamento. 
cognitivos 
exata
formacionais 
experimental
Objetivos:
Aqueles que dizem respeito ao desenvolvimento 
de estruturas cognitivas para a aquisição de 
conhecimentos ou conceitos: generalização, 
raciocínio hipotético-dedutivo, reversibilidade, 
conservações, etc.
Objetivos cognitivos
São aqueles que dizem respeito a competências 
básicas (hábitos e atitudes) que queremos desenvolver 
nos alunos. Estes objetivos são de mais longo prazo e 
a sua avaliação é mais difícil. 
Objetivos formacionais
São exemplos: observação e precisão na 
tomada de medidas, construção e 
interpretação de gráficos, compreensão da 
estrutura de um experimento e do 
processo científico em geral, iniciativa 
pessoal, trabalho em grupo, pontualidade, 
concentração, habilidade de relatar, etc.
Existem duas estruturas para o 
ensino de laboratório: 
Laboratório 
estruturado
Laboratório 
não 
estruturado
Neste tipo de laboratório o aluno recebe instruções 
que o guiam através de um procedimento específico 
destinado a produzir certos resultados.
No Laboratório Não Estruturado (LNE) o Professor 
deixa a cargo do aluno escolher o procedimento 
adequado, a organização dos dados e a generalização 
dos resultados obtidos. 
Laboratório estruturado
Laboratório não estruturado
Aqui cabe um comentário: Laboratório Não 
Estruturado não significa um laboratório 
desorganizado onde os alunos fazem o que 
bem entendem! Há um certo grau de orientação
por parte do Professor. 
Aspectos Laboratório 
Tradicional
Atividades 
Investigativas
Grau de abertura Roteiro pré-
definido
Liberdade no 
planejamento
Objetivo Comprovar leis Explorar 
fenômenos
Atitude do aluno Obter o resultado 
esperado
Responsabilidade
na investigação
É claro que entre eles existem 
formas mistas onde elementos 
característicos de uma ou 
outra forma estariam 
presentes.
O laboratório tem o papel de mobilizar e envolver 
o estudante no aprendizado da Física. As 
atividades podem desenvolver no aluno uma 
reformulação conceitual e a criatividade.
Considerações...
É importante atividades pré e pós-laboratório, 
nas quais os estudantes explicitem suas ideias e 
expectativas, e discutam o significado de suas 
observações e interpretações, respectivamente. 
O professor deve perceber que os alunos trazem 
para a escola um conjunto de concepções sobre 
vários aspectos do mundo, mesmo antes de 
qualquer instrução formal. Essas concepções 
alternativas são frutos da cultura e da experiência 
cotidiana com fenômenos e eventos. 
Feira de Ciências
A ciência é uma atividade prática por 
excelência e os alunos se sentem 
extremamente motivados por desenvolver 
esse tipo de atividade.
No entanto, as Feiras de Ciências tem sido feitas 
desvinculadas do currículo escolar. O fato de 
professores e alunos terem decidido fazer uma 
Feira, os levam a correrem desesperadamente 
atrás de temas e informações a serem mostrados 
na Feira, quando o ideal seria que, a Feira de 
Ciências ocorresse em função de um trabalho 
pré-existente na escola. 
Objetivos de uma Feira de Ciências
A Feira é simplesmente uma mostra para a 
comunidade de algo que já foi feito pelos 
alunos ao longo de determinado período e 
deve ser um reflexo dos trabalhos escolares 
em Ciências. 
A Feira existe porque existem os trabalhos e 
não o contrário, ou seja, trabalhos serem 
realizados porque vai haver uma Feira. 
Características dos trabalhos a serem 
mostrados
O Planejamento
A organização
Um organograma deve ser 
feito com as diversas etapas a 
serem executadas.
O local onde a Feira se realiza. 
O período de duração da Feira. 
O trabalho a ser mostrado na Feira deve refletir o 
tipo de assunto estudado em sala de aula. 
REFERÊNCIAS
• ARAÚJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. S. Atividades experimentais 
no Ensino de Física: diferentes enfoques, diferentes 
finalidades. Rev. Bras. Ens. Fís., v. 25, n. 2003.
• AXT, R.; MOREIRA, M .A.O ensino experimental e a questão 
do equipamento de baixo custo. Rev. Bras. Fís., v.13, 1991, p. 
97-103.
• BORGES, A. T. Novos Rumos para o laboratório escolar de 
Ciências. Cad. Bras. Ens. Fís., v. 19, n. 3, 2002, p. 291-313.
• ROSA; P. R. S. Instrumentação para o Ensino de Ciências. 
(Apostila). Universidade Federal do Mato Grosso do Sul. 2008.