ANALOGIAS NO ENSINO DE CIÊNCIAS: RESULTADOS E PERSPECTIVAS
Eduardo Adolfo Terrazzan
Núcleo de Educação em Ciências/CE, Universidade Federal de Santa Maria
Mary Angela Leivas Amorim
Núcleo de Educação em Ciências/CE, Universidade Federal de Santa Maria
Naida Lena Pimentel
Núcleo de Educação em Ciências/CE, Universidade Federal de Santa Maria
Cristiane Coden Feltrin
Núcleo de Educação em Ciências/CE e Curso de Licenciatura Plena em Física/CCNE,
Universidade Federal de Santa Maria
Daliane Spencer Dias
Núcleo de Educação em Ciências/CE e Curso de Licenciatura Plena em Química/CCNE,
Universidade Federal de Santa Maria
Daniela Frigo Ferraz
Núcleo de Educação em Ciências/CE e PPGE/CE, Universidade Federal de Santa Maria
Leandro Londero da Silva
Núcleo de Educação em Ciências/CE e Curso de Licenciatura Plena em Física/CCNE,
Universidade Federal de Santa Maria
Lilian Leivas Pozzer
Núcleo de Educação em Ciências/CE, Universidade Federal de Santa Maria
Patricia Montanari Giraldi
Núcleo de Educação em Ciências/CE e Curso de Licenciatura Plena em Ciências
Biológicas, CCNE, Universidade Federal de Santa Maria
Neste trabalho, apresentamos os resultados obtidos até o momento no âmbito das ações
realizadas junto ao projeto Linguagem e Formação de Conceitos: Implicações para o
Ensino de Ciências Naturais. Nele, partimos do pressuposto de que o raciocínio analógico
é próprio da cognição humana, e buscamos compreender a utilização de analogias e
metáforas como recursos didáticos no ensino de ciências, tanto em textos escritos quanto
nos discursos utilizados por professores em sala de aula. Basicamente, as ações
desenvolvidas abarcaram a análise do uso de analogias em coleções didáticas dirigidas
para as disciplinas de Física, Química e Biologia do ensino médio e a análise de
implementações, em sala de aula, de estratégias didáticas que utilizam analogias para o
tratamento de tópicos científicos. Como referencial para estas análises foi adotado o
Modelo TWA (Teaching with Analogies), sugerido por Glynn (1991) e modificado por
Harrison e Treagust (1994). Este modelo propõe que se utilizem as analogias seguindo
uma seqüência de seis passos, para aumentar a sua efetividade no ensino de ciências e,
também, minimizar as possibilidades de formação/reforço de concepções alternativas. Em
relação à primeira ação, foram identificadas as analogias utilizadas em coleções didáticas
de Física, Biologia e Química para o ensino médio, e elaborados quadros-síntese
apresentando o resultado dos levantamentos feitos. A partir destas sínteses foi verificado
o grau de concordância das apresentações identificadas com os passos do Modelo TWA.
Desta análise, pode-se afirmar que: 1) a forma de utilização das analogias dificilmente
segue os passos do modelo; 2) a maioria dos autores não se preocupa com a identificação
das características relevantes do análogo; 3) praticamente inexiste a identificação dos
limites de validade das analogias utilizadas. Quanto à segunda ação, foram realizadas
implementações de estratégias didáticas estruturadas segundo o modelo TWA, em aulas
de Física e de Biologia em turmas de ensino médio. A partir de instrumentos como
videogravações das aulas, relatos dos professores (diários) e produção escrita dos alunos,
procedeu-se à análise individual (pelo próprio professor) e coletiva (pela equipe do
projeto) dos resultados obtidos em cada implementação. Até o momento, tais resultados
permitem afirmar que: a caracterização do análogo é um pré-requisito indispensável,
porém não suficiente, para a compreensão do alvo; não se pode tomar por certo que um
tema já ensinado possa assumir o papel de análogo; alguns alunos são capazes de gerar
suas próprias analogias e estabelecerem relações entre o análogo e o alvo, além daquelas
previstas; poucos alunos conseguem identificar sozinhos os limites de validade da
analogia utilizada; os alunos costumam se utilizar de analogias na sua vivência cotidiana,
mas não na sala de aula. A segunda ação continua em andamento, através da ampliação
do número de implementações em aulas de Física e de Biologia e da sua extensão às
aulas de Química. Além disso, foram iniciadas análises do uso de analogias em Textos de
Divulgação Científica e do uso espontâneo de analogias em sala de aula, por professores
destas três disciplinas no ensino médio.
PALAVRAS-CHAVE:
EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS/ENSINO-APRENDIZAGEM/ANALOGIAS
ANALOGIAS NO ENSINO DE CIÊNCIAS: ALGUNS RESULTADOS
Vários autores têm realizado pesquisas sobre o papel das analogias e metáforas
tanto na produção do conhecimento em áreas específicas do saber quanto na construção
do conhecimento no contexto de uma disciplina escolar. Sua importância reside no fato
de facilitar o estabelecimento de relações entre o conhecimento de um domínio que não
é familiar (domínio alvo) para um domínio mais familiar (domínio análogo).
As metáforas são geralmente consideradas como analogias condensadas (Black,
1962). Já as analogias têm caracter mais estruturante. Conforme Sternberg e Rifkin
(1979) entende-se por analogia uma proposição da forma “A está para B assim como C
está para D”, de tal forma que a primeira relação é similar à segunda. Sabemos que o
raciocínio analógico é próprio da cognição humana e, assim, podemos compreender sua
utilização como recurso didático tanto em textos escritos quanto nos discursos utilizados
por professores em sala de aula. A utilização de metáforas, analogias e modelos como
recurso didático, tem evidenciado que desempenham um importante papel no processo
de reconstrução do conhecimento científico pelos estudantes e tem apresentado
resultados promissores. A literatura especializada indica que a utilização de analogias
como recurso didático para o estudo de conceitos específicos é mais favorável quando
se pretende ensinar os assim chamados conceitos teóricos.
Tendo em vista o papel desempenhado pelos livros didáticos em nossas escolas,
quase que determinando a prática pedagógica dos professores, e de modo particular
daqueles que ensinam nas disciplinas do campo das ciências naturais, entendemos que
seria importante um olhar mais cuidadoso sobre a forma como as analogia e as
metáforas aparecem nesse tipo de publicação.
O projeto de pesquisa “Linguagem e Formação de Conceitos: Implicações para o
Ensino de Ciências Naturais” tem como objetivos: 1) estabelecer parâmetros para uma
utilização efetiva de analogias e metáforas como recursos didáticos para sala de aula,
em atividades de ensino de ciências naturais, em particular no ensino de ciências para
crianças e no ensino de física e de biologia para adolescentes do ensino médio; 2)
avaliar criticamente a utilização de analogias e metáforas apresentadas em livros
didáticos para os níveis de ensino médio e superior, bem como em livros paradidáticos e
materiais de divulgação científica; 3) identificar as formas de utilização destes recursos
em aulas de física e de biologia do ensino médio, procurando analisar/evidenciar o seu
potencial didático no âmbito da prática pedagógica de professores deste nível de ensino;
4) elaborar, desenvolver e avaliar estratégias didáticas para o ensino de tópicos
específicos relativos às disciplinas escolares de física e de biologia, que se utilizem de
analogias e metáforas como recursos didáticos; 5) ampliar nossos estudos para as aulas
de ciências nas séries iniciais do ensino fundamental e para as atividades de ensino de
ciências na educação infantil.
Como parte deste projeto, procedemos a um levantamento das apresentações que
se utilizam de analogias e metáforas como recursos didáticos em coleções didáticas para
o ensino de física, de biologia e de química na escola média. Foram consultadas as
coleções didáticas mais utilizadas pelos professores nas escolas de ensino médio de
Santa Maria, conforme indicação obtida através de questionários distribuídos nas
escolas para esta finalidade.
As coleções selecionadas foram as seguintes:
•
ALVARENGA ÁLVARES, Beatriz; MÁXIMO, Antonio. Curso de Física. v.1, 2 e
3;
•
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. v.1: Biologia das células;
v.2: Biologia dos organismos, v.3: Biologia das populações.
•
BONJORNO, José Roberto; RAMOS, Clinton Marcico. Física. v.1, 2 e 3
•
GONÇALVES, Aurélio; TOSCANO, Carlos. Física e realidade. v.1, 2 e 3
•
GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física: Física. v.1, 2 e 3
•
GUIMARÃES, Luiz Alberto; FONTE BOA, Marcelo. Física para o 2º Grau. v.1, 2
e3
•
FONSECA, Marta Reis M. da. Química: química geral.
•
FONSECA, Marta Reis M. da. Química: físico-química.
•
FONSECA, Marta Reis M. da. Química: química orgânica.
•
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física.
v.1, 2, 3 e 4
•
LINHARES, Sérgio; GEWANDSZNAJDER, Fernando. Biologia hoje. v.1, 2 e 3
•
PAULINO, Wilson Roberto. Biologia atual. v. 1, 2 e 3
•
PERUZZO, Tito Miragaia e CANTO, Eduardo L. do. Química: na abordagem do
cotidiano. v 1, 2 e 3
•
SOARES, José Luis. Biologia do 2º grau. v.1, 2 e 3
•
USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. Química. v. 1, 2 e 3
No caso específico da física, algumas coleções foram selecionadas de acordo com
outros critérios, a saber:
GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física: (1990). Física. v.1, 2 e 3
São Paulo/BRA: EDUSP.- por se tratar de um texto de referência para o curso de
atualização e aperfeiçoamento de professores em serviço;
GUIMARÃES, Luiz Alberto; FONTE BOA, Marcelo: (1997). Física para o 2º
Grau. v.1, 2 e 3. São Paulo/BRA: Harbra.- por conter grande quantidade de analogias;
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl: (1996). Fundamentos
de Física. v.1, 2, 3 e 4 Rio de Janeiro/BRA: Livros Técnicos e Científicos- por ser
tradicionalmente utilizado nas disciplinas de física básica nos cursos da UFSM.
A partir destes levantamentos, nas disciplinas de física, biologia e química, foram
elaborados quadros-síntese, estruturados conforme mostra o exemplo a seguir.
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues: (1995). Biologia das
células: origem da vida, citologia, histologia. 1.ed. v.1. São Paulo: Moderna.
N.º
01
• AUT
OR
• VOL
UME
• CAPÍ
TUL
O
• PÁGI
NA
• LEG./
FIG./
TEXT
O
• Amabi
se
Marth
o / v.1
• Apres
entand
oa
biolog
ia
• p. 03
• T
TÓPICO
Citologia
CONCEITO/
TEMÁTICA/
ASSUNTO
SITUAÇÃO
APRESENTADA,
SUGERIDA OU
SUBENTENDIDA
SITUAÇÃO
ANÁLOGA
OU
ANALOGIA
UTILIZADA
Metabolismo
celular
O metabolismo
celular, onde as
substâncias
alimentares são
usadas na produção
de energia e na
síntese de
substâncias que as
células utilizam
para funcionarem
e se reproduzirem.
O processo de
produção que
ocorre num
complexo
químico
industrial
fervilhante de
atividades.
RELAÇÕES
ANALÓGICAS
PRETENDIDAS
• Célula / Complexo
químico industrial
• Metabolismo
celular / Processo
de produção
industrial
• Substâncias
alimentares /
Combustível
gerador de energia
• Transformações dos
alimentos no
metabolismo /
Produção de
energia e/ou
transformações das
matérias-primas no
processo industrial
No caso especifico da química, foram inventariadas até o momento três coleções
de livros didáticos. Um exemplo dest4es quadros encontra-se no ANEXO I.
Estruturadas estas sínteses, utilizamos para uma análise do potencial didático
destas apresentações, o grau de concordância das mesmas com o modelo TWA
(Teaching with Analogies), desenvolvido por Glynn (1991) e modificado por Harrison e
Treagust (1994). Este modelo surgiu de uma análise crítica e comparativa sobre a forma
como as analogias são apresentadas em diversos livros didáticos. Não foi, portanto,
proposto especificamente para a análise de textos didáticos, pelo contrário, nasceu deles.
Porém, nos pareceu extremamente relevante acompanharmos as apresentações
analógicas em nossos textos, à luz deste modelo, na medida em que sua estruturação
está baseada no fato de que, em cada caso, o essencial é a compreensão não apenas das
relações analógicas possíveis, como também dos limites de validade da analogia
utilizada.
Segundo o modelo TWA, para uma utilização adequada de analogias, como
recurso didático, deve-se procurar seguir uma seqüência de seis passos, a saber:
•
1º Passo - Introdução do “conceito/fenômeno/modelo alvo” a ser ensinado.
Inicialmente, deve-se apresentar, de forma geral e abrangente, a situação ou o
fenômeno a ser estudado e compreendido, deixando-se de lado as particularidades,
os detalhes.
•
2º Passo - Introdução do “conceito/fenômeno/modelo análogo” a ser utilizado. Nesta
etapa, ainda não devem ser feitas as comparações entre análogo e alvo; mas ela deve
ser utilizada para o professor apresentar o análogo, auxiliando os alunos a
compreenderem/relembrarem o mesmo, sempre procurando que este seja o mais
familiar possível para estes alunos.
Nos dois primeiros passos há que se ter cuidado para que estas “introduções”
tenham realmente este caráter, caso contrário corre-se o risco de ministrar aulas
expositivas completas, sobrando pouco ou nenhum espaço para qualquer outra
estratégia de participação dos alunos.
•
3º Passo - Identificação das características relevantes do “análogo” utilizado.
•
4º Passo - Estabelecimento das similaridades entre o “análogo” e o “alvo”. É
provável que professores mais experientes acabem por tratar estes dois passos, 3º e
4º, de modo conjunto. Realmente, quando a analogia utilizada é muito simples,
torna-se até difícil fazer esta distinção entre os momentos relativos ao 3º e ao 4º
passos. De todo modo, para professores iniciantes sugere-se fortemente que estas
etapas fiquem demarcadas, bem como para todos os casos é importantíssimo que os
alunos busquem, de início, por si sós, as relações que considerem relevantes entre
características de ambos, análogo e alvo.
•
5º Passo - Identificação dos limites de validade da analogia utilizada. Este passo é
essencial num processo de ensino-aprendizagem e, curiosamente, o mais esquecido
em sala de aula.
•
6º Passo - Esboço de uma síntese conclusiva sobre a “situação alvo”. Esta última
etapa serve para que os alunos, orientados pelo professor, retomem as considerações
sobre a caracterização do alvo, agora à luz de uma melhor compreensão obtida pelas
comparações feitas com o análogo.
Em uma análise preliminar de um conjunto pré-selecionado das analogias
presentes nos quadros-síntese, evidenciamos que a forma de utilização destas nos textos
dificilmente seguia os passos do modelo TWA, sendo que a maioria dos autores
praticamente não se preocupava com a identificação das características relevantes do
análogo, nem com os limites de validade da analogia utilizada.
Abaixo, segue um exemplo do quadro com alguns resultados desta análise. Os
resultados completos encontram-se no ANEXO II.
PASSOS
1
2
3
4
5
6
P
P
C
-
-
-
02
C
P
C
P
-
C
03
C
C
P
P
-
P
C
P
C
-
-
C
05
C
C
C
C
-
C
06
C
C
-
P
-
C
C
C
-
C
-
C
C
C
P
-
-
C
C
C
C
P
-
C
C
C
C
C
C
C
Nº da
Analogia
01
04
07
Coleção
Didática
Autor(es)
01
Bonjorno / Clinton
02
03
Alvarenga / Máximo
Gonçalves / Toscano
08
09
10
04
GREF
11
05
12
Guimarães / Fonte Boa
13
06
14
Halliday / Resnick / Walker
C
C
-
P
-
P
C
C
C
-
-
-
P
C
C
-
-
-
C
C
C
-
-
C
Utilizamos, para isso, uma “escala qualitativa com três valores”, como segue:
•
o sinal “C” indica que houve evidência de contemplação do passo do modelo;
•
o sinal “P” foi usado para os casos em que o passo foi desenvolvido de forma breve ou restrita, ou
seja, a apresentação contemplou parcialmente o passo do modelo;
•
o sinal “-” indica que não foi possível identificar este passo na apresentação ou que esta não
contemplou o passo do modelo.
Também como parte deste projeto, foram selecionadas analogias para estruturação
segundo o modelo TWA e posterior utilização em sala de aula, tanto na disciplina de
física quanto na de biologia. Os critérios para esta seleção foram: a freqüência com que
as analogias apareciam nos livros didáticos, a possibilidade de serem estruturadas
segundo o modelo TWA e a possibilidade de serem inseridas na programação das
disciplinas.
Até o momento foram utilizadas 7 analogias nas aulas de biologia e 6 nas aulas de
física, envolvendo conteúdos programáticos da 1ª e 3ª séries do ensino médio, em
ambos os casos Um exemplo destas estruturações didáticas encontra-se no ANEXO
III. O desenvolvimento dessas analogias foi analisado individualmente, pelo próprio
professor que desenvolveu a analogia em sala de aula, e coletivamente, por toda a
equipe do trabalho, através da produção escrita dos alunos, da videogravação das aulas
ministradas e do diário de classe dos professores.
Até o presente momento foram obtidos alguns resultados: a) a familiaridade do
aluno com o análogo mostrou-se ambivalente, parecendo ser um pré-requisito
necessário, mas não suficiente; b) os alunos costumam usar analogias na vida cotidiana,
mas não na sala de aula; c) os alunos empregam analogias somente quando o domínio
alvo é de difícil compreensão; d) alunos com melhores habilidades cognitivas geram
seus próprios análogos, enquanto os que tem menos habilidades cognitivas se
beneficiam mais quando o professor ajuda a fazer as relações analógicas; e) os alunos
propõem relações entre o domínio alvo e o análogo, além das relações previamente
estabelecidas; f) as estratégias de conflito cognitivo muitas vezes não funcionam porque
os alunos não são capazes de “enxergar” o pretendido conflito (para eles não há
conflito); g) não se pode tomar por certo que um tema já ensinado possa assumir o papel
de análogo (pode estar impregnado de concepções alternativas); h) poucos alunos
identificam os limites de validade da analogia utilizada; i) as analogias ajudam a
modificar a estrutura cognitiva existente e influenciam consideravelmente o processo de
resolução de problemas.
No caso específico da física, uma avaliação da utilização das analogias em artigos
de divulgação científica, especificamente em artigos que abordam assuntos de física
moderna, está em andamento.
Para este estudo escolhemos 4 coleções de Revistas de Divulgação Científica. As
coleções e os períodos consultados estão relacionados abaixo:
• Superinteressante, de Outubro de 1987 a Maio de 1998
• Ciência Hoje, de Agosto de 1982 a Maio de 1998
• Globo Ciência, de Janeiro de 1991 a Maio de 1998
• Ciência Hoje das Crianças, de Dezembro de 1989 a Maio de 1998
Sintetizamos o resultado dessa análise através do gráfico de barras abaixo.
Análise das 73 analogias selecionadas nas Revistas de Divulgação Científica
(segundo o modelo TWA)
70
60
Quantidade de
analogias
50
40
Contempla o passo do modelo
Contempla parcialmente o passo do modelo
30
Não contempla o passo do modelo
20
10
0
1
2
3
4
5
6
Número do passo
Pretendemos, brevemente, estender esta avaliação para as áreas de Biologia e de
Química.
Quanto às estruturações didáticas, mais 7 analogias estão sendo estruturadas para
utilização em sala de aula até o término deste ano letivo, tanto em física quanto em
biologia. Pretendemos ampliar esta atividade para a disciplina de Química do ensino
médio. Paralelamente, algumas analogias já utilizadas em aulas de biologia estão sendo
desenvolvidas novamente para reavaliação dos resultados obtidos. Para isso foram
efetuadas análises de 5 analogias relacionadas aos conteúdos programáticos da 1ª série
do ensino médio, a fim de reelaborar estratégias didáticas para utilização dessas
analogias em sala de aula.
Como perspectiva de continuidade deste trabalho, efetuaremos a observação da
prática de professores do ensino médio em aulas das três disciplinas, com relação ao uso
espontâneo de analogias como recurso didático, procedendo, posteriormente, à análise
destas observações.
Até o momento, nossas avaliações apontam favoravelmente ao uso de analogias
como recurso didático no ensino de conceitos científicos, permitindo darmos
continuidade ao trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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2 e 3. São Paulo/BRA: Scipione.
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues: (1994). Biologia das células.
1ed. v 1. São Paulo: Moderna.
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues: (1994). Biologia dos
organismos. 1 ed. v 2. São Paulo: Moderna.
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues: (1994). Biologia das
populações. 1ed. v 3. São Paulo: Moderna.
BLACK, M.: (1962) Models and metaphors. Ithaca, New York: Cornell University
Press.
BONJORNO, José Roberto; RAMOS, Clinton Marcico; (1992). Física. v.1, 2 e 3. São
Paulo/BRA: FTD.
FONSECA, Marta Reis M. da. (1992):Química: química geral. São Paulo: FTD,.
FONSECA, Marta Reis M. da. (1992): Química: físico-química. São Paulo: FTD,.
FONSECA, Marta Reis M. da. (1992): Química: química orgânica. São Paulo: FTD,.
GLYNN, Shawn M.; LAW, Michael; GIBSON, Nicole; HAWKINS, Charles H.
Teaching science with analogies: a resource for teachers and textbooks authors. In:
http://curry.edschool.virginia.edu/go/clic/nrrc/scin_ir7.html
GONÇALVES, Aurélio; TOSCANO, Carlos; (1997). Física e Realidade. v.1, 2 e 3. São
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GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física: (1990). Física. v.1, 2 e 3. São
Paulo/BRA: EDUSP.
GUIMARÃES, Luiz Alberto; FONTE BOA, Marcelo: (1997). Física para o 2º Grau.
v.1, 2 e 3. São Paulo/BRA: Harbra.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl: (1996). Fundamentos de
Física. v.1, 2, 3 e 4. Rio de Janeiro/BRA: Livros Técnicos e Científicos.
HARRISON,
Allan
G.;
TREAGUST,
David
F.:
(1994).
Analogies:
avoid
misconceptions with this sistematic approach. In: The Science Teacher, s.v., 40-43.
LINHARES, Sérgio; GEWANDSZNAJDER, Fernando: (1995). Biologia hoje. 4ed. v
1, 2 e 3. São Paulo: Ática.
PAULINO, Wilson Roberto: (1995). Biologia atual. 7ed. v 1, 2 e 3. São Paulo: Ática.
PERUZZO, Tito Miragaia e CANTO, Eduardo L. do. (1993): Química: na abordagem
do cotidiano. v 1, 2 e 3. São Paulo: Moderna.
SOARES, José Luis: (1996). Biologia do 2.º grau. 1ed. v 1, 2 e 3. São Paulo: Scipione.
STERNBERG, R.& RIFKIN, B.: (1979) The development of analogical reasoning
processes. Journal of Experimental Child Psychology, 27, 195 - 232.
TREAGUST, David; VENVILLE, Grady; HARRISON, Allan; STOCKLMAYER,
Susan; THIELE, Rodney: (1994). The FAR Guide For Teaching and Learning
Science With Analogies (Using Analogies In a Constructivist Approach). A
Workshop at the International Course: “Science and Mathematics Education:
Some Topics About Which We Should Think”, Santiago, Chile.
USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. (1999): Química. v. 1, 2 e 3. 7ed. São Paulo:
Saraiva.
ANEXO I
ANALOGIAS PARA ANÁLISE SEGUNDO MODELO TWA
QUADRO SÍNTESE
COLEÇÃO 01
FONSECA, Martha Reis M. da. Química: Química Geral. São Paulo: FTD, 1992
No
01
02
03
Autor(es)
Volume
Capítulo
Página(s)
Fig/Txt/Leg
• M. Reis
• Q. Geral
• Estrutura
do Átomo
• 18
• Txt
Tópico
Conceito/
Temática/
Assunto
Constituiçã
o
da
Matéria.
O
modelo
atômico
de
Nagaoka.
• M. Reis
• Q. Geral
• Tabela
Periódica
• 57
• Txt
A Tabela
Periódica.
Periodicidade.
• M. Reis
• Quím. Org.
• Reações
orgânicas
• 182
• Txt/Fig
Reações de
substituiçã
o.
Substituição
nucleofílica
bimolecular
(SN 2 ).
Situação
apresentada,
sugerida ou
subentendida
O
átomo
é
constituído de um
anel de elétrons ao
redor de um centro
muito denso.
Situação
análoga
ou analogia
utilizada
Planeta Saturno.
Periodicidade
ocorre quando um
determinado evento
se
repete
regularmente, em
função de um certo
parâmetro.
Mecanismo SN 2 :
inversão
da
configuração
do
carbono que sofre a
substituição,
na
reação
Venda
de
bronzeadores
em função do
clima.
Guarda-chuva
que vira pela
ação de um
vento forte.
Relações analógicas
pretendidas
• Estrutura do átomo /
estrutura do Planeta
Saturno e seus anéis.
• Núcleo do átomo /
Planeta Saturno.
• Elétrons do átomo /
anéis de Saturno.
•
Conceito
de
periodicidade / venda de
bronzeadores.
• Período (TP) / intervalo
que vai de um mínimo a
um máximo de vendas.
• Carbono que sofre
substituição na reação /
guarda-chuva.
•
Inversão
da
configuração do carbono
atacado / guarda-chuva
que vira pela ação do
vento.
COLEÇÃO 02
PERUZZO, Tito M. e CANTO, Eduardo L. do
cotidiano. v. 2. São Paulo: Moderna, 1993
No
04
18
03
Autor(es)
Volume
Capítulo
Página(s)
Fig/Txt/Leg
• Tito e
Canto
• Vol 1
• Estrutura
atômica
•72
• Fig/Tex
Tópico
Conceito/
Temática/
Assunto
Modelo
atômico de
Bohr
Postulados de
Bohr
• Tito e
Canto
• Vol. 2
• Cinética
química
• 258-259
• Txt/Fig
O efeito da
concentraç
ão sobre a
velocidade.
• Tito e
Canto
• Vol 3
• Acidez e
basicidade
na química
orgânica
• 187-188
• Txt
As
proteínas.
Química: na abordagem do
Situação
apresentada,
sugerida ou
subentendida
A
energia
dos
elétrons deve ser
quantizada, isto é,
deve
possuir
apenas
alguns
determinados
valores.
Situação
análoga
ou analogia
utilizada
Uma
pessoa
parada
numa
rampa e uma
pessoa parada
numa escada.
Análise
microscópica:
por que a
velocidade
depende
da
concentração?
Quanto maior for a
concentração dos
reagentes,
maior
será a velocidade de
uma
reação
química.
Quanto maior
for
a
concentração de
pessoas numa
pista de dança,
maior será a
freqüência
de
colisões
entre
elas.
• Reagente / pessoas.
• Concentração de
reagentes / concentração
de pessoas
• Reação química / pista
de dança.
• Freqüência de colisões
entre moléculas /
freqüência de colisões
entre as pessoas.
Desnaturação
de
uma
proteína
Desnaturação
proteica
é
fenômeno
alteração
estrutura
tridimensional
uma proteína.
Fio de lã em um
novelo, de onde
desenrolamos o
mesmo.
• Proteína: / fio de lã
em um novelo.
o
de
da
de
Relações analógicas
pretendidas
Eletrosfera do átomo /
escada.
Uma camada ou nível de
energia / um degrasu da
escada.
Elétrons do átomo / pés
da pessoa parada na
escada.
• Desnaturação /
desenrolar dum novelo
de lã.
COLEÇÃO 03
USBERCO, João e SALVADOR, Edgard Química: química geral. v. 1. 7a ed.
São Paulo: Saraiva, 1999.
No
01
Autor(es)
Volume
Capítulo
Página(s)
Fig/Txt/Leg
• Usberco
• Vol. 1
(QG)
•
Composição
da matéria
• 138
Txt/Fig
• Usberco
• Vol 1
(QG)
• O modelo
atômico
atual.
• 180
Txt/Fig
Tópico
Conceito/
Temática/
Assunto
A
composiçã
o do átomo
Modelo
atômico
Thomson.
Número
quântico
magnético
(m ou m l )
Orbital.
Kekulé: a
estrutura
molecular
a partir dos
sonhos
Estrutura
benzeno.
de
Situação
apresentada,
sugerida ou
subentendida
Thomson propunha
que o átomo fosse
macoço, esférico,
formado por um
fluido com carga
positiva no qual
estavam dispersos
os elétrons.
Situação
análoga
ou analogia
utilizada
Pudim de passas
Orbital: a região de
máxima
probabilidade de se
encontrar o elétron
no átomo.
Movimento de
abelhas
em
torno de uma
colméia.
Embora não se
possa precisar a
posição e a
trajetória
de
cada abelha num
dado instante, a
observação
deste
sistema
permite
determinar uma
região ao redor
da colméia onde
é muito grande a
probabilidade de
encontrar
as
abelhas.
Fileiras longas
de átomos em
movimento,
como o de uma
cobra. Uma das
cobras
agarrando sua
própria cauda.
02
03
• Usberco
• Vol. 3
(Quím. Org.)
•
Classificaçã
o das cadeias
carbônicas.
• 64;75
• Txt
do
Anel formado por
seis átomos de
carbono
ligados
entre si por ligações
duplas e simples
alternadas
Relações analógicas
pretendidas
• Estrutura do átomo /
pudim de passas.
• Massa positiva do
átomo / fluido com carga
positiva.
• Elétrons / passas
• Orbital / região ao
redor da colméia.
• Elétrons / abelhas.
• Posição e trajetória dos
elétrons ao redor do
núcleo / posição e
trajetória das abelhas ao
redor da colméia.
• Núcleo do átomo /
colméia.
Anel benzênico (cadeia
cíclica) / cobra agarrando
sua própria cauda.
ANEXO II
Em Biologia:
•
Construímos tabelas onde indicamos como ocorre a apresentação da analogia em
cada texto específico, em termos de “grau de concordância” com os passos do
modelo.
•
Utilizamos para isso, uma “escala qualitativa” com três valores:
(-)
(S)
(P)
Não segue os passos do modelo
Segue os passos do modelo
Segue parcialmente os passos do modelo.
Tabela 1: Analogias selecionadas nos volumes 1 de cada coleção didática,
que tratam dos tópicos de citologia, histologia e embriologia.
N. da
Leg/Fig/
AUTOR(ES)
ANALOGIA Texto
01
T
Amabis/Martho
1
2
PASSOS
3
4
P
P
S
S
-
S
5
6
02
T
S
P
-
-
-
-
03
L/F
S
S
S
S
-
-
04
L/F
P
S
-
-
-
-
05
T
S
S
S
S
-
-
06
T
S
P
S
P
-
-
07
T
S
P
-
-
-
-
08
T
S
P
P
S
-
P
09
L/F
S
S
-
S
-
-
10
T
Linhares/Gew.
S
S
-
-
-
-
11
T/F
Paulino
S
S
-
-
-
-
12
F
S
P
-
-
-
-
13
T
P
P
-
-
-
S
14
L/F/T
S
P
-
P
-
P
15
T
S
P
-
-
-
-
Soares
Tabela 2: Analogias selecionadas nos volumes 2 de cada coleção didática, que
tratam dos tópicos de fisiologia e seres vivos.
N. da
Leg/Fig/
ANALOGIA Texto
16
L / F /T
1
2
PASSOS
3
4
5
6
S
S
-
S
-
S
S
P
-
P
-
P
P
S
S
-
-
S
AUTOR(ES)
Amabis/Martho
17
L / F /T
18
T
19
T
P
S
S
_
-
-
20
T
-
S
S
S
-
S
21
T
S
S
-
-
-
S
22
T
S
S
-
-
-
-
Linhares/Gew.
Paulino
Tabela 3: Analogias selecionadas nos volumes 3 de cada coleção didática,
que tratam dos tópicos de genética, evolução e ecologia.
N. da
Leg/Fig/
AUTOR(ES)
ANALOGIA Texto
23
L/F
Amabis/Martho
Linhares/Gew
.
1
2
PASSOS
3
4
5
6
S
S
-
P
-
-
P
S
S
-
-
-
S
S
S
S
-
S
24
T
25
T
26
L/F
S
S
-
-
-
-
27
T
P
P
-
P
-
P
28
T
S
P
-
S
-
P
Soares
ANÁLISE DAS ANALOGIAS SEGUNDO O MODELO TWA: QUADRO
SÍNTESE VOLUMES 1 (LIVROS DE BIOLOGIA)
16
Quantidade de analogias
14
12
Segue os passos do modelo
10
Segue parcialmente os passos do
modelo
Não segue os passos do modelo
8
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
Número do passo
ANÁLISE DAS ANALOGIAS SEGUNDO O MODELO TWA QUADRO
SÍNTESE VOLUMES 2 (LIVROS DE BIOLOGIA)
7
Quantidade de analogias
6
5
Contempla o passo do modelo
Contempla parcialmente o passo do
modelo
Não contempla o passom do modelo
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
Número do passo
18
ANÁLISE DAS ANALOGIAS SEGUNDO O MODELO TWA: QUADRO
SÍNTESE VOLUMES 3 (LIVROS DE BIOLOGIA)
6
Quantidade de analogias
5
4
Segue os passos do modelo
3
Segue parcialmente os passos do
modelo
Não segue os passos do modelo
2
1
0
1
2
3
4
5
6
Número do passo
Em física:
•
Construímos tabelas onde indicamos como ocorre a apresentação da analogia em
cada texto específico, em termos de “grau de concordância” com os passos do
modelo.
•
Utilizamos, para isso, uma “escala qualitativa com três valores”, como segue:
o sinal “C” indica que houve evidência de contemplação do passo do
modelo;
o sinal “P” foi usado para os casos em que o passo foi desenvolvido de
forma breve ou restrita, ou seja, a apresentação contemplou parcialmente o
passo do modelo;
o sinal “-” indica que não foi possível identificar este passo na apresentação
ou que esta não contemplou o passo do modelo.
19
No quadro abaixo, sintetizamos os resultados desta análise:
PASSOS
1
2
3
4
5
6
P
P
C
-
-
-
02
C
P
C
P
-
C
03
C
C
P
P
-
P
C
P
C
-
-
C
05
C
C
C
C
-
C
06
C
C
-
P
-
C
C
C
-
C
-
C
C
C
P
-
-
C
C
C
C
P
-
C
10
C
C
C
C
C
C
11
C
C
-
P
-
P
C
C
C
-
-
-
P
C
C
-
-
-
C
C
C
-
-
C
Nº da
Analogia
01
04
07
Coleção
Didática
Autor(es)
01
Bonjorno / Clinton
02
03
Alvarenga / Máximo
Gonçalves / Toscano
08
09
12
04
05
GREF
Guimarães / Fonte Boa
13
14
06
Halliday / Resnick / Walker
Observamos que em alguns casos a analogia aparece diretamente como introdução
do conceito a ser ensinado, sem antes ser feita uma introdução do conceito alvo, como
sugere o Passo 1 do modelo TWA.. Percebemos também uma preocupação por parte
dos autores em utilizar um análogo familiar ao leitor, conforme sugerido no Passo 2. Na
maioria das vezes, os Passos 3 e 4 são contemplados, porém de forma bastante sucinta.
Quanto ao Passo 5, que lembra a importância de se apontar os limites de validade da
analogia utilizada, foi contemplado somente numa única apresentação. Por fim não
encontramos uma regularidade de utilização do Passo 6.
20
Análise das 14 analogias selecionadas nas Coleções Didáticas
(segundo o modelo TWA)
Quantidade de
analogias
14
12
Contempla o passo do
modelo
10
8
Contempla parcialmente o
passo do modelo
6
4
Não contempla o passo do
modelo
2
0
1
2
3
4
5
6
Número do passo
21
ANEXO III
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE EDUCAÇÃO
NEC- NÚCLEO DE EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS
GRUPO DE TRABALHO DE PROFESSORES DE FÍSICA
GTPF
PROJETOS VINCULADOS:
• Atualização curricular no ensino de física e a formação continuada de
professores
• Linguagem e formação de conceitos: implicações para o ensino de ciências
naturais
APOIOS FINANCEIROS:
• Fapergs
• Cnpq
• Capes
• Ufsm
ESTRUTURAÇÃO DE ESTRATÉGIA DIDÁTICA
SEGUNDO O MODELO TWA (Teaching with Analogies)
ANALOGIA N° 02
Assunto:
ELETROSTÁTICA - PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
N° de Aulas Previstas:
02 (50 min. cada)
Situação Alvo:
DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS NO PROCESSO DE
ELETRIZAÇÃO DE CONDUTORES EM CONTATO
Situação Análoga:
DISTRIBUIÇÃO DE LÍQUIDOS NO
FUNCIONAMENTO DE VASOS COMUNICANTES
Santa Maria - RS - 1999
22
ESTRUTURAÇÃO DE ESTRATÉGIA DIDÁTICA SEGUNDO O
MODELO TWA
(Teaching With Analogies)
ORIENTAÇÕES PARA O PROFESSOR
1° Passo: Introdução do "conceito/fenômeno/modelo" a ser
ensinado
Inicialmente deve ser feita uma exposição dialogada acerca dos pontos principais
relativos ao processo "Eletrização por Contato". O texto que segue pode ser usado como
sugestão para um roteiro deste diálogo, que deve ser acompanhado de figuras
ilustrativas do processo desenhadas e/ou projetadas no quadro.
Uma das formas de eletrizar um objeto condutor neutro pode ser conseguia
colocando-o colocando este em contato com outro condutor que esteja carregado,
positiva ou negativamente.
Vamos imaginar dois objetos A e B, o primeiro carregado negativamente e o
segundo neutro. Se ligamos estes objetos por um fio condutor, ou simplesmente
encostamos um no outro, depois de um certo tempo, haverá uma distribuição da carga
negativa, inicialmente toda ela localizada no objeto A, entre os dois objetos A e B.
Após essa nova distribuição podemos desconectar ou afastar, os objetos condutores e
eles estarão ambos carregados negativamente. Surge então uma questão: qual dos
objetos fica com a maior parte (porcentagem) da quantidade de carga negativa total?
A grosso modo, podemos afirmar que essa distribuição dependerá do tamanho
relativo entre os condutores. No entanto, ao final deste processo, sempre teremos que a
carga total inicial contida em A será igual à soma das cargas finais de A e de B. De
modo mais geral (e mais sintético) podemos dizer que, em qualquer processo
semelhante, a distribuição de cargas obedece à relação: Q A inicial + Q B inicial = Q A final + Q B
final. Isto corresponde a um princípio importante da Física que é o Princípio da
Conservação da Carga Elétrica
2° Passo: Introdução do "conceito/fenômeno/modelo
análogo" a ser utilizado
Para auxiliar na compreensão do processo de distribuição de cargas entre dois
condutores em contato podemos recorrer ao uso de uma analogia, como a proposta a
seguir.
Consideremos dois recipientes, que não precisam ser do mesmo tamanho, nem
possuir a mesma forma, cujas bases estão ligadas por meio de um tubo. Inicialmente
(fig. 1) só o recipiente A contém água. Quando o registro R é aberto, a água começa a
passar do recipiente A para o recipiente B (fig. 2). Este processo continua até o sistema
atingir uma situação de equilíbrio.
23
Isto ocorre quando as alturas do líquido em ambos os recipientes se igualam (fig. 3).
Porém, como Isto ocorre quando as alturas do líquido em ambos os recipientes se
igualam (fig. 3). Porém, como as bases dos recipientes são diferentes, as quantidades de
água serão também diferentes em cada recipiente, ou seja, na situação de equilíbrio
haverá mais água em A do que em B. Fisicamente, este equilíbrio é atingido quando as
pressões no fundo de ambos os recipientes forem iguais.
3° Passo: Identificação das características relevantes do
"análogo" utilizado
Neste passo, através de uma discussão coletiva, devem ser estabelecidas as
características relevantes do análogo utilizado. A seguir, algumas destas características
são apontadas.
1. Formas e tamanhos dos recipientes podem ser quaisquer
2. Comunicação entre os recipientes deve ser posicionada, preferencialmente,
próxima à base das mesmos
3. A situação de equilíbrio não é determinada pela quantidade (volume) de água em
cada recipiente, mas pela altura da coluna de água em cada um deles
4. O equilíbrio é atingido quando as alturas forem iguais e, portanto, quando as
pressões no fundo de cada recipiente forem iguais.
4° Passo: Estabelecimento das similaridades entre o
"análogo" e o "alvo"
Neste passo, a partir da caracterização do análogo os alunos devem ser solicitados a
fazer comparações entre as duas situações: alvo e análoga, através do preenchimento da
FICHA 1, que deve ser recolhida para conferência posterior. Abaixo, temos uma
sugestão de possíveis comparações. Deve-se observar que a última comparação
necessita da intermediação do professor para a introdução da noção de potencial
elétrico, o que deve ser realizado quando da conferência dos resultados das fichas e da
sistematização destes resultados no quadro.
FUNCIONAMENTO DE VASOS
COMUNICANTES
Distribuição de líquido entre dois vasos
comunicantes
Quantidade de água (massa = m ou volume =
V)
Altura da coluna d’água/Pressão no fundo do
ELETRIZAÇÃO POR CONTATO
Distribuição de cargas
condutores em contato
entre
dois
Quantidade de carga (Q)
Potencial elétrico (V)
24
recipiente (h/P fundo )
Equilíbrio hidrostático (h A = h b /P A fundo = P B
Equilíbrio eletrostático (V A = V B )
fundo )
5° Passo: Identificação dos limites de validade da analogia
utilizada
Se possível, deve-se tentar que os alunos ao preencherem a FICHA 1, indiquem também
(no verso) características da situação análoga que não encontram correspondência na
situação alvo e vice-versa., ou seja, pontos onde a analogia falha.
De todo, modo sempre é necessário que o professor sistematize este passo. Abaixo,
temos um exemplo de limite de validade para esta analogia.
Nos vasos comunicantes, a ligação deve ser feita, preferencialmente, próxima às
bases dos recipientes. No entanto, para colocar dois condutores em contato, a ligação
pode ser feita em qualquer ponto.
6° Passo: Esboço de uma síntese conclusiva sobre a "situação
alvo"
Ao final, o professor deve retomar as características básicas da situação alvo, a partir da
sistematização coletiva feita no quadro, das sínteses realizadas pelos alunos. Estas
síntese devem ser registradas na FICHA 2, a qual deverá ser previamente recolhida para
análise posterior. O texto a seguir pode servir de orientação para uma exposição
dialogada sobre esta síntese.
Um objeto neutro pode ser eletrizado se for ligado/conectado, por um fio condutor, a
um objeto inicialmente carregado. As cargas inicialmente localizadas no objeto A, se
movimentarão para o objeto B até que seja atingido o equilíbrio eletrostático, ou seja,
até que os dois condutores atinjam o mesmo “potencial elétrico”. Entende-se por
potencial elétrico de um objeto condutor carregado, a “quantidade de energia” por
unidade de carga, numa determinada situação de eletrização desse objeto. A quantidade
de carga que o objeto inicialmente irá transferir para o objeto neutro dependerá do
tamanho relativo dos condutores dos condutores. Entretanto, pelo Princípio da
Conservação da Carga, teremos sempre que a carga antes do contato será igual a soma
das cargas nos dois objetos, após o contato entre eles.
25
FICHA 1
Nome: ______________________________________________Turma: ___________
Que comparações podem ser feitas entre o processo de eletrização por contato e o
funcionamento de vasos comunicantes? Preencher as duas colunas desta ficha,
procurando estabelecer relações de semelhanças entre grandezas, características,
aspectos, conceitos, modelos, processos, etc., presentes em cada situação apresentada.
Funcionamento de vasos comunicantes
Eletrização por contato
FICHA 2
Nome: ______________________________________________Turma: ___________
De acordo com as comparações feitas na FICHA 1, tente elaborar uma síntese,
apresentando suas conclusões sobre o processo de "Eletrização por Contato" e
apontando os pontos principais do mesmo. Transcreva seu texto nesta ficha.
26