Ensinar conceitos de física sem decorar fórmulas: o desenho ajuda, mas o efeito pode não durar

Cena hipotética: uma bola rola pela mesa, bate em outra e muda de direção; no mesmo instante, a turma discute se a força continua agindo depois do contato. A fórmula ainda não apareceu, mas a pergunta sobre o que acontece já está no centro da aula.

Em Física, compreender não é apenas lembrar uma expressão e substituir números. É relacionar ideias, interpretar situações e explicar por que uma resposta faz sentido. O que a pesquisa recente sugere sobre maneiras de ensinar esses conceitos para além da memorização?

O que é ensinar conceitos científicos e Física na sala de aula e por que importa para o professor?

Ensinar conceitos científicos é ajudar os estudantes a construir relações entre fenômenos, explicações e representações, em vez de apenas guardar definições isoladas. Na rotina, isso aparece quando a turma compara situações, explica uma observação, interpreta um desenho, resolve um problema e revê uma ideia que não combina com as evidências.

Em Física, as fórmulas são ferramentas importantes, mas não substituem a compreensão do que representam. Saber usar uma relação matemática sem conseguir explicar as grandezas envolvidas pode deixar o conhecimento fragmentado. Os estudos reunidos aqui abordam força, pressão, gases, termodinâmica, radiação, ondas, magnetismo e luz. Não apontam uma receita única; mostram diferentes maneiras de tornar visíveis as ideias e de verificar como os estudantes as estão organizando.

Para o professor, a questão prática é escolher tarefas que façam o estudante pensar, e não só executar uma sequência conhecida. Isso pode incluir uma demonstração, uma conversa entre pares, um desenho explicativo, uma atividade de investigação ou um feedback que permita revisar a solução. A pesquisa também convida a prestar atenção ao que uma avaliação mede: acertar um item, conectar conceitos e avaliar o próprio entendimento são resultados diferentes.

O que a pesquisa recente mostra sobre ensinar Física de forma conceitual?

Os estudos investigam estratégias diversas, em diferentes conteúdos e contextos. Em conjunto, apontam oportunidades para apoiar a compreensão, mas também mostram que os resultados dependem da tarefa, da continuidade do ensino e do que se considera aprendizagem.

Desenhar, explicar e receber feedback pode tornar o pensamento visível

Uma investigação realizada em aulas de Física com estudantes do ensino médio comparou atividades generativas — explicar verbalmente o conteúdo a um colega fictício, com ou sem apoio visual — com a releitura. No conhecimento conceitual imediato, as atividades generativas foram mais eficazes do que reler. As condições que combinaram explicação e visualização superaram apenas explicar, e a combinação de explicação com desenho foi mais eficaz do que a visualização fornecida (Russ, 2026).

Há uma tensão importante nesse resultado: o benefício imediato não se traduziu em diferença significativa entre as condições na aprendizagem avaliada oito semanas depois. Também não houve efeitos sobre a precisão com que os estudantes julgavam o próprio desempenho. Portanto, desenhar e explicar são possibilidades para trabalhar o conteúdo durante a aula, mas esse estudo não sustenta dizer que, sozinhas, garantem retenção duradoura ou monitoramento mais preciso.

Outro estudo investigou um sistema digital de apoio à resolução de problemas sobre radiação e radioatividade. Os autores relatam melhora do conhecimento conceitual com andaimes simples, especialmente quando o estudante comparava sua própria solução com um exemplo resolvido. O feedback imediato ajudava a corrigir erros durante o trabalho; estudar um exemplo depois de tentar resolver também aprofundou o conhecimento conceitual (Siersma, 2026).

Esses resultados tratam de estratégias distintas, mas têm uma aproximação útil: o estudante precisa fazer algo com a ideia. Explicar, desenhar, comparar uma resposta e revisá-la não são apenas formatos diferentes de apresentar matéria; são oportunidades para tornar o raciocínio observável e corrigível. O uso de apoio digital, porém, foi investigado em um sistema específico, e não significa que qualquer ferramenta produza o mesmo efeito.

Atividades práticas e conexões ajudam a aproximar conceitos abstratos

Em uma escola pública do Irã, um estudo com 34 alunas do nono ano investigou ensino de pressão integrado a STEM. A média dos resultados aumentou do pré-teste para o pós-teste, de 11,82 para 15,29, com diferença estatisticamente significativa. Nas entrevistas, os autores identificaram mecanismos associados à experiência: emoções e atitudes, processos de aprendizagem, habilidades e desafios, e criatividade e inovação. A aprendizagem prática, a colaboração e tarefas de criação foram descritas como formas de relacionar princípios de pressão a situações concretas (Golestaneh, 2026).

O estudo também relata desafios de coordenação entre grupos, tempo e recursos limitados. É um ponto importante para o planejamento: uma proposta integrada pode exigir organização e materiais que nem sempre estão disponíveis. O resultado oferece evidência promissora naquele contexto, mas o desenho de grupo único e a participação de alunas de uma escola não autorizam transformar o achado em garantia de resultado para qualquer turma.

Nas Filipinas, fichas de atividades com realidade aumentada foram usadas em sessões intensivas de recuperação de termodinâmica com estudantes do ensino médio de uma universidade privada. Após a intervenção, o estudo relata maior domínio conceitual e atitude mais positiva em relação à aprendizagem. Os comentários dos estudantes também apontaram engajamento, compreensão e aprendizagem autônoma; os modelos 3D interativos tinham o propósito de tornar processos abstratos mais visualizáveis (Jr., 2026).

Uma abordagem diferente foi a criação de módulos organizados em torno de questões sociocientíficas, que conectavam ondas eletromagnéticas e formação de imagens a temas contextualizados. Em uma escola pública de Manila, os resultados dos testes de Física aumentaram entre o pré e o pós-teste nos três módulos. Os autores relatam que os estudantes exploraram as conexões entre as questões sociocientíficas e os tópicos de Física (Badeo, 2025). Esse estudo não comparou a intervenção com um grupo de controle, portanto a mudança observada não deve ser interpretada como prova de que os módulos, isoladamente, causaram todos os ganhos.

Compreender é também conectar ideias e escolher boas perguntas

Na aprendizagem da lei dos gases ideais, uma pesquisa com estudantes chineses do ensino médio e do ensino superior desenvolveu um referencial para identificar como os conceitos essenciais se relacionam. A avaliação distinguiu quatro níveis de integração do conhecimento, de iniciante a próximo ao de especialistas, com base em testes e entrevistas. O trabalho oferece uma maneira de observar se as ideias estão conectadas ou aparecem como fragmentos, e pode orientar o desenvolvimento de intervenções pedagógicas (Bai, 2026).

O estudo não apresenta uma sequência pronta de aula. Sua contribuição é ajudar a pensar o diagnóstico: dois estudantes podem responder corretamente a uma pergunta, mas organizar o conhecimento de maneiras diferentes. Para o professor, uma pergunta que peça uma explicação ou uma conexão entre grandezas pode revelar aspectos que uma conta isolada não mostra. Essa é uma possibilidade de aplicação inspirada no foco do estudo, não uma intervenção cuja eficácia tenha sido testada por ele.

Também importa a escolha da abordagem pelo professor. Um estudo qualitativo de casos múltiplos observou três professores de Física ensinando força. Eles usavam ilustrações, descreviam experimentos, realizavam demonstrações e conduziam discussões com a turma toda, centradas no professor. Os planos de aula não deixavam explícitas as abordagens pedagógicas, embora os docentes demonstrassem conhecimento do currículo, da compreensão dos estudantes e de estratégias de ensino e avaliação. Os autores sugerem que a falta de reflexão sobre a própria prática pode se associar a ensino de baixa qualidade e baixo desempenho; apontam ainda a influência da experiência docente sobre exemplos, perguntas e atividades escolhidas (‘, 2026).

Como é um estudo interpretativo com três professores, ele ajuda a examinar práticas e conhecimentos docentes, mas não estabelece que uma abordagem específica seja sempre superior. Para quem ensina, a provocação é produtiva: além de perguntar que conteúdo foi planejado, vale perguntar que pensamento a atividade permite observar e que oportunidade o estudante tem de explicar o conceito.

Continuidade e equidade também fazem parte da aprendizagem conceitual

Na Suécia, um estudo quase-experimental examinou ensino conceitual sistemático em Física no ensino médio e diferenças de gênero. Os resultados relatam que as lacunas observadas no ensino tradicional favoreciam estudantes do sexo masculino. Em coortes que tiveram ensino conceitual sistemático ao longo de Física 1 e Física 2, as estudantes superaram os colegas do sexo masculino, mudança estatisticamente significativa que não apareceu nos métodos tradicionais. O ensino conceitual melhorou a aprendizagem de todos, e o potencial de promover equidade foi mais evidente com implementação consistente (Francois, 2026).

Os autores também alertam que mudar a instrução, sozinha, não basta: clima da sala, ameaça do estereótipo e desenvolvimento da identidade exigem atenção mais ampla. Isso evita uma leitura simplista de que uma técnica específica resolve desigualdades. O resultado é ligado ao contexto sueco e a uma continuidade entre cursos; sua aplicação no Brasil pede cuidado e observação das condições locais.

A avaliação também merece atenção à equidade. Um estudo validou um teste de habilidades analíticas em magnetismo, com 15 itens de múltipla escolha, aplicado a estudantes do ensino médio. A análise indicou forte consistência interna e alta fidedignidade dos itens, mas identificou itens com padrões de resposta relacionados ao gênero, sugerindo necessidade de aprimoramento para alcançar equidade (Nurussaniah, 2025). Um instrumento pode ter propriedades psicométricas favoráveis e ainda merecer revisão de itens específicos.

Por fim, uma investigação com futuros professores de Física examinou o uso de expressões relacionadas ao conceito de fóton no contexto da dupla fenda com fótons individuais. No início da disciplina, as respostas estavam dispersas; ao final da sequência de ensino, os agrupamentos ligados a expressões baseadas na noção de estados de fóton ficaram mais consistentes (Pajula, 2025). O tema é avançado e voltado à formação de professores, mas destaca uma questão geral: palavras familiares podem carregar interpretações diferentes, e ensinar um conceito também envolve decidir como nomeá-lo sem reforçar uma compreensão inadequada.

O que os estudos mostram lado a lado?

A tabela resume o que cada pesquisa investigou e o que o respectivo resumo relata. Os contextos são importantes: as conclusões não devem ser automaticamente transferidas para qualquer etapa ou escola.

Quais pontos em comum e divergências aparecem entre as pesquisas?

Um ponto em comum é a atenção a formas de aprendizagem que vão além da exposição e da repetição. Desenhar, explicar, comparar soluções, explorar modelos e aplicar ideias em tarefas práticas aparecem como estratégias investigadas. Em mais de um estudo, o trabalho com relações entre conceitos — e não apenas com respostas isoladas — está no centro da pergunta de pesquisa.

Mas os estudos não testam a mesma coisa nem usam o mesmo tipo de evidência. Alguns relatam aumentos entre pré e pós-teste; outro compara condições e encontra vantagem imediata para explicar e desenhar, sem diferença significativa oito semanas depois. A pesquisa sobre gases propõe níveis para descrever integração do conhecimento; a de força observa práticas docentes; a de magnetismo avalia propriedades de um instrumento. Não é possível ordenar essas estratégias como se tivessem sido comparadas diretamente.

Há também diferenças entre a força das conclusões. Um delineamento com grupo único, uma investigação qualitativa e um experimento com condições de comparação respondem a perguntas diferentes. Contextos, conteúdos, duração e participantes variam. O que ainda fica em aberto é como combinar as estratégias ao longo do tempo, quais efeitos permanecem e como adaptar intervenções a turmas com recursos e necessidades distintas.

Como aplicar essas ideias na sala de aula?

As sugestões a seguir são aplicações possíveis dos temas investigados, não resultados garantidos para qualquer turma. O professor pode escolher uma ou duas e observar como os estudantes respondem.

1. Peça uma explicação antes de apresentar a fórmula

Aplicação: diante de uma situação de movimento, peça aos estudantes que descrevam o que esperam que aconteça e por quê, antes de calcular. Por exemplo, uma turma hipotética compara duas bolas que colidem e registra quais forças considera presentes. Depois, a expressão matemática entra como ferramenta para organizar e testar a explicação, não como ponto de partida obrigatório. Essa proposta se aproxima do foco em explicação conceitual, mas a sequência concreta é uma escolha de aplicação docente.

2. Use o desenho como resposta que pode ser discutida

Aplicação: peça que cada estudante desenhe uma situação de pressão, ondas ou transferência de energia e acrescente uma explicação oral ou escrita. Em seguida, compare representações diferentes sem tratar o desenho como decoração. O estudo de Russ encontrou vantagem imediata para a condição de explicação com desenho em relação às outras condições generativas, mas não encontrou diferenças significativas no resultado de aprendizagem duradoura após oito semanas. Por isso, uma forma prudente de usar a proposta é retomar o desenho em outra aula e verificar se a explicação se mantém.

3. Planeje uma tentativa, um feedback e uma revisão

Aplicação: proponha um problema, deixe o estudante registrar uma solução inicial e ofereça uma pista ou um exemplo resolvido para comparação. Uma turma hipotética estuda radioatividade e revê uma resposta depois de receber feedback sobre o raciocínio, não apenas sobre o resultado final. O estudo de Siersma relata benefícios de andaimes simples e feedback imediato no sistema investigado. Na prática local, uma pergunta de acompanhamento ou uma discussão coletiva pode funcionar como formato de revisão, sem que isso equivale a reproduzir exatamente o software avaliado.

4. Conecte a ideia a uma situação que peça aplicação

Aplicação: ao trabalhar pressão, proponha que grupos expliquem como o conceito se relaciona com um objeto ou situação cotidiana e criem uma solução simples. Uma atividade hipotética pode pedir que a turma compare superfícies de contato em um desafio de construção. A pesquisa iraniana associa aprendizagem prática, colaboração e tarefas de criação à compreensão observada, embora também relate limites de tempo, recursos e coordenação. Vale ajustar o tamanho do projeto ao material e ao tempo disponíveis.

5. Faça os estudantes relacionarem conceitos, não só calcularem

Aplicação: peça que a turma explique como grandezas de um tema se influenciam e represente as conexões em um esquema próprio, sem entregar previamente todas as relações. No estudo sobre gases ideais, a integração foi examinada por meio de conceitos e relações, com níveis identificados a partir de testes e entrevistas. Uma atividade diagnóstica inspirada nisso pode revelar onde há conexões e onde há lacunas; não se deve tratar o esquema improvisado como um instrumento validado pelo estudo.

6. Traga questões sociais para dentro do conteúdo

Aplicação: escolha uma questão ligada a ondas eletromagnéticas ou formação de imagens e peça que os estudantes identifiquem quais conceitos de Física ajudam a analisá-la. O trabalho pode incluir uma explicação, um debate com critérios claros ou uma tarefa de aplicação. Os módulos estudados em Manila conectaram questões sociocientíficas a tópicos de Física e registraram aumento entre pré e pós-teste. Como a pesquisa foi feita sem grupo de controle, a proposta é uma possibilidade didática, não promessa de que o formato produzirá o mesmo resultado em outra turma.

7. Verifique o que a avaliação está medindo

Aplicação: combine questões de cálculo com itens que peçam interpretação, justificativa ou identificação de relações. Se a resposta errada se concentra em uma ideia específica, use isso para planejar uma retomada. O estudo sobre magnetismo mostra que validar um instrumento inclui examinar a qualidade dos itens e padrões relacionados ao gênero. Em uma avaliação elaborada pelo professor, vale revisar enunciados, exemplos e critérios para evitar que a tarefa avalie uma dificuldade de leitura ou uma familiaridade desigual, em vez do conceito pretendido.

O que muda quando levamos esses estudos para o contexto brasileiro?

Os estudos vêm de diferentes contextos, como Suécia, Filipinas, China e Irã, e alguns resumos não informam o país. Isso importa porque currículo, duração das disciplinas, infraestrutura, composição das turmas e acesso a recursos digitais podem variar. Um resultado observado em sessões intensivas numa universidade privada filipina, por exemplo, não descreve automaticamente as condições de uma escola pública brasileira.

Não é necessário importar uma intervenção inteira para aproveitar uma pergunta pedagógica. Um modelo 3D de realidade aumentada pode não estar disponível, mas a necessidade de visualizar um processo abstrato continua pertinente. O professor pode começar com demonstrações simples, desenhos, objetos acessíveis ou explicações construídas pelos estudantes. Essa adaptação é uma sugestão, não algo testado diretamente pelos estudos citados.

Também convém evitar a ideia de que atividades práticas resolvem sozinhas problemas de aprendizagem ou desigualdade. O estudo sueco destaca a continuidade do ensino conceitual e aponta que mudanças instrucionais isoladas não bastam para enfrentar clima da sala, estereótipos e identidade. No Brasil, isso recomenda observar quem participa, quem explica, quem recebe feedback e como as avaliações tratam diferentes estudantes, sem presumir que os achados estrangeiros descrevam a realidade de cada escola brasileira.

Por fim, adequar a complexidade e o tempo da atividade é parte do trabalho. Uma tarefa curta de explicação e revisão pode ser mais viável do que um projeto longo; uma demonstração bem discutida pode ser mais acessível do que uma ferramenta digital. O importante é explicitar a ideia física que os estudantes devem mobilizar e escolher evidências que permitam verificar se conseguiram fazê-lo.

Quais são os limites desta leitura?

Este artigo se baseia nos resumos de dez estudos recentes, não na leitura integral dos trabalhos. Os resumos permitem apresentar objetivos, resultados e alguns aspectos dos métodos, mas não trazem todos os detalhes necessários para avaliar procedimentos, instrumentos, análises ou limites de cada pesquisa. Por isso, as conclusões foram mantidas no alcance informado pelos próprios resumos.

Ficam em aberto, entre outras questões, quanto tempo os ganhos se mantêm em diferentes conteúdos, como as estratégias se comportam em turmas brasileiras e quais adaptações são necessárias em escolas com recursos distintos. Também não há uma comparação direta entre desenho, realidade aumentada, STEM, questões sociocientíficas e feedback digital. Esses estudos não permitem concluir que uma abordagem seja a melhor em qualquer contexto.

Faz sentido consultar o estudo completo quando você pretende reproduzir uma intervenção, escolher um instrumento de avaliação, avaliar a qualidade metodológica ou usar um resultado para orientar uma decisão de maior alcance. Para uma ideia inicial de planejamento, os resumos ajudam a identificar perguntas promissoras; para uma decisão específica, é importante conhecer o artigo integral.

Como o GeraProva ajuda com o ensino de conceitos de Física?

O GeraProva pode ajudar o professor a criar provas e atividades para verificar se os estudantes reconhecem conceitos, interpretam situações e aplicam ideias de Física. Uma avaliação pode combinar itens objetivos com questões que peçam justificativa, sempre com revisão docente para adequar o conteúdo à turma. Conheça o gerador de provas do GeraProva ou faça o cadastro grátis.

Quais perguntas professores fazem sobre o ensino de conceitos de Física?

É possível ensinar Física sem usar fórmulas?

As fórmulas continuam sendo parte importante da Física, mas os estudos reunidos aqui tratam de estratégias que ajudam a trabalhar o significado dos conceitos junto com o uso matemático. Explicar, desenhar, comparar soluções e relacionar grandezas podem revelar se o estudante compreende o que está calculando. O estudo sobre lei dos gases ideais, por exemplo, investigou níveis de integração entre conceitos; o de desenho encontrou vantagem no conhecimento imediato em uma condição de explicação com desenho. A sugestão não é abandonar as fórmulas, mas evitar que sejam a única forma de ensinar ou avaliar.

Desenhar ajuda os estudantes a aprender Física?

Um estudo com estudantes do ensino médio encontrou que atividades generativas foram mais eficazes do que a releitura para o conhecimento conceitual imediato. Entre as condições comparadas, explicar e desenhar foi mais eficaz do que explicar com uma visualização fornecida. Porém, não houve diferença significativa entre as condições no resultado de aprendizagem avaliado oito semanas depois. Assim, o desenho pode ser um recurso útil para exteriorizar uma explicação e discuti-la, mas não deve ser apresentado como garantia de retenção duradoura. Retomar o conteúdo e avaliar a compreensão posteriormente são aplicações razoáveis.

Atividades práticas são melhores do que aulas explicativas?

Os estudos não fizeram uma comparação geral que permita afirmar que atividades práticas sejam sempre melhores. A pesquisa sobre pressão no Irã relatou aumento entre pré e pós-teste em uma proposta integrada de STEM e descreveu mecanismos ligados à experiência prática, colaboração e criação. Outros estudos investigaram desenho, feedback, realidade aumentada ou módulos sociocientíficos. Como os conteúdos, participantes e delineamentos diferem, a escolha deve considerar o objetivo da aula e os recursos disponíveis. Uma atividade prática pode ser especialmente útil quando permite observar, explicar e aplicar o conceito, em vez de apenas executar passos.

Como saber se a turma entendeu um conceito ou só decorou?

Uma maneira de investigar isso é pedir mais do que a substituição de valores numa fórmula: por exemplo, solicitar uma explicação, uma representação ou uma relação entre conceitos. A pesquisa sobre a lei dos gases ideais desenvolveu um referencial para identificar níveis de integração do conhecimento usando testes e entrevistas. O estudo sobre magnetismo examinou um instrumento de habilidades analíticas e também encontrou itens com padrões de resposta associados ao gênero. Para a prática cotidiana, uma resposta explicada pode revelar raciocínios que um resultado numérico sozinho não mostra; essa é uma aplicação pedagógica, não um teste validado pelos estudos.

O feedback precisa ser digital para ajudar?

Não. O estudo de Siersma investigou um sistema digital específico para oferecer apoio durante a resolução de problemas de Física, incluindo feedback imediato e comparação com exemplos resolvidos. Os resultados relatam melhora do conhecimento conceitual com andaimes simples, sobretudo ao comparar soluções próprias com exemplos. Isso não demonstra que o feedback só funcione em formato digital nem que qualquer sistema produza o mesmo efeito. Uma pergunta do professor, uma devolutiva oral ou uma revisão entre pares podem ser formas de aplicação em sala, desde que ajudem o estudante a reconhecer o raciocínio e rever uma solução.

Uma estratégia conceitual pode reduzir desigualdades de gênero?

O estudo realizado na Suécia encontrou que, em coortes com ensino conceitual sistemático ao longo de Física 1 e Física 2, as estudantes superaram os colegas do sexo masculino, enquanto essa mudança não foi observada nos métodos tradicionais. Os autores também ressaltam que a mudança instrucional, isoladamente, é insuficiente e apontam a importância do clima de sala, da ameaça do estereótipo e do desenvolvimento da identidade. Esse achado não garante o mesmo efeito em outros contextos, incluindo o brasileiro. Pode, porém, incentivar o professor a observar participação, oportunidades de explicação e padrões de avaliação.

Referências

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10. Aku Pajula; Maija Nousiainen; Ismo T. Koponen (2025). Uso do conceito de fóton por futuros professores de Física no contexto do experimento da dupla fenda com fótons individuais (Pre-Service Physics Teachers' Use of Photon Concept in the Context of Single-Photon Double-Slit Experiment). European Journal of Science and Mathematics Education. link.

Escolha um conceito que sua turma está estudando e experimente pedir uma explicação, um desenho ou uma revisão da solução. Uma pequena mudança na pergunta pode abrir uma boa conversa sobre Física.