Trajetórias em física no ensino médio: desenvolver-se nem sempre acompanha a dificuldade

Em um acompanhamento de três anos com estudantes do ensino médio, a percepção de desenvolvimento não se alinhou de maneira uniforme à experiência e à dificuldade em todas as práticas de investigação científica. Apenas dois dos quatro grupos de componentes investigativos identificados correspondiam à hipótese de que esses três aspectos caminhariam juntos (Sigron, 2025).

Esse resultado toca uma pergunta cotidiana para quem ensina Física: como perceber se um estudante está avançando quando a tarefa continua difícil — ou quando ele relata que já a conhece, mas ainda não consegue explicar o que aprendeu? As trajetórias não são uma linha reta. Acompanhar o processo, e não só o resultado de uma prova, pode ajudar o professor a enxergar mudanças que uma nota isolada não mostra.

O que são trajetórias de estudantes do ensino médio em física ao longo do tempo e por que importam para o professor?

Trajetórias são os caminhos que os estudantes percorrem enquanto aprendem Física: o que passam a compreender, como participam das atividades, quais dificuldades encontram e como suas percepções mudam. Para o professor, o tema aparece na rotina quando uma turma enfrenta uma unidade por várias semanas, retoma uma ideia em tarefas diferentes ou volta a um conceito depois de um intervalo.

Uma trajetória não é sinônimo de uma sequência de notas. Pode incluir mudanças na maneira de interpretar uma equação, formular uma pergunta, explicar um fenômeno ou usar evidências. Também pode haver diferenças entre o que o estudante sabe fazer em uma situação e o que consegue expressar em outra. A pesquisa sobre gravidade com estudantes brasileiros, por exemplo, encontrou dois modos de conceitualizar o tema coexistindo nos mesmos participantes, com manifestações diferentes conforme a demanda e a modalidade de expressão (Souza, 2026).

A perspectiva longitudinal é importante porque permite observar mudanças entre momentos, em vez de tratar cada atividade como um retrato completo. Isso não significa que todo professor precise fazer um estudo formal. Significa considerar que uma resposta difícil ou incompleta pode ser parte de um percurso, e que avaliações variadas podem oferecer pistas complementares.

O que a pesquisa recente mostra sobre as trajetórias em física?

Os estudos reunidos apontam para uma ideia central: aprender Física ao longo do tempo envolve dimensões que nem sempre avançam juntas. Os trabalhos diferem bastante em seus objetivos e métodos; alguns acompanharam estudantes por períodos prolongados, enquanto outros examinaram progressão em uma unidade, participação em práticas ou escolhas de disciplinas.

Experiência, dificuldade e percepção de desenvolvimento podem seguir caminhos diferentes

O estudo de Sigron acompanhou 34 estudantes de Física do ensino médio que participaram, entre 2016 e 2019, de um programa extraescolar de investigação. Ao longo dos três anos, as atividades passaram de práticas laboratoriais orientadas à investigação para um projeto de maior duração, com orientação de professores-mentores. Os estudantes avaliaram, ao final de cada ano, sua experiência, dificuldade e percepção de desenvolvimento em 15 componentes investigativos (Sigron, 2025).

Esses componentes incluíam formular perguntas, preparar e realizar experimentos, processar dados com ferramentas tecnológicas, apresentar resultados oralmente e por escrito, trabalhar em equipe e autorregular a aprendizagem. A análise identificou mudanças significativas em vários componentes, mas a relação entre experiência, dificuldade e desenvolvimento não foi igual para todos. Apenas dois dos quatro grupos de componentes ficaram alinhados à hipótese dos pesquisadores.

Para a sala de aula, a contribuição é uma cautela útil: sentir dificuldade não prova, por si só, ausência de aprendizagem; sentir familiaridade também não confirma que houve desenvolvimento. O trabalho relata que os resultados foram interpretados considerando o desenho do programa e informações qualitativas sobre esforço, formas de enfrentamento e apoio oferecido pelos orientadores. Isso chama atenção para a relação entre a tarefa, o suporte e a percepção do estudante, sem transformar uma medida isolada em diagnóstico.

A progressão pode ser acompanhada dentro de uma unidade, não apenas entre anos

Wyrwich e colegas investigaram trajetórias de aprendizagem sobre energia usando dados de interação registrados em um caderno digital. A pesquisa partiu do desafio de identificar diferentes caminhos de aprendizagem e os elementos de conhecimento usados pelos estudantes. Embora tenham sido coletados dados de 548 estudantes, a análise ocorreu com dados de 172 após a aplicação de critérios de exclusão (Wyrwich, 2025).

Os pesquisadores classificaram as trajetórias como produtivas ou improdutivas de acordo com a pontuação no pós-teste. Usaram métodos de aprendizado de máquina para distinguir os percursos e processamento de linguagem natural para examinar respostas abertas. A análise encontrou diferenças entre os elementos de conhecimento empregados pelos estudantes em trajetórias distintas. Os autores apontam que essas técnicas podem oferecer informações úteis para o desenho de unidades e para o feedback a professores e estudantes.

Esse trabalho não equivale a acompanhar a mesma turma por vários anos: ele observa registros detalhados ao longo de uma unidade. Ainda assim, amplia a noção de trajetória. O caminho de aprendizagem pode ser investigado em escalas diferentes, desde a evolução de uma atividade até mudanças entre períodos mais longos. O resultado também reforça o valor potencial das respostas abertas, que podem revelar como o estudante está pensando, e não apenas se escolheu a alternativa esperada.

Aprender uma equação pode envolver participação em práticas científicas

Kapon e Schvartzer apresentam uma investigação longitudinal etnográfica de um ano sobre a iniciação à pesquisa de um estudante do ensino médio. Uma parte importante do trabalho envolveu derivar e interpretar uma equação avançada para a velocidade de fase de ondas em líquidos (Kapon, 2024).

O estudo propõe compreender o uso da matemática na Física como o uso de uma linguagem: aprender a dar sentido a equações e utilizá-las em novas investigações pode envolver ler, interpretar e expressar ideias. A análise acompanha a aprendizagem em diferentes escalas de tempo e trata a atividade como um processo complexo, no qual importa como o estudante participa de práticas de pesquisa.

Como é um estudo de caso, não permite concluir que todos os estudantes aprenderão da mesma maneira. Seu valor está em tornar visíveis ações pedagógicas e discursivas que podem apoiar a participação do estudante em atividades com equações. Para o professor, isso abre uma possibilidade: não apresentar a expressão matemática apenas como algo a substituir números, mas propor que a turma examine o que ela representa e como pode ser usada para investigar uma situação.

Uma trajetória também pode aparecer no modo de escolher disciplinas e expressar conceitos

Corrigan e colegas analisaram 11 anos de dados administrativos de escolas públicas de ensino secundário de Ontário, no Canadá, para estudar matrículas em disciplinas STEM voltadas ao ingresso na universidade. A participação em STEM cresceu, mas persistiram diferenças entre áreas. Em Física, a turma mediana do 12º ano tinha 36,5% de alunas em 2018, e o estudo relata pouco progresso na redução dessa diferença (Corrigan, 2023).

Os autores recomendam não tratar STEM como um bloco único quando se discutem desigualdades de gênero, pois as tendências variam entre disciplinas. O trabalho investiga escolhas de matrícula e continuidade, não mede diretamente interesse individual nem explica por que cada estudante escolhe uma disciplina. Ainda assim, coloca uma questão relevante para educadores: as oportunidades e percepções em Física podem diferir das observadas em outras áreas científicas.

Já o estudo de Souza, realizado no Brasil com oito estudantes do terceiro ano do ensino médio em um curso de Relatividade Especial e Geral, analisou fala, gestos, desenhos e respostas escritas sobre gravidade. Os estudantes mobilizaram simultaneamente ideias de força e de curvatura; o modo que aparecia dependia da demanda cognitiva e da modalidade de expressão (Souza, 2026). Não é um acompanhamento longitudinal, mas mostra por que uma resposta verbal única pode não representar todo o repertório conceitual do estudante.

Os estudos lado a lado: o que cada pesquisa investigou?

Os estudos abaixo oferecem perspectivas diferentes sobre progressão: alguns acompanham mudanças ao longo do tempo, outros observam uma unidade, uma experiência de pesquisa, escolhas de matrícula ou formas de raciocinar. Essa distinção ajuda a interpretar o que cada resultado pode e não pode sustentar.

Pontos em comum e divergências: o que ainda não está resolvido?

Um ponto em comum é que o avanço em Física não se deixa resumir facilmente a uma resposta correta. Sigron examina percepções em diferentes práticas; Wyrwich analisa respostas e registros ao longo de uma unidade; Kapon observa como um estudante participa de um trabalho com equações; Souza compara manifestações conceituais em fala, desenho, gesto e escrita. Em cada caso, olhar para mais de um aspecto ajuda a descrever melhor o percurso.

Os estudos também diferem no que chamam de progresso. Para Sigron, a questão inclui a percepção de experiência, dificuldade e desenvolvimento. Para Wyrwich, as trajetórias são classificadas conforme o desempenho no pós-teste e examinadas pelos conhecimentos empregados. Kapon foca a participação em práticas científicas; Corrigan acompanha escolhas de matrícula, uma medida de continuidade em disciplinas, e não aprendizagem conceitual. Portanto, não é adequado juntar tudo como se fossem evidências do mesmo tipo.

Há ainda uma diferença importante de escala. Um caso individual pode revelar processos com riqueza, mas não representa automaticamente uma população. Uma base administrativa extensa pode mostrar tendências de matrícula, sem explicar a experiência de cada estudante. O estudo brasileiro de Souza mostra coexistência de ideias em um grupo pequeno, mas não acompanha mudanças ao longo de anos. Continua em aberto como diferentes formas de medir trajetória podem ser combinadas e como os padrões observados se reproduzem em turmas e contextos distintos.

O que isso significa para a sala de aula de Física?

As pesquisas não entregam uma receita única, mas oferecem razões para observar o processo com mais de uma lente. As propostas a seguir são aplicações possíveis para a sala de aula, não resultados testados diretamente por todos esses estudos.

1. Registre mais do que o acerto final

Aplicação: junto à resposta, peça que o estudante explique brevemente como chegou a ela ou indique qual parte da tarefa foi mais difícil. Em uma atividade sobre energia, por exemplo, a turma pode registrar uma previsão inicial e depois comentar o que mudou após a discussão. Essa rotina pode ajudar o professor a notar diferenças entre o resultado e o raciocínio usado, em sintonia com o interesse de Wyrwich em analisar respostas abertas e percursos de aprendizagem.

2. Pergunte separadamente sobre experiência, dificuldade e avanço

Aplicação: ao fechar uma sequência investigativa, convide a turma a avaliar três perguntas diferentes: “Já havia feito algo parecido?”, “O que foi difícil?” e “O que consigo fazer agora que antes não conseguia?”. A proposta se inspira nas dimensões examinadas por Sigron, mas não substitui uma avaliação validada. Imagine estudantes que considerem a análise de dados difícil, embora percebam que estão mais capazes de justificar suas escolhas: as respostas podem orientar a próxima aula.

3. Retome a mesma ideia em tarefas com demandas distintas

Aplicação: apresente um conceito primeiro em uma situação descritiva e depois peça uma explicação causal, ou alterne desenho e texto. Em gravidade, por exemplo, os estudantes podem representar um fenômeno e explicar o que o produz. O estudo de Souza encontrou variação conforme demanda e modalidade; usar tarefas variadas pode ajudar o professor a observar o repertório conceitual, sem presumir que uma forma de expressão seja suficiente.

4. Trate a equação como objeto de interpretação

Aplicação: antes de solicitar substituição de valores, proponha que os estudantes expliquem o significado de cada termo, discutam o que a equação permite investigar e escrevam uma interpretação em palavras. Em uma situação hipotética sobre movimento, a turma poderia relacionar cada elemento da expressão às grandezas observadas. Essa sugestão dialoga com Kapon, que descreve a aprendizagem de uma equação como participação em práticas de interpretação e investigação, sem afirmar que a atividade seja adequada para qualquer conteúdo ou nível.

5. Planeje apoios que possam mudar durante a sequência

Aplicação: uma investigação pode começar com um roteiro mais orientado e, aos poucos, abrir espaço para os estudantes formular perguntas ou decidir como registrar dados. Imagine uma turma que recebe inicialmente etapas de medição e depois escolhe como comparar resultados. Essa progressão é uma possibilidade de aplicação inspirada no programa acompanhado por Sigron, que passou de atividades laboratoriais orientadas a um projeto investigativo ampliado. O professor pode observar onde a turma precisa de suporte e ajustar o nível de orientação.

6. Observe participação e acesso às oportunidades em Física

Aplicação: acompanhe quem participa de atividades opcionais, investigações ou escolhas de aprofundamento, considerando que a participação em uma disciplina não é igual ao interesse individual. Uma equipe docente pode discutir se as oportunidades de Física estão igualmente visíveis e acessíveis a todos. O estudo de Corrigan trata do contexto de Ontário, não do Brasil, mas mostra por que observar STEM como um conjunto único pode esconder diferenças entre disciplinas.

7. Use avaliações curtas para orientar a próxima etapa

Aplicação: ao longo de uma unidade, proponha pequenas tarefas com resposta aberta e use os padrões de dificuldade para decidir o que retomar. Por exemplo, depois de uma atividade sobre energia, peça uma explicação curta de uma transformação e compare as ideias usadas antes de avançar. Wyrwich sugere que registros detalhados podem subsidiar o desenho de unidades e o feedback. Na escola, essa observação pode ser feita de modo simples, sem ferramentas de inteligência artificial ou coleta automatizada de dados.

O que muda no contexto brasileiro?

No Brasil, a pesquisa de Souza oferece um ponto de contato direto: foi realizada com estudantes brasileiros do terceiro ano do ensino médio em um curso de Relatividade Especial e Geral. Seus resultados ajudam a pensar avaliação e discussão conceitual em nosso contexto, pois mostram que explicações, desenhos e gestos podem revelar aspectos diferentes do raciocínio. Como o estudo envolveu oito participantes em uma experiência específica, não deve ser tratado como retrato de todas as escolas brasileiras.

Os demais contextos não podem ser transportados automaticamente. Corrigan analisou escolas públicas de Ontário e escolhas de disciplinas ligadas ao ingresso universitário; seus números e tendências dizem respeito àquela província e àquele período. O resumo não detalha os países dos estudos de Sigron, Wyrwich e Kapon, então não cabe atribuir-lhes um cenário nacional. As diferenças entre organização curricular, oportunidades de escolha, recursos e tempos escolares podem alterar a forma como uma trajetória se manifesta no Brasil.

Uma adaptação prudente é aproveitar perguntas, não importar conclusões sem contexto: que dimensões de aprendizagem estamos acompanhando? Quem participa das investigações? Que tipos de resposta usamos para avaliar compreensão? Uma equipe brasileira pode testar registros breves de reflexão, alternar representações e revisar atividades com base nas dificuldades observadas. Essas são sugestões de aplicação, não efeitos já demonstrados pelos estudos para escolas brasileiras.

Quais são os limites desta leitura?

Este artigo se baseia nos resumos de estudos recentes, não na leitura integral dos trabalhos. Os resumos permitem identificar objetivos, alguns procedimentos e resultados relatados, mas não oferecem todos os detalhes necessários para avaliar instrumentos, análises, limitações metodológicas ou condições de implementação. Também não há uma única definição de trajetória compartilhada por todos os estudos reunidos.

Ficam abertas perguntas importantes: como os resultados se repetiriam em turmas regulares brasileiras? Que apoios funcionam em diferentes períodos escolares? Como comparar percepções autorrelatadas, desempenho, participação e escolhas de disciplinas? E quais mudanças persistem depois que uma unidade ou projeto termina? Para responder com precisão a questões de implementação, validade de instrumentos, comparação entre grupos ou adaptação de uma intervenção, faz sentido consultar os estudos completos. Os trabalhos sobre matrículas, programas específicos e ferramentas digitais exigem cuidado especial antes de serem convertidos em recomendações gerais.

Como o GeraProva ajuda com este assunto?

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Perguntas frequentes sobre trajetórias de aprendizagem em Física

O que significa acompanhar uma trajetória de aprendizagem em Física?

Significa observar como a compreensão e a participação do estudante mudam ao longo de uma sequência, em vez de depender apenas de uma nota. Os estudos reunidos acompanham dimensões distintas: percepção de experiência, dificuldade e desenvolvimento; respostas e conhecimentos empregados em uma unidade; participação em uma investigação; ou modos de expressar conceitos. Para a sala de aula, isso pode significar recolher evidências em momentos diferentes e com tarefas variadas. Não é necessário adotar uma ferramenta complexa: perguntas curtas, explicações escritas e atividades de retomada também podem oferecer pistas.

Se um estudante sente dificuldade, isso quer dizer que não está aprendendo?

Não necessariamente. No acompanhamento de Sigron, experiência, dificuldade e desenvolvimento não se alinharam da mesma forma em todos os componentes investigativos. O estudo não permite afirmar que toda dificuldade seja sinal de progresso, mas mostra que essas dimensões não devem ser tratadas como equivalentes. Um estudante pode achar uma tarefa difícil e, ao mesmo tempo, perceber avanço; também pode sentir familiaridade sem que isso, por si só, comprove aprendizagem. Uma aplicação possível é perguntar separadamente sobre dificuldade e sobre o que o estudante consegue fazer agora.

Uma prova com respostas certas e erradas basta para avaliar a trajetória?

Uma prova pode oferecer informações importantes, mas os estudos mostram que outras evidências também são relevantes. Wyrwich analisou respostas abertas e identificou diferenças nos elementos de conhecimento utilizados por estudantes em trajetórias distintas. Souza, por sua vez, encontrou diferenças entre o que podia ser observado em fala, desenhos, gestos e respostas escritas sobre gravidade. Isso não significa abandonar testes, mas combiná-los, quando fizer sentido, com explicações, representações e tarefas em mais de um momento. Assim, o professor pode ter um quadro mais amplo do raciocínio.

Os resultados sobre gênero e matrícula em Física valem para escolas brasileiras?

Os números de Corrigan se referem a escolas públicas de Ontário, no Canadá, e não podem ser apresentados como dados do Brasil. O estudo acompanhou matrículas em disciplinas STEM durante 11 anos e encontrou disparidades diferentes entre áreas, incluindo uma diferença persistente em Física naquele contexto. Para professores brasileiros, a contribuição mais prudente é a pergunta: será que observamos participação e oportunidades em Física separadamente de outras áreas? Para saber como as tendências se apresentam no país, seria necessário consultar pesquisas brasileiras com dados apropriados.

Como posso aplicar essas ideias sem tecnologia sofisticada?

Os estudos não indicam que seja preciso usar tecnologia para acompanhar a aprendizagem. Wyrwich investigou dados de um caderno digital e técnicas computacionais, mas esse método é apenas uma das abordagens reunidas. Uma aplicação simples é pedir explicações breves em diferentes momentos, comparar as ideias usadas e retomar os pontos que ainda geram dificuldade. Também é possível alternar fala, desenho e escrita em atividades conceituais. Essas práticas são sugestões para o professor, inspiradas pelas perguntas dos estudos; não são uma intervenção cuja eficácia tenha sido testada por todos eles.

Referências

1. Sigron, Michal; Langley, Dorothy; Dylak, Stanislaw; Yerushalmi, Edit (2025). Tendências Longitudinais das Percepções de Estudantes do Ensino Médio em Física sobre Experiência, Dificuldade e Desenvolvimento em um Quadro de Investigação de Longo Prazo (Longitudinal Trends of High School Physics Students' Perceptions of Experience, Difficulty, and Development in a Long-Term Inquiry Framework). Physical Review Physics Education Research. Link.
2. Wyrwich, Tobias; Kubsch, Marcus; Drachsler, Hendrik; Neumann, Knut (2025). Acompanhamento da Progressão de Estudantes na Construção da Compreensão sobre Energia Utilizando Tecnologias de Inteligência Artificial (Tracking Students' Progression in Developing Understanding of Energy Using AI Technologies). Physical Review Physics Education Research. Link.
3. Kapon, Shulamit; Schvartzer, Maayan (2024). Investigação guiada de uma equação de Física (Guided Inquiry into a Physics Equation). Cognition and Instruction. Link.
4. Corrigan, Eamonn; Williams, Martin; Wells, Mary A. (2023). Escolhas de matrícula no ensino médio: compreendendo a desigualdade de gênero nas áreas STEM (High School Enrolment Choices--Understanding the STEM Gender Gap). Canadian Journal of Science, Mathematics and Technology Education. Link.
5. Souza, Maira Giovana de; Serrano, Agostinho; Treagust, David (2026). Entre força e curvatura: uma análise multimodal de zonas conceituais concorrentes sobre a gravidade em estudantes do ensino médio (Between Force and Curvature: A Multimodal Analysis of Competing Conceptual Zones for Gravity in High School Students). International Journal of Science and Mathematics Education. Link.

Se alguma dessas pistas fizer sentido para sua turma, experimente começar por uma pergunta simples: que evidência de avanço você consegue observar além da resposta final?