uma estratégia facilitadora da aprendizagem de - SIGAA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Programa de Pós-Graduação Profissional em Ensino de Física
A EXPERIMENTAÇÃO EM ELETRICIDADE: UMA ESTRATÉGIA
FACILITADORA DA APRENDIZAGEM DE TÓPICOS DE FÍSICA
ABORDADOS NO ENSINO MÉDIO
Luciano Sedraz Silva
São Cristovão - SE
2015
2
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Programa de Pós-Graduação Profissional em Ensino de Física
A EXPERIMENTAÇÃO EM ELETRICIDADE: UMA ESTRATÉGIA
FACILITADORA DA APRENDIZAGEM DE TÓPICOS DE FÍSICA
ABORDADOS NO ENSINO MÉDIO
Luciano Sedraz Silva
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação Profissional em Ensino de
Física,
da
Universidade
Federal
de
Sergipe como requisito parcial para a
obtenção do título de Mestre em Ensino
de Física, sob orientação Profa. Dra.
Divanízia do Nascimento Souza.
São Cristovão - SE
2015
3
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Programa de Pós-Graduação Profissional em Ensino de Física
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
A EXPERIMENTAÇÃO EM ELETRICIDADE: UMA ESTRATÉGIA
FACILITADORA DA APRENDIZAGEM DE TÓPICOS DE FÍSICA
ABORDADOS NO ENSINO MÉDIO
Luciano Sedraz Silva
Aprovada em: 13/07/2015
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________
Profa. Dra. Divanízia do Nascimento Souza - Orientadora
Universidade Federal de Sergipe
_______________________________________________
Prof. Dr. José Osman dos Santos – Examinador interno
Instituto Federal de Sergipe
_______________________________________________
Profa. Dra. Indianara Lima Silva- Examinadora externo
Universidade Estadual de Feira de Santana
Universidade Federal da Bahia
4
DEDICATÓRIAS
A Deus, meu Pai eterno.
À Luciana Leal, minha esposa, com muito amor.
A Luciano Filho e Amanda Leal, meus filhos, razão da vida.
A João Souza e Terezinha Sedraz, meus pais, com muito carinho e respeito.
Aos meus irmãos que estão sempre presentes em minha vida.
5
AGRADECIMENTOS
A Deus por ter me dado a oportunidade de concluir mais uma etapa
profissional.
À minha esposa Luciana Leal pelo apoio, sabedoria e muito carinho nessa fase
das nossas vidas.
À minha orientadora Professora Doutora Divanízia do Nascimento Sousa, pela
dedicação profissional e orientação precisa.
Aos Professores Osman Santos e Indianara Lima por aceitarem participar da
banca examinadora e pelas contribuições para melhoria desse trabalho.
Ao Professor André Oliveira Silva Jarske que ajudou a viabilizar esse estudo,
juntamente com os alunos da terceira série do ensino médio do CODAP, em
especial, Lucas de Almeida que nos auxiliou na edição e diagramação do DVD
dos experimentos.
Aos amigos da turma Hélio Vicente e Ronilson Pinheiro pelo companheirismo e
cuidado durante esse período.
Aos colegas de curso pelo excelente convívio que tivemos nessa jornada.
A todos os professores do Polo 11 do MNPEF que contribuíram para essa
qualificação profissional.
6
RESUMO
SILVA, Luciano Sedraz. A Experimentação em Eletricidade: uma estratégia
facilitadora da aprendizagem de tópicos de Física abordados no Ensino
Médio. 2015. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Física) –
Universidade Federal de Sergipe.
O uso da experimentação como estratégia de ensino em Física tem sido
apontado por professores e alunos como uma das ações didáticas mais
significativa no processo de ensino e aprendizagem. Corroborando esta
afirmação, os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) recomendam o uso da
experimentação, enfatizando a relação teoria-experimento e incorporando a
interdisciplinaridade e a contextualização. Apoiados nessa ideia, elaboramos
este trabalho com a finalidade de colaborar para o aprimoramento do ensino da
disciplina em questão. Para isto, elaboramos um projeto denominado de
Oficina de Eletricidade, que foi desenvolvido no segundo semestre de 2014,
com a participação de 12 alunos da 3ª série do ensino médio do Colégio de
Aplicação da Universidade Federal de Sergipe, na cidade de São Cristóvão,
SE. O projeto consistiu em atividades experimentais sobre fenômenos elétricos,
por meio do qual os participantes tiveram a oportunidade de compreender e
contextualizar temas de eletricidade a partir de experimentos simples e de
baixo custo. A partir da Oficina, produzimos um material de apoio, chamado Kit
Didático (Produto educacional), que consiste em um Manual de Montagem dos
Experimentos e um DVD com um vídeo das montagens. Com as instruções
presentes no Kit, professores e alunos do ensino médio poderão repetir os
experimentos e até aprimorá-los. O referencial teórico deste trabalho foi
fundamentado na teoria de aprendizagem significativa de David Ausubel e na
Pedagogia de Paulo Freire, nas quais o aprendiz é o foco principal no processo
de ensino e aprendizagem. Os resultados encontrados nesse trabalho nos
mostram que a experimentação no ensino de Física é uma ferramenta que
auxilia no ensino e na produção de uma aprendizagem significativa.
Palavras-Chave: Aprendizagem Significativa. Ensino de Física. Experimentação.
7
ABSTRACT
SILVA, Luciano Sedraz. The Experimentation in Electricity: an enabling
strategy of learning topics addressed Physics in high school. 2015.
Dissertation (Professional Master in Physics Teaching) - Federal University of
Sergipe.
The use of experimentation as a learning strategy in Physics has been pointed
out by teachers and students as one of the most significant actions in the
educational process of teaching and learning. Corroborating this statement, the
National Curricular Parameters (PCN) recommend the use of the trial,
emphasizing
the
theory-experiment
relationship
and
incorporating
interdisciplinarity and the contextualization. Supported this idea, we make this
work in order to contribute to the improvement of teaching the discipline in
question. For this, we developed a project called Electricity Workshop, which
was developed in the second half of 2014, with the participation of 12 students
of the 3rd year of high school of the Application School of the Federal University
of Sergipe, in São Cristóvão, SE. The project consisted of experimental
activities on electrical phenomena, through which participants had the
opportunity to understand and contextualize electricity themes from simple
experiments and low cost. From the workshop, we produce a support material,
called Didactic Kit (educational product), which consists of an Assembly Manual
of Experiments and a DVD with a video of assemblies. With these instructions
with the kit, high school teachers and students can repeat the experiments and
even improve them. The theoretical framework of this work was based on the
significant learning theory of David Ausubel and pedagogy of Paulo Freire, in
which the learner is the focus on teaching and learning. The results found in this
work show us that experimentation in teaching physics is a tool that helps in
teaching and production of a meaningful learning.
Keywords: Meaningful Learning. Physics Teaching. Experimentation.
8
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO...................................................................................... ........... 9
2. OS COLÉGIOS DE APLICAÇÃO DAS INSTITUIÇÕES FEDERAIS DE
ENSINO SUPERIOR (IFES)........................................................... .................. 12
2.1 HISTÓRICO DOS COLÉGIOS DE APLICAÇÃO.................................... 12
2.2 O COLÉGIO DE APLICAÇÃO DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE
SERGIPE
(CODAP)............................................................................................. .......... 14
3. REFERENCIAL TEÓRICO.................................................................... ....... 18
3.1 APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA SEGUNDO D. P. AUSUBEL.......... 19
3.2 A PEDAGOGIA DE PAULO FREIRE.................................................. ... 24
3.3 A QUESTÃO DO ENSINO DE FÍSICA NA ATUALIDADE......................27
4. PROCEDIMENTOS E IMPLEMENTAÇÃO DA OFICINA DE
ELETRICIDADE ..................................................................................... ......... 29
4.1 METODOLOGIA DE ENSINO............................................................. .... 30
5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS............. ................................................. 50
5.1 ANÁLISE DA AVALIAÇÃO PROGNÓSTICA......................................... 50
5.2 ANÁLISE DO QUESTIONÁRIO BALIZADOR DA APRENDIZAGEM
SIGNIFICATIVA ................................................................................... ........ 54
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS.......................................................................... 60
REFERÊNCIAS......................................................................................... ....... 62
ANEXO A: O EFEITO JOULE.................................................................. ........ 66
ANEXO B: DIFERENTES TIPOS DE CONDUÇÃO................................. ........ 69
ANEXO C: ESTUDO DAS LEIS DE OHM........................................................ 71
ANEXO D: CIRCUITOS ELÉTRICOS....................................................... ....... 76
APÊNDICE A: AVALIAÇÃO PROGNÓSTICA......................................... ....... 79
APÊNDICE B: QUESTIONÁNIO BALIZADOR DA APRENDIZAGEM ........ . 81
APÊNDICE C: PRODUTO EDUCACIONAL................. ................................... 86
9
1. INTRODUÇÃO
Atuando como professor de Física na Rede Estadual de Ensino da Bahia
desde o ano de 2000, percebo claramente nas escolas de educação básica a
falta de motivação dos alunos e professores para produção de uma educação
eficiente. Vários fatores contribuem com essa situação, entre eles podemos
citar: unidades escolares sucateadas; falta de incentivo à qualificação
profissional; baixa remuneração dos professores; jornada excessiva de
trabalho; ensino predominantemente tradicional1, descontextualizado e com
avaliações desestimulantes. Nesta pesquisa, vamos analisar apenas o último
fator, uma vez que, ele reflete diretamente na aprendizagem dos alunos.
Para mudar um pouco a situação descrita no paragrafo anterior,
geralmente nas aulas procuro criar estratégias de ensino para aproximar os
conteúdos de Física da realidade dos alunos. Para isso, utilizo alguns
simuladores computacionais (Phet; A Física e o cotidiano), jogos (RPG) e
experimentos simples e de baixo custo, sempre buscando contextualizar os
assuntos abordados.
De acordo com Saad (2005), pesquisas indicam que a realização de
atividades experimentais se torna mais motivadora/emocionante quando os
próprios estudantes participam da construção dos seus equipamentos para
poderem explorar fenômenos estudados. A atividade experimental geralmente
desperta nos alunos um maior interesse pelo estudo de Ciências.
Segundo Araújo e Abib (2003, p. 176), a utilização de atividades
experimentais em Física é de fundamental importância, pois, contribui
significativamente para o aprendizado dos estudantes. Para os autores:
[...] o uso de atividades experimentais como estratégia de ensino de
Física tem sido apontado por professores e alunos como uma das
maneiras mais frutíferas de se minimizar as dificuldades de se
aprender e de se ensinar Física de modo significativo e consistente.
Nesse
sentido, no campo
das
investigações
nessa área,
______________________________________________________________
1- Nessa pesquisa ensino tradicional refere-se à educação bancária, que, conforme Paulo
Freire, é aquela em que o professor é o transmissor do conhecimento e o aprendiz o receptor.
10
pesquisadores têm apontado em literatura nacional recente a
importância das atividades experimentais.
Acreditamos
que
atividades
experimentais
contribuem
para
aprendizagem significativa, visto que instiga a participação ativa dos alunos no
processo de ensino e aprendizagem, despertando sua curiosidade e interesse.
Corroborando com essa ideia, Araújo e Abib (2003, p. 190) afirmam que a
experimentação possui:
Capacidade de estimular a participação ativa dos estudantes,
despertando sua curiosidade e interesse, favorecendo um efetivo
envolvimento com sua aprendizagem.
Também apoiando essa ideia, os Parâmetros Curriculares Nacionais
(PCN) expõem a importância da experimentação no contexto escolar. Os PCN
recomendam o uso da experimentação, enfatizando a relação teoriaexperimento, incorporando a interdisciplinaridade e a contextualização
(BRASIL). Dentro desse novo contexto, podem-se considerar atividades
experimentais:
atividades
demonstrativo-investigativas,
experiências
investigativas e simulações em computadores. A primeira ocorre quando o
professor realiza o experimento. Cabe ao aluno observar, anotar e classificar. A
segunda é aquela realizada pelo aluno, que discute ideias, elabora hipóteses e
utiliza a experimentação para compreender os fenômenos que ocorrem. Nesta
atividade experimental o professor e o mediador do conhecimento. A terceira é
feita pelo aluno que utiliza o computador como ferramenta tecnológica para
auxiliar o processo de aprendizagem. Serve para verificar leis e fenômenos
físicos.
A partir dessas constatações nasceu a ideia de organizar uma Oficina de
eletricidade com a finalidade de verificar que a experimentação realmente
favorece a aprendizagem significativa dos alunos. Para isso, utilizamos como
estratégia de ensino a parceria entre teoria e prática com o objetivo de
proporcionar aos estudantes uma melhor compreensão dos conceitos
científicos. O público escolhido para a realização dessas atividades foram
11
estudantes da terceira série do ensino médio do Colégio de Aplicação da
Universidade Federal de Sergipe (UFS).
Entendendo que a experimentação é uma ferramenta de ensino que
coloca o estudante como protagonista do processo, com a realização desse
trabalho, buscou-se comprovar a importância das atividades experimentais na
disciplina de Física. Este texto é o registro das etapas realizadas para validar o
uso da experimentação com estratégia de ensino que garante a aprendizagem
significativa.
A presente dissertação foi estruturada da seguinte forma:
No Capítulo 2, que trata dos colégios de Aplicação das instituições
federais de ensino superior, abordamos o histórico, o objetivo da criação
dessas instituições, e a finalidade na sociedade; além disso, apresentamos
detalhes sobre o Colégio de Aplicação da UFS, universo da pesquisa aqui
apresentada.
No Capítulo 3, denominado de Referencial teórico justificamos porque
adotamos como fundamentação teórica a teoria cognitivista da aprendizagem
significativa de David Paul Ausubel e a Pedagogia de Paulo Freire, porque,
assim como esses dois pesquisadores, acreditamos que a participação do
aluno é essencial no processo de construção do conhecimento.
No Capítulo 4 que traz os procedimentos e implementação do projeto de
pesquisa, apresentamos as estratégias metodológicas que foram utilizadas
durante a execução deste trabalho com a finalidade de promover a
aprendizagem significativa nos temas de eletricidade.
A análise de dados é feita no Capítulo 5, a partir da análise das
respostas dos alunos, empregando para isso dois instrumentos avaliativos.
Nele, tabulamos e analisamos os resultados obtidos, a fim de comprovar a
eficácia do processo.
Considerações finais: neste último capítulo comentamos os resultados
obtidos, tomando como base os princípios das teorias de Ausubel e Paulo
Freire. Além disso, explicamos a pertinência da prática desta proposta nas
escolas de ensino médio.
12
2. OS COLÉGIOS DE APLICAÇÃO DAS
FEDERAIS DE ENSINO SUPERIOR (IFES)
INSTITUIÇÕES
2.1 HISTÓRICO DOS COLÉGIOS DE APLICAÇÃO
De acordo com Marques (2011), o primeiro Colégio de Aplicação criado
no Brasil tem sua origem na esfera estadual, no ano de 1934 na Universidade
de São Paulo (USP). Ele era conhecido como “escola anexa”, e seu objetivo
era a experimentação pedagógica.
A primeira composição de unidades de Educação Básica dentro das
Instituições Federais de Ensino Superior data de 1946, ocorrendo na cidade do
Rio de Janeiro. A sua origem foi na antiga Universidade do Brasil, atualmente
Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Na oportunidade, foi criado o
primeiro Ginásio de Aplicação, vinculado à Faculdade de Filosofia, com base
no Decreto Lei 9.053 de 12 de março de 1946 (DOU 12/03/1946), onde em seu
artigo primeiro estabelece a obrigatoriedade das Faculdades de Filosofia
federais a manter um ginásio de aplicação destinado à prática docente dos
alunos matriculados nos cursos de Didática.
Com esse mesmo Decreto Lei surgiram em várias Universidades,
mantidas pelo Governo Federal, os Ginásios de Aplicação que a partir da
década de 1970 receberam outros nomes como: Colégios de Aplicação ou
Escolas de Aplicação.
O objetivo da criação dos Colégios de Aplicação na ocasião de sua
fundação era a de formar jovens professores. As Instituições de Ensino
Superior que tinham os cursos de licenciatura utilizavam esses espaços para
que os alunos da graduação pudessem experimentar metodologias de ensino
nas salas de aula sob a supervisão de seus docentes.
A ideia de experimentação praticada nas escolas dos Estados Unidos
expandiu-se na década de 1970 também para o Brasil, e as Escolas de
Aplicação assemelhavam-se a locais convenientes de experiências para novos
modelos didáticos. Essa característica contribuiu para a sua distinção no que
se refere ao ensino em relação às escolas denominadas comuns.
De acordo com o Caderno Educação Básica Série Institucional
Volume V (1993) do Ministério de Educação (MEC), as Escolas de Aplicação
caracterizam-se como escolas laboratório, e se estabelecem como campo de
13
experimentação e pesquisa na área do ensino e aprendizagem, implicando na
fertilização pedagógica interna e externa.
Em 15 de setembro de 1995, foi criado na cidade de Recife, o Conselho
de Dirigentes das Escolas Básicas das Instituições Federais de Ensino
Superior (CONDICAp), com o objetivo de inserir os Colégios de Aplicação nas
políticas de ensino, pesquisa e extensão das IFES.
Atualmente, o CONDICAp é composto por dezessete Colégios de
Aplicação. A tabela 2.1 a seguir mostra os CAP e seus respectivos anos de
fundação.
TABELA 2.1: RELAÇÃO DOS CAPS - FONTE: CONDICAP – 2014.
UNIDADES
FUNDAÇÃO
1º
Colégio de Aplicação da UFRJ
20/05/1948
2º
Colégio de Aplicação da UFRGS
14/04/1954
3º
Centro Pedagógico (CP) da UFMG
24/04/1954
4º
Colégio de Aplicação da UFPE
10/03/1958
5º
Colégio de Aplicação (Codap) da UFS
30/06/1959
6º
Colégio de Aplicação da UFSC
17/07/1961
7º
Escola de Aplicação da UFPA
07/03/1963
8º
Colégio de Aplicação João XXIII da UFJF
23/08/1964
9º
Colégio Universitário (Coluni) da UFV
26/03/1965
10º
Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada à Educação
(Cepae) da UFG
12/03/1966
11º
Colégio Universitário (Colun) da UFMA
20/05/1968
12º
Escola de Educação Básica (Eseba) da UFU
01/03/1977
13º
Núcleo de Educação da Infância (NEI) da UFRN
17/05/1979
14º
Núcleo de Desenvolvimento Infantil (NDI) da UFSC
08/05/1980
15º
Colégio de Aplicação da UFAC 11/12/1981
11/12/1981
16º
Colégio de Aplicação da UFRR
09/01/1995
17º
Colégio Universitário da UFF
29/03/2006
14
2.2 O COLÉGIO DE APLICAÇÃO DA UNIVERSIDADE FEDERAL
DE SERGIPE - CODAP
Iniciamos esta seção justificando a escolha do CODAP como universo
de nossa pesquisa. O critério utilizado foi que esta instituição de ensino
(escola-laboratório) tem como finalidade desenvolver práticas pedagógicas e
produzir conhecimento em função de uma melhor qualidade de ensino.
O Colégio de Aplicação da UFS foi o 5º a ser fundado no Brasil. Tendo
origem no antigo Ginásio de Aplicação (G. A.) e sendo criado no dia 30 de
junho de 1959 e pertencia à Faculdade de Filosofia de Sergipe. Seu objetivo
inicial era servir como campo de estágio daquela Faculdade. Até meados da
década de 1960 ofertava apenas o ensino fundamental, antigo 1º grau.
Em 30 de dezembro de 1965, foi autorizado o funcionamento do 2º
Grau (Ensino Médio) com duas opções de ensino: o Clássico e o Científico. A
partir daí o Ginásio de Aplicação passa a ser denominado Colégio de Aplicação
da Faculdade Católica de Filosofia de Sergipe.
No ano de 1981, o Colégio de Aplicação foi transferido para o Campus
Universitário José Aloísio de Campos. Agora sendo considerado um órgão
Suplementar, que está ligado diretamente à Reitoria. Dessa forma, assumindo
as funções do Ensino e campo de Estágio, além, das atividades de Pesquisa e
Extensão.
De acordo com o portal do CODAP (2014), a Instituição mantem desde a
década de 1980 uma relação direta com o Centro de Ciências Humanas,
propondo-se a ser campo de pesquisa, experimentação e prática pedagógica,
além de servir como meio de difusão de tecnologias educacionais para a
Comunidade dos ensinos fundamental e médio, antigos 1ºe 2º Graus.
A partir de 1993 através da Resolução nº 11/92/CONEPE/UFS, o
Colégio de Aplicação da Universidade Federal de Sergipe passou a ser ligado
pedagogicamente à Pró–Reitoria de Graduação da UFS – PROGRAD/UFS
com o objetivo de alcançar um maior envolvimento com os diferentes
Departamentos da UFS.
Após 35 anos de sua fundação, o CODAP, passou a funcionar em sua
sede própria (Figura 2.1). Atualmente, a estrutura física desse colégio é
composta por 14 salas de climatizadas; 02 laboratórios de informática; 02
15
laboratórios de ciências naturais; 02 salas de audiovisual; 02 auditórios; 03
salas de coordenações de áreas; 01 sala da coordenação pedagógica; 01
biblioteca climatizada; 06 banheiros para alunos; 04 banheiros para
professores; 01 cantina; 01 quadra poliesportiva coberta; 01 secretaria escolar;
01 estacionamento para 22 automóveis de passeio; 01 copa; 01 almoxarifado;
01 sala da vice direção; 01 sala da direção; 01 sala de artes; 01 sala de
orientação educacional; 01 sala para iniciação científica e uma área verde ao
redor de toda sua extensão. Além disso, a escola possui conexão a internet
através de cabos e sem fio (WIFI) para proporcionar uma comodidade aos
usuários da comunidade escolar.
A partir de 2006, o Colégio de Aplicação passou a ter representantes em
três Conselhos da Universidade: Universitário; de Ensino, Pesquisa e Extensão
e, por fim, o Conselho de Centro.
No dia 30 de junho de 2014 o Codap comemorou 55 anos de serviços
educacionais prestados à sociedade Sergipana. Ao longo do referido ano, o
Colégio promoveu diversos eventos comemorativos.
Figura 2.1 – Sede do CODAP – Fonte: www.infonet.com.br
Em 2014, o CODAP tinha 450 alunos matriculados, sendo 210 no Ensino
Fundamental II (6° ao 9° ano) e 240 no Ensino Médio. Além de Educação
16
Básica, oferece vagas em dois projetos: um de Extensão em Educação em
Jovens e Adultos com aproximadamente 160 alunos matriculados e o outro de
Pesquisa em Iniciação Científica.
Em seu quadro docente, hoje o Colégio possui 37 professores. Sendo
que 30 são Professores Efetivos e 07 Professores Substitutos. Além de possuir
um quadro administrativo com 18 Técnicos-Administrativos. A seguir, na figura
2.2 é apresentado um gráfico que expõe o quantitativo e a qualificação
profissional dos docentes do Colégio de Aplicação da UFS.
Qualificação profissional dos docentes do
CODAP
20
Quntidade de professor
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Graduado
Especialista
Mestre
Doutor
Figura 2.2. Quantitativos de decentes e os respectivos graus de formação.
Fonte: CODAP - 2014
Desde 2009, para estudar no Colégio de Aplicação da UFS é necessário
que o aluno participe de sorteio público que é realizado anualmente para
preenchimento de vagas do 6º ano do ensino fundamental. O sorteio público
para admissão nas demais séries dependerá da existência de vagas, a partir
de três, observando-se o número de repetentes e o número máximo de alunos
permitidos por turma.
Em relação aos estudantes da Oficina de Eletricidade, eles não
participaram desse sorteio, pois, na época a seleção para ingresso no CODAP
os alunos fizeram uma prova de conhecimentos.
17
Vale ressaltar que no ano 2014 os alunos da terceira série do ensino
médio dessa Instituição tiveram um bom desempenho no Exame Nacional do
Ensino Médio (ENEM). Muitos obtiveram pontuação suficiente para aprovação
nos principais cursos da Universidade Federal de Sergipe, entre eles: Medicina;
Engenharias Civil, Elétrica e Computação; Direito; Psicologia e Administração
de Empresas. Além disso, o aluno Lucas de Almeida, participante da Oficina,
obteve nota máxima na prova de redação do ENEM e foi o primeiro colocado
no curso de Engenharia da Computação da UFS.
Atualmente a direção do CODAP é composta pela Profª. M.S. Marília
Menezes Nascimento Souza Carvalho (Diretora) e pela Profª M.S. Jane dos
Santos (Vice-diretora). Elas foram escolhidas de forma democrática através de
eleição direta, com participação de toda comunidade escolar. A duração da
gestão é de 4 anos (2013-2016).
De acordo com o CONDICAP (2014), nas avaliações do Ministério da
Educação – MEC , no período de 2005 a 2009 o CODAP apresentou um bom
desempenho no ENEM ficando entre os cinco primeiros Colégios de Aplicação
do Brasil. Da mesma forma, no critério relação interpessoal professor-aluno a
escola se destacou.
Assim, percebemos a importância do Colégio Aplicação para a
comunidade sergipana, pois, durante mais de 55 anos essa Instituição vem
contribuindo com o crescimento intelectual e social de jovens.
18
3. REFERENCIAL TEÓRICO
Nos últimos 50 anos o ensino de ciências tem sofrido modificações
importantes. Uma delas é a inserção da experimentação no ensino de Física.
Segundo Gioppo (1998), a experimentação no ensino de física é uma
ferramenta que auxilia no processo de ensino e aprendizagem e, até mesmo,
no processo de construção do conhecimento científico, mas apenas a
existência de um laboratório bem equipado para atender as formalidades
curriculares não garante que as atividades práticas sejam realmente
significativas no ensino; para torná-las significativas é preciso que o professor
as situe adequadamente no processo ensino e aprendizagem.
É importante lembrar que quando a atividade experimental não está
associada à outra estratégia de ensino, ela provavelmente não proporcionará
uma aprendizagem significativa. Em algumas situações o aluno apenas
manipula objetos, sem levar em consideração a relação existente entre a
experimentação e os conteúdos abordados na sala de aula e até mesmo com o
seu cotidiano. De acordo com Alves e Stachak (2005), é importante que o
professor insista na ideia de que a ciência é muito mais que mera descrição
dos fenômenos observados. É uma tentativa de descobrir a ordem e a relação
entre os diversos fenômenos.
O papel da experimentação no ensino de Física possui algumas
vertentes. Segundo Araújo e Abib (2003), essas atividades podem ser
concebidas desde situações que focalizam a mera verificação de leis e teorias,
até situações que privilegiam as condições para os alunos refletirem e reverem
suas ideias a respeito dos fenômenos e conceitos abordados, podendo assim
atingir um nível de aprendizado que lhes permita efetuar uma reestruturação de
seus modelos explicativos dos fenômenos. Nessa pesquisa, adotamos a
segunda possibilidade por contemplar a ideia de uma aprendizagem onde o
aluno participa do processo de construção do conhecimento. Para isso, vamos
adotar como referencial teórico a teoria cognitivista da aprendizagem
significativa de David Paul Ausubel e a Pedagogia de Paulo Freire.
19
3.1. APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA SEGUNDO DAVID PAUL AUSUBEL
David Paul Ausubel nasceu no dia 25 de outubro de 1918 na cidade de
Nova York. Filho de uma família de classe baixa e de origem judia, ele sempre
questionou a educação que recebeu na infância. Segundo Da Silva e Schirlo
(2014), Ausubel era revoltado contra os castigos e humilhações pelos quais
passara na escola, por isso afirmava que a educação é violenta e reacionária.
Sua
formação
inicial
foi
em
psicologia
pela
Universidade
da
Pennsylvania nos Estados Unidos no ano de 1939. No ano de 1943 graduou-se
em medicina pela Universidade Middlesex na Inglaterra. Em 1950, tornou-se
Phd em Psicologia do Desenvolvimento pela Universidade de Columbia.
Ainda de acordo com Da Silva e Schirlo (2014), Ausubel resolveu
dedicar-se à educação no intuito de buscar as melhorias necessárias ao
adequado
aprendizado. Ele era completamente averso a aprendizagem
puramente mecânica, por esse motivo torna-se um representante do
cognitivismo, e propõe uma aprendizagem que tenha uma estrutura
cognitivista.
Ausubel escreveu livros e artigos sobre psicologia da educação,
psicologia
do desenvolvimento e de ensino,
dentre eles:
Psicologia
Educacional: Uma Visão Cognitiva (1968); Teoria da Aprendizagem e Sala de
Aula Prática (1967); Aquisição e Retenção de Conhecimentos: Uma
Perspectiva Cognitiva (2003).
A teoria proposta por Ausubel recomenda que os conhecimentos prévios
dos estudantes sejam levados em consideração. Pois, a partir deles os
estudantes podem descobrir e redescobrir outros conhecimentos, o que
possibilita uma aprendizagem mais significativa e dinâmica.
De acordo com Moreira (2011, p. 161), aprendizagem significativa é:
... um processo por meio do qual uma nova informação
relaciona-se com um aspecto especificamente relevante da estrutura
de conhecimento do indivíduo, ou seja, este processo envolve a
interação da nova informação com uma estrutura de conhecimento
específica, a qual Ausubel define como conceito subsunçor, ou
simplesmente subsunçor,
indivíduo.
existente
na
estrutura
cognitiva
do
20
Dessa forma, a aprendizagem significativa ocorre toda vez que uma
informação nova aporta-se a conceitos preexistentes na estrutura cognitiva do
estudante. Caso isso não ocorra, a aprendizagem torna-se monótona,
mecânica e repetitiva visto que os assuntos abordados não têm relação direta
com os conhecimentos prévios dos alunos.
Ainda segundo Moreira (2011, p. 162), aprendizagem mecânica é:
... a aprendizagem de novas informações com pouca ou nenhuma
interação com conceitos relevantes existentes na estrutura cognitiva.
Nesse caso, a nova informação é armazenada de maneira arbitrária.
Não há interação entre a nova informação e aquela já armazenada. O
conhecimento assim adquirido fica arbitrariamente distribuído na
estrutura cognitiva, sem ligar-se a conceitos subsunçores específicos.
Corroborando com as ideias de Moreira, Mess (2004, p. 06) afirma em
relação a Ausubel:
A sua teoria se baseia no conhecimento prévio, aquilo que o aluno já
sabe
ou
traz
na
bagagem
de
conhecimentos
adquiridos,
anteriormente à data em que o ensino aprendizagem está
acontecendo. Sua teoria é construtivista e o papel da interação
professor aluno, sem dúvida é importante, para que, a partir dos
subsunçores que o aluno possui, construir novos subsunçores ou
modificar os velhos. A aprendizagem é dinâmica, pois ela é uma
interação entre aluno e professor, a partir do conhecimento prévio
que o aluno tem.
Em algumas situações de aprendizagem os estudantes ainda não
apresentam os conhecimentos prévios. Para resolver esse impasse Ausubel
sugere a utilização dos organizadores prévios como estratégia de ensino e
aprendizagem.
Para
Ausubel
(2003)
um
organizador
prévio
pode
facilitar
a
aprendizagem e retenção de um material não familiar, porém significativo,
aumentando a aproximação entre o novo material a ser aprendido e os
conceitos já estabelecidos na estrutura cognitiva do indivíduo. Segundo ele,
existem dois tipos de organizadores prévios: os expositórios e os comparativos.
21
O primeiro é indicado quando o material apresenta pouca familiaridade para o
aprendiz. O segundo quando o material de aprendizagem é muito próximo da
realidade do aprendiz. Este tipo de organizador pode ser usado para integrar
as ideias novas com conceitos existentes na estrutura cognitiva.
De acordo com Souza e Moreira (1981, p. 304), organizadores prévios
são:
... materiais introdutórios, apresentados a um nível mais alto de
abstração, generalidade e inclusividade que o conteúdo do material
instrucional a ser aprendido. Eles se destinam a servir como pontes
cognitivas entre aquilo que o aprendiz já sabe e o que ele deve saber
para que possa aprender significativamente o novo conteúdo. (...) não
devem ser confundidos com sumários e introduções que são escritos
no mesmo nível de abstração, generalidade e inclusividade do
material que se segue, simplesmente enfatizando os pontos principais
desse material. Na concepção ausubeliana, os organizadores prévios
destinam-se a facilitar a aprendizagem de um tópico específico.
Segundo Moreira e Masini (2006), o conteúdo previamente apropriado
pelo
educando
representa
um
fator
que
influencia
o
processo
de
aprendizagem, pois novas informações serão alcançadas e armazenadas na
proporção qualitativa da estrutura cognitiva prévia do estudante, construindo
uma aprendizagem significativa.
Para que ocorra uma aprendizagem significativa, Moreira (2011) sugere
as seguintes condições: o material precisa ser relacionável à estrutura cognitiva
do aluno, ou seja, potencialmente significativo; o estudante precisa ter
disposição em aprender.
De acordo com Ausubel (2003), a aprendizagem pode ocorrer por
descoberta quando o conteúdo a ser aprendido é descoberto pelo aprendiz, e
ocorre por recepção quando o conteúdo é apresentado ao estudante de forma
expositiva. Na aprendizagem por recepção, o conteúdo total do que está por
aprender apresenta-se ao aprendiz na forma acabada. A tarefa de
aprendizagem não envolve qualquer descoberta independente por parte do
mesmo. Em contra partida, na aprendizagem pela descoberta o conteúdo
principal do que está por aprender não é dado, mas deve ser descoberto de
modo independente pelo aprendiz.
22
Vale ressaltar que a aprendizagem por descoberta nem sempre será
significativa, visto que o assunto descoberto deverá estar relacionado aos
conceitos prévios existentes na estrutura cognitiva do aprendiz. Dessa forma,
as duas modalidades de aprendizagem (descoberta e recepção) podem ser
significativas, necessitando apenas de uma relação com os subsunçores dos
estudantes, caso contrário, a aprendizagem é considerada mecânica.
Outras classificações para aprendizagem significativa foram propostas
por Ausubel, levando em consideração “o que se aprende” e “como se
aprende". É bom destacar que elas não são excludentes.
Segundo Moreira (2011), existe três tipos aprendizagem que levam em
consideração
“o
que
se
aprende”:
representacional, de conceitos
e
proposicional. A primeira é considerada a forma mais simples de aprendizagem
significativa. Ela é identificada quando um indivíduo consegue atribuir
significado a símbolos específicos e aos fatos aos quais eles se referem. A
segunda é mais genérica, abstrata e representa regularidades, podendo ser
considerada uma forma de aprendizagem representacional. Já a terceira o
conceito é definido através de uma proposição, portanto, através de várias
palavras. De certa forma, opondo-se a aprendizagem representacional.
Já no critério “como se aprende”, Moreira (2011), classifica a
aprendizagem em: subordinada, superordenada e combinatória. A primeira
ocorre quando a nova informação ganha significado por meio da interação com
os conhecimentos prévios (subsunçores). Ou seja, o novo conhecimento
adquire significado por se relacionar de forma inclusiva a conhecimentos
existentes na estrutura cognitiva do aluno. A segunda é quando o sujeito
aprende um novo conceito ou proposição potencialmente significativos, que
possa a subordinar conceitos ou proposições já existentes na sua estrutura
cognitiva. A terceira é quando o novo conhecimento não guarda relações de
superordenação e subordinação com conceitos específicos. Ou seja, quando o
significado vem a partir da interação com o conhecimento mais amplo
encontrado na estrutura cognitiva do aprendiz.
É importante salientar que apesar de existir diversas formas de
aprendizagem significativa, uma não exclui outra, na maioria das situações
complementam-se. Vale destacar ainda, que nesse processo de aprendizagem
o professor tem a função de facilitador. Conforme Moreira (2011), para cumprir
23
de forma satisfatória a sua função, o professor, terá que realizar pelo menos
quatro tarefas: identificar a estrutura conceitual e proposicional da matéria de
ensino; identificar quais os subsunçores relevantes a aprendizagem do
conteúdo a ser ensinado; diagnosticar aquilo que o aluno já sabe e ensinar
utilizando recursos e princípios que facilitem a aquisição da estrutura conceitual
da matéria de ensino.
De acordo com Moreira (2009, p. 32), Ausubel atribui o status de
princípio à afirmação de que conceituações ou proposições mais gerais devem
ser apresentadas no início de um processo de instrução. Este princípio é
baseado em duas hipóteses:
1) as dificuldades de aprendizagem são menores quando, a partir do
todo, se olha as partes, do que quando, a partir das partes, tentase entender o todo;
2)
na estrutura mental de um indivíduo
existe certa hierarquia, na qual ideias mais gerais encontram-se
no topo, incluindo mais abaixo proposições e conceitos
específicos.
Percebemos que a teoria de aprendizagem significativa proposta por
Ausubel, apresenta vantagens em relação à teoria de aprendizagem
memorística (mecânica). Segundo Pelizzari (2001, p. 39), existem três
vantagens:
Em primeiro lugar, o conhecimento que se adquire de maneira
significativa é retido e lembrado por mais tempo. Em segundo,
aumenta a capacidade de aprender outros conteúdos de uma
maneira mais fácil, mesmo se a informação original for esquecida. E,
em terceiro, uma vez esquecida, facilita a aprendizagem seguinte – a
“reaprendizagem”, para dizer de outra maneira.
Concordando com Silva (2010), acreditamos que o fator determinante
para a aprendizagem ser ou não significativa está diretamente ligada às
relações estabelecidas nos processos de ancoragem que ocorrem na estrutura
cognitiva de um indivíduo. Assim, quanto mais bem elaborado for o processo
de ancoragem dos novos conceitos aos subsunçores existentes na estrutura
cognitiva do aprendiz, mais significativa será a aprendizagem.
Dessa forma, fica evidenciado que na aprendizagem significativa
proposta por Ausubel (1980), o fator isolado mais importante que influencia no
24
processo de aprendizagem é aquilo que o aprendiz já sabe (subsunçores).
Para o professor mediador fica a missão de descobrir e ensinar os conteúdos
de acordo com os conhecimentos prévios do aluno.
3.2 A PEDAGOGIA DE PAULO FREIRE
De acordo com o site Pensador (2015) Paulo Reglus Neves Freire
nasceu no dia 19 de setembro de 1921, na cidade de Recife. Filho de uma
família de classe média, desde muito cedo questionou a forma de ensino que
era empregada naquela época.
A sua prática de ensino baseava-se na crença de que o educando
assimilaria o objeto de estudo a partir de uma relação feita com o seu cotidiano.
Segundo a revista Nova Escola – Edição Especial Grandes pensadores (2008),
Freire era totalmente contra a educação bancária proposta pela sociedade
daquela época (década 1960), pois, acreditava que a missão do professor era
possibilitar a criação ou a produção de conhecimentos.
As ideias de Paulo Freire eram contrárias às propostas pela sociedade
elitista daquela época (década de 1960). Freire questionava o método
tradicional de ensino, pois, acreditava que as estratégias utilizadas nesse
processo eram excludentes e não favoreciam o aprendizado dos alunos. Em
decorrência desse fato, ele propôs uma pedagogia humanista e libertadora com
a finalidade de libertar os oprimidos a partir de um método revolucionário de
ensino.
No inicio da década de 1960, Freire ganhou destaque no cenário da
Educação brasileira. Nessa época propôs um método de ensino revolucionário,
cujo objetivo inicial foi a alfabetização de 300 cortadores de cana em um
intervalo de 45 dias. Ele não adotou a cartilha usada no ensino tradicional, pois,
acreditava que a repetição de palavras soltas não era suficiente para um bom
aprendizado. A seguir, apresentamos de acordo com o site “Projeto Memoria”
(2014), as três etapas desse método que até hoje é muito utilizado pelos
professores da educação básica:
25
1. Etapa de investigação: nesta etapa o professor em parceria com os
alunos procuram inicialmente palavras (palavras geradoras) e temas
(temas geradores) que estão inseridos no cotidiano dos alunos.
2. Etapa de tematização: Análise dos significados sociais das palavras e
dos temas geradores.
3. Etapa de problematização: etapa em que o professor desafia e inspira o
aluno a superar a visão mágica e acrítica do mundo, para uma postura
conscientizada.
Vale ressaltar que o método de alfabetização de Paulo Freire estava
fundamentado nas palavras e nos temas geradores, as quais aproximavam os
conteúdos escolares da realidade dos alunos.
Para Freire (1987, p. 34), a “educação bancária” estimula a contradição.
A seguir, apresentamos algumas dessas contradições:
a) o educador é o que educa; os educandos, os que são educados;
b) o educador é o que sabe; os educandos, os que não sabem;
c) o educador é o que pensa; os educandos, os pensados;
d) o educador é o que diz a palavra; os educandos, os que a escutam
docilmente;
e) o educador é o que disciplina; os educandos, os disciplinados;
f) o educador é o que opta e prescreve sua opção; os educandos os
que seguem a prescrição;
g) o educador é o que atua; os educandos, os que têm a ilusão de
que atuam, na atuação do educador;
h) o educador escolhe o conteúdo programático; os educandos,
jamais ouvidos nesta escolha, se acomodam a ele;
i) o educador identifica a autoridade do saber com sua autoridade
funcional, que opõe antagonicamente à liberdade dos educandos;
estes devem adaptar-se às determinações daquele;
j) o educador, finalmente, é o sujeito do processo; os educandos,
meros objetos.
Contrariando a educação bancária, Freire (1987, p. 39-40) propõe a
educação problematizadora, libertadora, fundamentada no diálogo que é
imprescindível para a prática da libertação.
O antagonismo entre as duas concepções, uma, a “bancária”,
que serve à dominação; outra, a problematizadora, que serve à
libertação, toma corpo exatamente aí. Enquanto a primeira,
necessariamente, mantém a contradição educador-educandos, a
segunda realiza a superação. (...) A educação como prática da
26
liberdade, ao contrário naquela que é prática da dominação, implica
na negação do homem abstrato, isolado, solto, desligado do mundo,
assim também na negação do mundo como uma realidade ausente
dos homens.
Diferente da educação bancária, onde estudar é apenas a memorização
de conteúdos de forma mecânica, na educação dialógica o ato de estudar
requer apropriação da significação dos conteúdos. O estudante na educação
dialógica assume o papel de sujeito crítico e sistemático.
Freire (1987, p. 58)
diferencia a educação dialógica da bancária da seguinte forma:
Enquanto na prática “bancária” da educação, anti-dialógica por
essência, por isto, não comunicativa, o educador deposita no
educando o conteúdo programático da educação, que ele mesmo
elabora ou elaboram para ele, na prática problematizadora, dialógica
por excelência, este conteúdo, que jamais é “depositado”, se organiza
e se constitui na visão do mundo dos educandos, em que se
encontram seus “temas geradores”.
Para que esse diálogo comece, é necessário que o educador busque um
conteúdo programático que contemple a realidade do educando. Freire (1987,
p. 47) afirma que:
Para o educador-educando, dialógico, problematizador, o
conteúdo programático da educação não é uma doação ou uma
imposição – um conjunto de informes a ser depositado nos
educandos,
mas
a
revolução
organizada,
sistematizada
e
acrescentada ao povo, daqueles elementos que este lhe entregou de
forma desestruturada.
Dessa forma, percebemos alguns pontos de convergência na Teoria da
aprendizagem proposta por Ausubel e a Pedagogia de Paulo Freire, porque: os
dois teóricos consideram os conhecimentos prévios do aluno como um fator
essencial no processo da aprendizagem significativa; eles questionam a
eficácia da aprendizagem mecânica (memorística) apesar de em algumas
situações seja necessário à memorização para a compreensão de novos
conceitos e, além disso, ambos concordam que o contexto social e o os
27
conhecimentos prévios dos educandos devem ser levados em consideração no
processo de aprendizagem. Vale ressaltar que embora existam muitas
semelhanças entre os pensamentos desses dois teóricos, segundo Santana
(2013), Ausubel não tinha conhecimento do discurso político de Freire.
3.3 A QUESTÃO DO ENSINO DE FÍSICA NA ATUALIDADE
A realidade atual do ensino de Física (educação básica) no Brasil não
está tão distante da vivida no século passado. Encontramos com frequência
professores da referida disciplina enfrentando grandes dificuldades em
construir o conhecimento junto com seus alunos de forma contextualizada e
significativa. Para mudar essa situação, vários autores recomendam a inserção
das atividades experimentais nas aulas de Física como estratégia facilitadora
da aprendizagem, pois, através da experimentação os fenômenos e leis
tornam-se mais reais. Corroborando com essa ideia, Araújo e Abib (2003, p.
191) afirmam que a experimentação tem:
Tendência em propiciar a construção de um ambiente motivador,
agradável, estimulante e rico em situações novas e desafiadoras que,
quando bem empregadas, aumentam a probabilidade de que sejam
elaborados conhecimentos e sejam desenvolvidas habilidades,
atitudes e competências relacionadas ao fazer e entender a Ciência.
A atividade experimental também colabora com a aprendizagem
significativa uma vez que há interação de uma informação a um aspecto
relevante da estrutura cognitiva do aluno. Pensando assim, Feynman (1999, p.
36-37) afirma:
O teste de conhecimento é a experiência. A própria experiência
ajuda a produzir leis, no sentido em que fornece pistas. Mas também
é preciso imaginação para criar, a partir dessas pistas, as grandes
generalizações para descobrir os padrões maravilhosos, simples,
mas muito estranho por baixo delas e depois, experimentar para
verificar de novo se fizemos a descoberta certa.
28
Contudo, alguns fatores podem prejudicar a eficácia da experimentação
no ensino de Física, dentre eles podemos citar: currículo que não atende a
demanda da comunidade escolar; número reduzido de aulas; uso excessivo da
aprendizagem mecânica; escolas sucateadas, a falta de laboratório e em
algumas situações a falta de profissional qualificado para utilizar esse espaço
(laboratório). Nesse contexto Borges (2002, p. 294) afirma que:
Os professores de ciências, tanto no ensino fundamental como no
ensino médio, em geral acreditam que a melhoria do ensino passa
pela introdução de aulas práticas no currículo. Curiosamente, várias
das escolas dispõem de alguns equipamentos e laboratórios que, no
entanto, por várias razões, nunca são utilizados, dentre as quais cabe
mencionar o fato de não existirem atividades já preparadas para o
uso do professor; falta de recursos para compra de componentes e
materiais de reposição; falta de tempo do professor para planejar a
realização de atividades como parte do seu programa de ensino;
laboratório fechado e sem manutenção.
Apesar de todas essas dificuldades e problemas encontrados no sistema
de ensino, acreditamos que as aulas com as atividades experimentais
transpõem os limites do ensino tradicional, reprodutor de conhecimentos
(aprendizagem mecânica), em direção a uma aprendizagem rica em estímulos
e aberto a participação e interação dos alunos (protagonista do processo).
Assim, colocar a experimentação em evidência no ensino de Física é favorecer
a motivação para aprendizagem do estudante, uma vez que proporciona
criatividade e reelaboração do conhecimento.
Dessa forma, concordamos a Hodson (1994), quando o autor afirma o
trabalho experimental deve estimular o desenvolvimento conceitual, fazendo
com que os estudantes explorem, elaborem e supervisionem suas ideias,
comparando-as com a ideia científica, pois só assim elas terão papel
importante no desenvolvimento cognitivo. Portanto, esperamos que realmente
a experimentação seja inserida nas aulas de Física uma vez que favorece a
aprendizagem significativa.
29
4. PROCEDIMENTOS E IMPLEMENTAÇÃO DA OFICINA DE
ELETRIDIDADE
Este
capítulo
tem
a
finalidade
de
apresentar
as
estratégias
metodológicas que foram usadas para a execução deste trabalho.
A pesquisa foi desenvolvida em um projeto intitulado “Oficina de
Eletricidade”. Os alunos participantes eram da terceira série do ensino médio,
do Colégio de Aplicação (CODAP), da Universidade Federal de Sergipe que
está localizada na cidade de São Cristovão – SE.
As atividades propostas foram realizadas no Laboratório de Física do
CODAP, em parceria com as aulas teóricas de física ministradas pelo professor
responsável pela disciplina na escola, professor André Oliveira. Ocorreram às
quintas-feiras, pela manhã, durante o período de junho a novembro de 2014.
Apesar de usar as instalações do laboratório, os materiais e os equipamentos
utilizados na oficina foram custeados pela Coordenação de Aperfeiçoamento
de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
A
pesquisa
foi
de
natureza
qualitativa.
Como
procedimento
metodológico foi realizado um levantamento bibliográfico inicial de obras que
tratam sobre as temáticas de Física no ensino médio e experimentação.
Tal procedimento justifica-se em função de que o levantamento
bibliográfico ser um passo essencial de qualquer pesquisa. De acordo com
Gil (2002, p. 44):
A pesquisa bibliográfica é desenvolvida com base em material já
elaborado, constituído principalmente de livros e artigos científicos,
possibilitando, assim, ao pesquisador o acesso a diversas obras que
possam fundamentar a sua pesquisa.
Segundo Bogdan e Biklen (1982) existem vários aspectos que
caracterizam a pesquisa qualitativa. A fonte direta é o ambiente natural onde
ocorrem os fatos e o pesquisador é seu protagonista. Os dados coletados são
predominantemente descritivos, pois detalham características de sujeitos e
situações, o processo é priorizado em detrimento do produto. O foco de
atenção do pesquisador está no sentido que as pessoas atribuem às coisas e à
vida.
30
De acordo com Minayo (2010, p.32), a abordagem qualitativa pode ser
conceituada como:
É o que se aplica ao estudo da história, das relações, das
representações, das crenças, das percepções e das opiniões,
produtos das interpretações que os humanos fazem a respeito de
como vivem, constroem seus artefatos e a si mesmos, sentem e
pensam.
Ainda segundo Manayo (2010, p. 34):
A pesquisa qualitativa responde a questões muito particulares. Ela se
ocupa, nas Ciências Sociais, com um nível de realidade que não
pode ou não deveria ser quantificado. Ou seja, ela trabalha com o
universo dos significados, dos motivos, das aspirações, das crenças,
dos valores e das atitudes.
Na pesquisa qualitativa a veracidade dos fatos ou fenômenos não é
comprovada através dos números. Utiliza-se da experiência para argumentar a
coerência das ideias. Em função disso, ela é a mais usada nas ciências sociais.
4.1 METODOLOGIA DE ENSINO
No início do mês de maio de 2014, entramos em contato com o
Professor de Física do CODAP, André Oliveira Silva Jarske, com a finalidade
de apresentar o projeto de pesquisa. Conseguimos agendar uma reunião para
o dia 15 do referido mês. Na oportunidade, explicamos a finalidade, os
procedimentos e a importância do projeto para os alunos do Colégio de
Aplicação.
Após a explanação, o docente André mostrou-se interessado em
colaborar com o projeto. Para isso, foi necessário apresentar para o Colegiado
Escolar do CODAP a proposta de trabalho. Com a autorização da escola,
marcamos um encontro com os alunos para apresentar a “Oficina de
Eletricidade”. Durante a exposição, percebemos o entusiasmo dos alunos com
31
a temática e as estratégias metodológicas apresentadas. Ao término da
apresentação foi confirmada a aceitação e a parceria com o projeto.
As atividades foram iniciadas na segunda unidade didática do mesmo
ano letivo. A seguir, relataremos as atividades desenvolvidas durante segundo
semestre.
PRIMEIRO ENCONTRO
No final do mês de julho de 2014 ocorreu o inicio da Oficina de
Eletricidade. Neste primeiro momento com os alunos, fizemos a socialização do
planejamento das atividades. A ideia inicial foi apresentar a proposta
metodológica da oficina. Naquele mesmo momento, discutimos e planejamos
as tarefas que foram realizadas durante o segundo e terceiro bimestres do
referido ano.
Corroborando com as ideias de Ausubel e Paulo Freire, aplicamos uma
avaliação prognóstica (APÊNDICE A), com a finalidade de verificar o que os
alunos já sabiam sobre Eletricidade. Ou seja, com essa atividade foram
avaliados os conhecimentos prévios a cerca dessa temática.
SEGUNDO ENCONTRO
Iniciamos a segunda aula da oficina apresentando os dados da
avaliação feita pelos alunos no encontro anterior. A partir daí, fizemos a
exposição dos conceitos básicos da eletricidade. Durante a explanação,
percebemos que os alunos tinham dificuldades em diferenciar corrente elétrica
de tensão elétrica e resistência elétrica de resistor elétrico, por exemplo. Além
disso, não sabiam o que era um material dielétrico.
Como estratégia facilitadora do processo de ensino e aprendizagem,
usamos um objeto educacional intitulado “Experimento Prático: Condutores e
Isolantes” que tem a finalidade de explicar conceitos de eletricidade. Para
acessar
esta
ferramenta
utilizamos
o
seguinte
endereço
eletrônico:
http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano/conteudos/view/Exp_02Condutores_e_Isolantes/Exp_02-Condutores_e_Isolantes_view.html.
A figura 4.1 abaixo mostra duas telas a interface do simulador usado na
aula pelos alunos.
32
Figura
4.1:
Simulador
de
condutores
e
isolantes
elétricos
–
Fonte: http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano
A utilização do simulador, serviu para os alunos conseguissem
compreender melhor as caracteristicas fundamentais dos materiais dielétricos
e dos condutores de eletricidade. Vale ressaltar que, de acordo com Ausubel,
uma das condições para proporcionar uma aprendizagem significativa é que o
material utilizado seja potencialmente significativo, por isso usamos essa
ferramenta como estrategia facilitadora da aprendizagem.
TERCEIRO ENCONTRO
Na terceira aula, como os alunos já sabiam diferenciar condutores de
dielétricos, ou seja, possuíam pré-requisitos para a realização do primeiro
experimento, apresentamos a atividade a ser realizada e em seguida dividimos
a turma em quatro equipes com três componentes cada. O objetivo dessa
primeira atividade era classificar alguns materiais como condutores ou isolantes
elétricos a partir da sua resposta à passagem da corrente elétrica.
A partir daí, eles puderam discutir e montar em equipe o primeiro
experimento seguindo o roteiro abaixo:
1º Passo:
Separação dos materiais do experimento
33

15 cm de condutor elétrico (1,0 mm²);

01 porta-pilhas;

04 pilhas de 1,5V;

01 lâmpada de lanterna de 1,5V;

01 fita adesiva;

Pregos, arame, clips e alfinete (metais);

Réguas e canudos (plásticos);

01 borracha escolar;

01 placa de vidro;

01 Pedaço de papelão;

01 Pedaço de arame de solda;

01 bocal de caneta;

01 pedaço de fita de tecido.
2º Passo:
Nesse passo os estudantes seguiram os procedimentos de montagem e
verificação do experimento. A figura 4.2 mostra um detalhe de dois estudantes
seguindo as instruções desse passo.
Instruções:

Corte dois pedaços de aproximadamente 7,5 cm de condutor (1,5 mm²);

Usando o porta-pilhas e a fita adesiva, prenda uma ponta do condutor no
polo positivo e a outra extremidade a rosca da lâmpada;

Prenda a ponta do outro pedaço do condutor no polo negativo e a outra
extremidade no ponto metálico existente na parte inferior da lâmpada.
Dessa forma, ela deverá acender;

Acrescente ao circuito do procedimento anterior um objeto da lista de
materiais. Repita essa operação com todos os objetos e observe se a
lâmpada irá acender;

Após a verificação dos materiais, construa uma tabela separando
condutores de isolantes.
34
Figura 4.2: Experimento 01 – Condutores e Isolantes elétricos
Após a realização de todos os passos propostos, as equipes de alunos
analisaram o experimento e chegaram as seguintes conclusões:
o
Arame de Solda: conduz eletricidade (condutor)
o
Madeira: não conduz eletricidade (isolante)
o
Borracha: não conduz eletricidade (isolante)
o
Papelão: não conduz eletricidade (isolante)
o
Canudo plástico: não conduz eletricidade (isolante)
o
Bocal de caneta: não conduz eletricidade (isolante)
o
Fio de barbante: não conduz eletricidade (isolante)
o
Fita de tecido: não conduz eletricidade (isolante)
o
Fio de cobre: conduz eletricidade (condutor)
o
Faca: conduz eletricidade (condutor)
o
Alfinete: conduz eletricidade (condutor).
QUARTO ENCONTRO
Iniciamos a quarta aula com o seguinte questionamento: quando uma
pessoa está tomando banho, utilizando um chuveiro elétrico na posição inverno
e água fica “fria”, o que provocou a mudança brusca da temperatura da agua?
Várias foram às respostas, a seguir listamos as mais significativas.
35
1. O chuveiro “queimou”;
2. Faltou energia elétrica na casa;
3. A resistência elétrica do chuveiro “queimou”.
Após a tempestade de ideias, apresentamos e discutimos o texto “O
Efeito Joule” (ANEXO 01), com a finalidade esclarecer as dúvidas sobre o
questionamento inicial. Em seguida aplicamos a questão descrita abaixo, com
o objetivo de aferir o grau de compreensão desse tema pelos alunos.
(Unipac-MG) Leia as duas informações a seguir:
I. Na construção de linhas de transmissão elétrica, os engenheiros procuram
evitar
o
máximo
possível
a
perda
de
energia
por
efeito
Joule.
II. Apesar dos brasileiros viverem numa zona tropical, muitos gostam de tomar
banho quente.
Assim, para cumprir com as exigências técnicas das linhas de transmissão, os
engenheiros estabelecem nestas mesmas linhas uma ________ corrente
elétrica e uma _________ voltagem (tensão). Já para agradar aos brasileiros
que gostam de banhos mais quentes, deveríamos ________ a resistência
elétrica do chuveiro.
A opção que completa corretamente as lacunas do texto, na ordem em que
aparecem, é:
a) baixa, alta, aumentar
b) baixa, baixa, diminuir
c) alta, alta, aumentar
d) alta, baixa, aumentar
e) baixa, alta, diminuir
Percebemos que a estratégia adotada no inicio da aula foi válida, pois,
pelo menos 80% dos alunos conseguiu interpretar e resolver a questão
proposta, o que corrobora com as ideias de Freire, porque as palavras e os
temas geradores (energia elétrica; usinas hidrelétricas) favoreceram a
aprendizagem significativa.
36
QUINTO ENCONTRO
Começamos a quinta aula explanado a definição do Efeito Joule
proposta pelo professor do Departamento de Física da Universidade Federal do
Paraná Professor Doutor Ricardo Luiz Viana. Segundo ele, esse fenômeno
ocorre quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica, havendo a
transformação da energia potencial elétrica em energia térmica (calor). Isso
ocorre devido às colisões entre os elétrons livres (portadores de carga) e os
elétrons dos íons do metal condutor de eletricidade. Com essas colisões a
energia é transferida dos elétrons para os íons, que aumentam sua agitação
térmica e, consequentemente, a temperatura do condutor.
A partir da definição apresentada no parágrafo anterior, expusemos o
segundo experimento para a turma com o objetivo de mostrar a transformação
da energia elétrica em energia térmica, demonstrando assim o Efeito Joule.
Para isso, usamos os seguintes materiais:

15 cm de condutor elétrico (1,0 mm²);

01 porta-pilhas;

04 pilhas de 1,5V;

Um pedaço lã de aço.
Após a explicação da atividade os alunos seguiram as etapas descritas a
seguir:
1ª etapa:
Separação dos materiais e montagem do experimento:

Coloque as pilhas no porta-pilhas obedecendo a polaridade
indicada;

Divida o pedaço da lã de aço em cinco partes. Em seguida, dê
formas (esferas, cilindros e retângulos) e altere as dimensões dos
objetos encontrados.
37
2ª etapa:
A figura 4.3 mostra verificação do efeito Joule pelos alunos após
seguirem os seguintes procedimentos:

Pegue um pedaço pequeno de palha de aço e coloque-o sobre a
bancada;

Encoste as extremidades livres dos fios na palha de aço,
próximos um do outro;

Faça pequenos movimentos com os fios, mantendo sempre uma
distância pequena entre eles.
Figura 4.3: Produção de calor a partir da passagem da corrente elétrica
Com essa atividade os alunos puderam perceber que ao encostar os fios
na lã de aço, o circuito elétrico é fechado. Dessa forma, devendo os elétrons
passar pela lã, devido à força eletromotriz que os empurra do polo negativo ao
positivo. Contudo, a resistência da lã de aço é bastante alta, fazendo com que
os elétrons se choquem com os íons negativos (elétrons) da lã assim,
aquecendo-a. No caso da lã de aço, esse aumento de temperatura é brusco,
fazendo com que faísque e possa queimar.
SEXTO ENCONTRO
Iniciamos a sexta aula discutindo o conceito de Condução iônica. Para
isso, os alunos fizeram a leitura prévia do texto “Diferentes tipos de
38
condução”, (ANEXO 02). Em seguida, apresentamos o terceiro experimento.
Nessa atividade, mostramos a passagem da corrente elétrica através da
salsicha que é um condutor iônico.
Os objetivos do experimento 03 foram: demonstrar a condução elétrica
nos condutores iônicos e comprovar o Efeito Joule através do aquecimento da
salsicha.
Para a construção e execução desse experimento os alunos utilizaram
os seguintes materiais:

2 m de condutor elétrico (diâmetro igual a 1,5 mm²);

Uma placa de forro PVC (10 cm x 50 cm);

3 Leds;

Uma salsicha de cachorro quente;

Fita isolante;

1 bocal de lâmpada incandescente;

2 pregos para telha de Eternit;

Lâmpadas incandescentes de 40 W e 60 W.
Para realização dessa atividade os alunos seguiram os passos:
1º passo:
Montagem do experimento conforme a figura 4.4.

Fixar os dois pregos na placa de PVC, separados por uma
distância de 10 cm;

Fixar o bocal na placa de PVC, deixando uma distância de 20 cm
dos pregos;

Ligar a extremidade de um pedaço (25 cm) de fio a um dos
pregos e a outra a um dos polos do bocal da lâmpada;

Fixar no outro prego um pedaço (50 cm) de fio;

Fixar no outro polo do bocal da lâmpada um pedaço (50 cm) de
fio.
39
Figura 4.4: Construção do Fritador de Salsichas
2º passo:
Para verificação do experimento, adotamos os seguintes procedimentos:

Prenda a salsicha nos pregos;

Enrosque a lâmpada de 40 W no bocal para fechar o circuito;

Substitua a lâmpada de 40 W por outra de 60W e verifique o que
acontece;

Coloque Leds na salsicha.
A figura 4.5 apresenta um detalhe da realização do experimento.
Figura 4.5: Fotografia do experimento do Fritador de Salsichas
40
Durante a realização desse experimento os alunos verificaram que a
salsicha foi conectada em série com uma lâmpada incandescente. Além desse
fato, perceberam que a potência da lâmpada determinava o tempo necessário
para o aquecimento daquele alimento. Para diminuir o tempo de cozimento
bastou trocar a lâmpada de 40 W por outra de 60 W. Assim, os participantes
puderam concluir que quanto maior a potência da lâmpada, menor a
resistência de seu filamento e consequentemente maior será a intensidade de
corrente.
SÉTIMO ENCONTRO
Começamos a sétima aula apresentando para os estudantes um texto
sobre as Leis de Ohm (ANEXO 03), por ser adequado para auxiliar na
compreensão do quarto experimento. Os alunos fizeram a leitura em grupo e
em seguida expuseram suas dúvidas sobre o assunto abordado. A dificuldade
encontrada por eles foi amenizada quando foram apresentados aos
simuladores do Phet Colorado sobre as Leis de Ohm. As figuras 4.6 e 4.7
apresentam duas imagens de um simulador disponível neste site. Esses
simuladores disponibilizados pelo Phet Colorado são ferramentas educacionais
de código aberto e podem ser usados por professores e alunos livremente
O funcionamento desse simulador é bastante simples. Para encontrar
um novo valor para a tensão elétrica (Figura 4.6), é necessário alterar a
intensidade da corrente ou da resistência. Com essa ferramenta as relações
entre as grandezas físicas ficaram bem evidenciadas e as dúvidas sobre
corrente, tensão e resistência elétrica foram elucidadas.
Figura
4.6
-
Simulador
da
https://phet.colorado.edu/pt_BR/
Primeira
Lei
de
Ohm
–
Fonte:
41
Semelhante ao primeiro simulador, para obter a resistência elétrica na
tela apresentada na figura 4.7 é necessário mudar os valores da resistividade
elétrica, comprimento do resistor ou ainda a área da secção transversal. Os
alunos poderiam perceber com essa simulação que o comprimento do
condutor é uma grandeza física inversamente proporcional a corrente elétrica
e consequentemente diretamente proporcional a resistência elétrica.
Figura
4.7:
Simulador
da
Segunda
Lei
de
Ohm
–
Fonte:
https://phet.colorado.edu/pt_BR/
OITAVO ENCONTRO
Após o uso dos simuladores, iniciamos a oitava aula explicando a
montagem e o funcionamento do quarto experimento. O objetivo dessa
atividade foi demonstrar as características da segunda lei de Ohm. Para
execução dessa atividade foram necessários os seguintes materiais:

Uma fonte de alimentação de 12 V;

2 conectores do tipo jacaré;

Pontas de grafite de espessuras 0,3 mm², 0,5 mm², 0,7 mm² e 0,9 mm².
Para a realização dessa atividade os participantes seguiram os seguintes
passos:
1º passo:
Para a montagem do experimento os alunos utilizaram os procedimentos
abaixo:
42

Escolha uma das pontas de grafite relacionadas na lista de
materiais;

Fixar os conectores na fonte de alimentação;

Prender a ponta de grafite nos conectores.
2º passo:
Verificação do experimento, conforme figura 4.8.

Conectar a fonte de alimentação a uma tomada e observe o que
acontece;

Retire a fonte da tomada. Em seguida, por medida de segurança
espere dois minutos e substitua a ponta por outra de espessura
diferente;

Substitua as pontas (inteiras) por outras que tenham metade do
comprimento inicial;

Repita os passos anteriores alterando o comprimento e a
espessura das pontas de grafite.
A figura 4.8 apresenta uma imagem da demonstração do experimento.
Figura 4.8: Demonstração da lâmpada de grafite.
Com essa atividade, os alunos perceberam com maior clareza a
finalidade da segunda Lei de Ohm. A ideia era auxiliar os alunos a concluir que
as grandezas físicas comprimento e área da secção transversal de um
43
condutor influenciam significativamente no brilho emitido pelo grafite. Assim,
quando maior o comprimento da ponta de grafite, menor era a luminosidade
produzida. Isso ocorre devido à resistência elétrica do material.
NONO ENCONTRO
Começamos a nona aula falando sobre circuitos elétricos. Para isso,
usamos como material de apoio um texto (anexo 04) sobre essa temática. Os
alunos fizeram a leitura e discutiram as características elétricas de alguns
circuitos.
Concluída a discussão apresentamos uma ferramenta tecnológica
(simulador) denominada de Circuitos elétricos, que tem por finalidade de
simular a construção de vários circuitos elétricos. Esse simulador faz parte do
Ambiente Educação (http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano). A
seguir, a figura 4.9 mostra a interface do simulador usado pelos alunos.
Figura 4.9: Exemplos de telas do Simulador de Circuítos elétricos.
Com o simulador os alunos conseguiram observar as principais
caracteristicas das associações de resistores, pré-requisito necessário para a
compreensão
do nosso último experimento. Mais uma vez, o material
escolhido mostrou-se com caracteristicas adequadas para ser considerado
44
pontencialmente
significativo
podendo
colaborar
com
o
processo
de
aprendizagem.
DÉCIMO ENCONTRO
A décima aula foi iniciada com a explicação do quinto experimento.
Discutimos a montagem e os tipos de circuítos que foram contruídos pelos
alunos. Em seguida, apresentamos as principais características dos três tipos
de associação de resistores: série, paralelo e mista.
Para a construção dessa atividade foram necessários os seguintes
materiais:

2,5 m de condutor elétrico (1,5 mm²);

01 placa de madeira (10 cm X 80 cm);

06 lâmpadas incandescentes de 60 W;

06 bocais de porcelana para lâmpadas;

01 fita isolante;

01 interruptor simples + tomada;

08 parafusos para madeira;

01 chave de fenda.
Os participantes adotaram os seguintes passos para a realização dessa
atividade.
1º passo:
Montagem do experimento:

Prenda os 6 bocais na placa de madeira utilizando os parafusos
para fixação;

Fixar o interruptor na placa de madeira com auxilio de 2
parafusos;

Instale o condutor entre os bocais e o interruptor, conforme a
figura 4.10;

Enrosque as 6 lâmpadas nos bocais;

Instale o interruptor em série a tomada;

Utilize a fita isolante nas emendas para evitar descargas elétricas.
45
Figura 4.10: Montagem do Experimento 05
2º passo:
Verificação do experimento, conforme figura 4.11.

Posicione adequadamente as três primeiras lâmpadas nos
soquetes e ligue o interruptor;

Retire uma das três lâmpadas da etapa anterior e observe o que
acontece;

Volte a colocar as seis lâmpadas nos soquetes e ligue o
interruptor, note se o brilho foi o mesmo;

Retire a penúltima lâmpada e verifique se ocorreu alguma
mudança em relação às etapas anteriores.
Figura 4.11: Demonstração da associação de resistores
46
A partir do experimento os alunos poderiam visualizar apenas uma
trajetoria da corrente elétrica para o trecho da associação em série e vários
trajetos para a corrente no circuíto em paralelo. Além disso, perceberam o
brilho diferente nos trechos.
Com a décima aula encerramos a parte experimental do projeto.Dessa
forma, a partir do décimo segundo encontro os alunos participaram da
filmagem do DVD educacional, produto final do Mestrado.
DÉCIMO PRIMEIRO ENCONTRO
A décima primeira aula foi destinada à aplicação do questionário
balizador da apredizagem significativa (APÊNDICE B). Orientamos os alunos a
responder esta atividade em 100 minutos, individualmente e sem consulta de
material. Aparentemente os alunos gostaram da atividade, demontraram
tranquilidade durante o período destinado à aplicação. Com a resposta ao
questionário os alunos elogiaram esse intrumento, afirmando que o mesmo era
contextualizado e contemplava todos os temas abordados na oficina .
DÉCIMO SEGUNDO AO DÉCIMO QUARTO ENCONTRO
Iniciamos a décima segunda aula comentando sobre as respostas dos
alunos ao questionario aplicado no décimo primeiro encontro. Esse retorno foi
importante pois, mostramos como evoluiram as ideias deles em relação aos
conceitos de eletricidade.
Em seguida, para melhor organização dos trabalhos, dividimos a turma
em dois grupos, os quais ficaram responsaveis pela construção dos roteiros
utilizados no periodo destinado a gravação do DVD educacional. Esta etapa foi
realizada em três momentos: o primeiro os alunos explicaram os experimentos
“Condutores e isolantes” e “ Efeito Joule” ; o segundo explicaram “O fritador
de salshicas” e “Lâmpadas de grafite”; o terceiro e último momento explicaram
sobre “associação de resistores”. Ao longo da filmagem percebemos
claramente a dedicação, entusiasmo e comprometimento dos participantes com
a atividade.
47
DÉCIMO QUINTO ENCONTRO
Iniciamos o nosso último encontro solicitando dos alunos uma avaliação
pessoal das atividades propostas e realizadas na Oficina de Eletricidade.
Pedimos, ainda, que eles relatassem os pontos positivos e negativos do
projeto.
A seguir, apresentamos um relato das avaliações mais significativas
feitas por oito participantes da Oficina. Vale ressaltar que as transcrições são
exatas, não fizemos correção ortográfica nem tão pouco reestruturamos as
respostas dos alunos.
1. M.B.A.S.: Segundo este aluno “ a Oficina teve seus prós e contras, mas
no geral as vantagens foram maiores do que as desvantagens. Os
pontos negativos foram apenas dois: a falta de um local fixo para o
encontro e adificuldade de haver um encontro com todos os integrantes
do grupo. A parte positiva foi a obtenção de conhecimento e acima de
tudo o acesso à parte prática que nós levaremos e ajudará o nosso
cotidiano”.
2. L.A.F.: “ A fatia da Ciência nos ajuda a visualizar conceitos de maneira
mais próxima do meio que nos envolve. O projeto de eletricidade, como
um pedaço de experimentação científica extracurricular, ajudou-me a
aprimorar conteúdos de física assimilando materiais aparentemente
ordinarios em experiências divertidas que atuam como força motriz para
o despertar da curiosidade, a observação, análise de dados e o
levantamento de hipoteses. Ele trouxe ao Colégio de Aplicação uma
possibilidade inovadora de aprendermos física no laboratório, algo que
muitos alunos só têm a oportunidade de experimentar algumas vezes,
ou em visitas a centros de tecnologia.(...) No mais, foi divertido participar
da oficina, como bolo recém assado no forno com café. Valeu muito a
pena, e repitiria a experiência na graduação, caso possa”.
3. H.B.S.: “Nas aulas de físca experimental foram abordados temas de
eletricidade.(...). Acredito que as aulas ampliaram meu leque cultural,
ciêntifico e crítico.(...).Concluo afirmando que o projeto foi válido, e sim,
48
deverá permanecer para que assim como eu, os próximos alunos
tenham essa experiência maravilhosa”.
4. J.M.A.M.: “Durante a oficina hove alguns pontos negativos, como a
indisponibilidade de espaço próprio para a realização dos encontros
semanais,(...). Entretanto, essa mesma oficina nos deu a oportunidade
de adquirir novos conhecimentos, que foram úteis durante a prova do
ENEM, o período letivo e em nosso cotidiano particular, (..). Por esses e
outros motivos, não explanados aqui, creio ser válida a continuação e o
aperfeiçoamento desse projeto nessa Instituição de ensino”.
5. J.S.C.: “O projeto que foi realizado teve vários pontos positivos,
principalmente uma melhor compreensão dos temas abordados, pois
quando os trabalhos são realizados na prática e com o proffesor
demonstrando domínio dos assuntos, isso facilita para o aluno.(...).
Conclui-se, portanto, que o projeto tem que continuar a ser realizado nos
próximos anos,(...)”.
6. H.S.: “Na oficina foi apresentados conhecimentos acerca da Eletricidade
no nosso cotidiano. Como pontos positivos podemos citar o método
experimental que foi satisfatório para todos os alunos, houve também
uma abordagem esclarecedora e resolução de dúvidas.(...). Sugiro a
permanência da oficina na conjutara escolar pois, com ela pude adqurir
habilidades que serão utilizadas não só no âmbito acadêmico mas
também, como cidadão”.
7. J.F.T.L.S.: “ Essa oficina contribuiu muito para o nosso aprendizado,
pois revemos fórmulas vistas na aula de física. Aprendemos mais com
uso dos experimentos, sem dúvidas. Por exemplo, antes eu não trocava
lâmpada em casa por não saber a potência, e hoje troco ensinando a
minha mãe, sem medo de errar.(...). A oficina quando divulgada parecia
ser qualquer aula de física. Quando passei a presencia-lá vi que ajudaria
muito no meu apredizado na universidade”.
49
8. J.M.: “A oficina de eletricidade foi uma atividade extraclasse que
contribuiu muito no meu aprendizado. Professor, muito obrigado por tudo
e desejo muito sucesso em sua trajetória. Agradeço por todas
maravilhosas aulas que o senhor nos deu, por toda sua paciência com
os meus atrasos e pela força por toda semana sair de Salvador para
lecionar para gente... Valeu! Muito obrigado mesmo!”.
Após todos
esses relatos podemos acreditar que as estratégias de
ensino adotadas na Oficina de Eletricidade foram válidas. Visto que, de forma
unânime os alunos aprovaram e recomendaram manutenção desse projeto
nessa unidade de ensino.
50
5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Para avaliar o grau de aprendizagem dos alunos aplicamos, em
momentos distintos, duas atividades compostas por questões de múltipla
escolha e dissertativas. A seguir, discutiremos os resultados obtidos após a
análise e correção de cada um dos instrumentos avaliativos.
5.1 ANÁLISE DA AVALIAÇÃO PROGNÓSTICA
Como nossa pesquisa está fundamentada nos pressupostos de Ausubel
e Paulo Freire, aplicamos esta avaliação com o objetivo de verificar quais eram
os conhecimentos prévios que os alunos possuíam relacionados a fenômenos
de eletricidade. De acordo com Ausubel (1980), a ideia de subsunçor
(conhecimento prévio) está ligada a um conceito, um entendimento, uma
proposição já existente na estrutura cognitiva de um indivíduo, servindo de
ancoradouro e dar significado a uma nova informação.
Aqui trataremos da análise de cada uma das questões respondidas
pelos 12 participantes da Oficina de eletricidade. Em seguida, resumiremos
nossas análises por meio de um gráfico, apresentado na figura 5.1
mostraremos o gráfico 5.1.
QUESTÃO 1 - Explique e exemplifique condutores e isolantes elétricos.
Nessa primeira questão, oito alunos (67%), informaram de forma correta
a definição de condutores e isolantes elétricos, três (25%) acertaram
parcialmente a questão e apenas um (8%) errou completamente. Percebemos
que para responder à questão eles usaram exemplos simples, associaram
materiais como a borracha, o vidro e uma barra de ferro às características do
fenômeno condutividade elétrica (capacidade dos materiais de conduzirem
corrente elétrica). Porém, alguns alunos erraram parcialmente por desconhecer
que o corpo humano apresenta elevada porcentagem de água e sais minerais,
característica que favorece a condutividade elétrica.
QUESTÃO 2 - Defina choque elétrico.
Apesar
de
aparentemente
simples,
apenas
dois
alunos (16%)
responderam corretamente a segunda questão, que tratava sobre a definição
51
de descarga elétrica. A maioria (84%) acreditava que a intensidade do choque
elétrico dependia da tensão elétrica, ou seja, para eles, quanto maior a tensão
maior a descarga elétrica.
QUESTÃO 3 - Numa residência, frequentemente, ocorre a queima de fusíveis
de 15 A. Para prolongar seu uso, o proprietário troca esse por um outro de 30
A. O proprietário procedeu corretamente? Justifique.
Dez alunos acertaram a terceira questão, pois, levaram em consideração
a finalidade do fusível que é estabelecer segurança para o circuito. Em contra
partida dois alunos (17%) erraram completamente porque consideraram
apenas a vida útil deste dispositivo. Ou seja, para esses alunos a intenção de
proteção desse dispositivo não é prioridade para a sua escolha.
QUESTÃO 4 - Pode acontecer, em uma mesma rua, residências com energia
elétrica e outras sem energia. Explique esse fenômeno.
Na quarta questão sete alunos (58%) responderam incorretamente e
justificaram que devido ao excesso da corrente elétrica algumas residências
ficavam sem energia. Já os outros cinco (42%) explicaram que o motivo para
falta da energia elétrica era que geralmente em uma rua as residências não
são alimentas por uma mesma fase (A, B e C), sendo assim, acertando a
questão.
QUESTÃO 5 - Quando você vai comprar um eletrodoméstico, geralmente o
vendedor faz a seguinte pergunta: Qual é a corrente elétrica da sua casa? Ele
agiu corretamente? Justifique.
A maioria dos alunos (67%) respondeu de forma correta a questão cinco,
eles conseguiram identificar o erro conceitual de eletricidade (corrente elétrica
sinônimo de tensão elétrica) que está presente em seu cotidiano. Os demais
(33%) não conseguiram distinguir corrente elétrica de tensão elétrica.
QUESTÃO 6 - A razão entre a carga que flui por uma secção reta de um
condutor e o tempo gasto para essa carga fluir define uma grandeza elétrica
chamada:
52
a) Intensidade da corrente. b) Resistência. c) Condutância. d) Diferença de
potencial. e) Força eletromotriz.
Apenas um aluno (8%) errou a questão seis. A maioria (92%)
respondeu com facilidade justificando que o conceito de corrente elétrica era de
fácil compreensão e que o grau de dificuldade desta questão era pequeno.
QUESTÃO 7 - Uma corrente elétrica que flui num condutor tem um valor igual a
5A. Pode-se, então, afirmar que a carga que passa numa secção reta do
condutor é de:
a) 1C em cada 5 s. b) 5C em cada 5s. c) 1/5 C em cada 1s. d) 1C a cada 1s.
e) 1C a cada 1/5s.
A questão sete era a única que necessitava de cálculo para ser
respondida. Como podemos observar no gráfico 5.1, a maioria (84%) dos
alunos acertou esse quesito porque utilizou como estratégia para resolução
correta a relação entre cargas e corrente elétrica. A minoria (16%) não
conseguiu responder a questão por desconhecer a relação entre essas
grandezas físicas
QUESTÃO 8 - A resistência de um condutor metálico:
a) É diretamente proporcional à área da secção transversal. b) É inversamente
proporcional à área da secção transversal. c) Independe da área da secção
transversal. d) É inversamente proporcional a seu comprimento. e) Independe
de seu comprimento.
Para responder corretamente a questão oito, sete alunos (58%)
utilizaram a definição da 2ª Lei de Ohm. Eles fizeram uma analogia da corrente
elétrica com a secção transversal de condutor. Apesar de apresentar uma
justificativa coerente, cinco alunos (42%) assinalaram a alternativa falsa e
consequentemente erraram a questão.
QUESTÃO 9 - A tensão elétrica entre os terminais de um resistor R é U e a
corrente elétrica que nele flui é i. A resistência elétrica de R é dada por:
a)
U
i
b)
i
U
c)
U2
i
d )Ui
e)Ui 2
53
A nona questão foi respondida corretamente pela maioria (83%) dos
alunos porque eles utilizaram a 1º Lei de Ohm como referência. Os outros dois
(17%) erraram uma vez que considerou a corrente elétrica inversamente
proporcional a tensão elétrica.
QUESTÃO 10 - A potência elétrica dissipada num resistor, com resistência
elétrica constante, é diretamente proporcional:
a) A raiz quadrada da tensão aplicada ao resistor. b) A tensão aplicada ao
resistor. c) Ao quadrado da tensão aplicada ao resistor. d) Ao inverso do
quadrado da intensidade da corrente elétrica pelo resistor. e) Ao inverso da
intensidade da corrente elétrica pelo resistor.
A última questão da Avaliação Prognóstica foi respondida corretamente
por sete alunos (58%), um número relativamente baixo. Os indivíduos que não
conseguiram acertar argumentaram que as alternativas das questões eram
bem parecidas, dessa forma, foram induzidos ao erro.
Após a análise das questões, percebemos nitidamente que os alunos de
modo geral apresentaram um bom desempenho na resolução desse
instrumento avaliativo. É importante salientar que a falta de atenção e pressa
para responder a atividade foram fatores que contribuíram para a diminuição do
rendimento de alguns alunos.
12
Quantidade de aluno
10
8
6
Correta
4
2
0
Gráfico 5.1 - Análise da Avaliação Prognóstica
Errada
54
5.2 QUESTIONÁRIO BALIZADOR DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA
Este instrumento de avaliação foi aplicado após a última atividade da
Oficina. O objetivo deste questionário era de mensurar o grau de aprendizagem
dos alunos. A abordagem das questões foi um pouco diferente em relação à
primeira avaliação, utilizamos mais questões que necessitavam de cálculo para
sua resolução. Vale ressaltar que por motivo de saúde, um estudante não
respondeu este questionário. Assim, a análise refere-se às respostas de 11
alunos.
A seguir faremos a análise de cada uma das dez questões respondidas
pelos alunos e o resultado será expresso através do gráfico 5.2 abaixo.
QUESTÃO 1 - Por que quando retiramos uma lâmpada de um “pisca-pisca”,
geralmente as outras apagão? Isso acontece também com os equipamentos de
uma residência? Explique.
Na primeira questão a maioria (91%) dos alunos conseguiu acertar pelo
menos uma parte significativa da resposta. Eles tiveram dúvidas em relação a
construção dos “pisca-pisca” e acreditaram que todos estes objetos tinham a
mesma configuração. Apenas um aluno (9%) não lembrou as características
das associações de resistores.
QUESTÃO 2 - Em uma instalação elétrica de uma residência são utilizados
condutores de área de secção transversal diferentes. Por que nos chuveiros
elétricos a “bitola do fio” é maior em relação às lâmpadas?
A segunda questão foi respondida corretamente por todos os alunos
(100%). Eles fizeram dois experimentos relacionados a 2ª de Ohm. Por esse
motivo, não tiveram dúvidas .
QUESTÃO 3 - Uma lâmpada usada em Salvador, onde a tensão elétrica é de
220V pode ser usada em Aracaju, onde a tensão elétrica é 127 V. No entanto
na situação inversa queima. Este fenômeno pode ser explicado pelo Efeito
Joule?
55
Todos os alunos responderam corretamente a questão três. Segundo
eles, a atividade experimental 5 (circuitos elétricos) contribuiu para a
aprendizagem significativa desse conteúdo.
QUESTÃO 4 - Quando em uma residência vários equipamentos estão em
funcionamento é possível desligar um deles e os demais continuarem em
operação normal. Com base nessa informação, é correto afirmar:
a) A ligação dos equipamentos na rede elétrica dessa residência foi feita
através de uma associação em série; b) A ligação desses equipamentos na
rede elétrica não foi em série pois, a interrupção da corrente elétrica em um
deles acarretaria o desligamento de todos os outros; c) Os equipamentos estão
submetidos a tensões elétricas diferentes; d) Quanto maior o número de
equipamentos ligados maior será a resistência elétrica e, consequentemente,
maior será a corrente elétrica; e) A corrente elétrica que percorrem os
equipamentos é continua.
Na questão quatro, dois alunos (18%) respondeu de forma equivocada
esta questão devido à inversão das características de uma associação de
resistores. Em contra partida a maioria (82%) não encontrou dificuldades, pois
essas definições foram bem debatidas na oficina.
QUESTÃO 5 - A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional
e inversamente proporcional a:
a) A área da secção transversal e ao comprimento do condutor. b) A corrente e
a força elétrica. c) A resistividade e ao comprimento do condutor. d) Ao
comprimento e à resistividade do condutor. e) Ao comprimento e à área da
secção transversal do condutor.
Os alunos resolveram a questão cinco com facilidade porque já tinham
respondido corretamente a primeira questão que tratava
praticamente do
mesmo tema. Desta forma, todos identificaram as caractiristicas de um resistor.
QUESTÃO 6 - Numa aula de laboratório, um estudante montou o circuito da
figura com quatro lâmpadas L1, L2, L3 e L4, alimentadas por uma bateria.
Durante
suas
experiências
transcreveremos a seguir:
ele
anotou
algumas
observações
que
56
I - Se a lâmpada L1 se queima, todas as outras irão brilhar mais; II - Se L4 se
queima, só L1 e L2 permanecem acesas; III - Se L2 se queima, só L1 permanece
acesa. IV - Se queimam L2 e L3, as lâmpadas L1 e L4 continuam acesas.
Identifique a alternativa verdadeira:
a) I b) II c) II e III d) II e IV e) III
Na questão seis a maioria dos alunos (82%) assinalou a alternativa
correta e observaram que a questão era semelhante ao último experimento
realizado na Oficina. Em relação aos dois alunos (18%) que marcou errado,
justificaram que não observaram o tipo do circuíto.
QUESTÃO 7 - No circuito da figura abaixo o fusível F suporta até 1,5 A. Entre
os pontos A e B é aplicada uma diferença de potencial U que cresce a partir de
zero podendo atingir até 200 V.
Durante o aumento da ddp, o fusível se rompe quando U atinge:
a) 60 V b) 75 V c) 90 V d) 120 V e) 150 V
Para a resolução da questão sete era necessário a análise de um
circuito elétrico. Por esse motivo, os alunos demoram mais para responder a
essa questão. Apesar disso, oito alunos (73%) conseguiu analisar corretamente
e apenas três (27%) responderam incorretamente devido ao esquecimento das
características de um circuito elétrico.
QUESTÃO 8 - Um forno elétrico doméstico consiste de uma resistência
constante, para aquecimento, ligada à rede de energia através de uma
resistência variável para controle. A resistência variável é uma barra
homogênea de material resistivo, com contatos fixos nas extremidades e um
contato deslizante na parte central. Para fazer o forno aquecer mais é preciso:
57
a) Reduzir o valor da resistência variável. b) Mover o contato deslizante para a
esquerda para aumentar a resistência equivalente do forno. c) Mover o contato
deslizante para a direita para aumentar a resistência equivalente do forno. d)
Mover o contato deslizante para a esquerda para diminuir a resistência
equivalente do forno. e) Mover o contato deslizante para a direita para diminuir
a resistência equivalente do forno.
Na oitava questão cinco alunos (45%) encontraram dificuldade porque
não lembraram das características de um reostato. Já os outros seis (55%),
responderam corretamente justificando a resolução.
QUESTÃO 9 - Os fusíveis são dispositivos que têm a finalidade de proteger um
equipamento. Eles são constituídos de materiais de baixo ponto de fusão,
como o estanho, por exemplo, e se fundem quando percorrido por uma
corrente elétrica igual ou maior do que aquele consegue suportar. A tabela a
seguir mostra uma série de fusíveis e os valores de correntes por eles
suportados.
FUSÍVEL
CORRENTE ELÉTRICA (A)
1
1,5
2
2,5
3
5,0
4
7,5
5
10
Considerando que um equipamento cuja resistência elétrica vale 60 Ω, seja
ligado a uma rede de 127 V, o melhor fusível para protege-lo de sobrecarga é o
de número:
a) 1
b) 2 c) 3 d) 4 e) 5.
Como o conceito de dispositivo de segurança e a 1ª Lei de Ohm já tinha
sido
trabalhado
no primeiro
instrumento
avaliativo,
todos os alunos
responderam de forma correta à questão nove mesmo envolvendo um pequeno
cálculo para sua resolução.
QUESTÃO 10 - O multímetro é um equipamento que tem a finalidade de medir
corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica de um circuito. Desta
forma, ele substitui na prática o amperímetro e o voltímetro.
Com base no funcionamento do amperímetro e o voltímetro, podemos afirmar:
58
a) Resistência elétrica interna do amperímetro deve ser muito pequena para
que, quando ligado em paralelo às resistências elétricas de um circuito, não
altere a intensidade da corrente que se deseja aferir. b) Resistência elétrica
interna do amperímetro deve ser muito pequena para que, quando ligado em
série às resistências elétricas de um circuito, não altere a intensidade da
corrente que se deseja aferir. c) Resistência elétrica interna do voltímetro deve
ser muito pequena para que, quando ligado em paralelo às resistências
elétricas de um circuito, não altere a tensão elétrica que se deseja aferir. d)
Resistência elétrica interna do voltímetro deve ser muito pequena para que,
quando ligado em série às resistências elétricas de um circuito, não altere a
tensão elétrica que se deseja aferir. e) Resistência elétrica interna do voltímetro
deve ser muito grande para que, quando ligado em paralelo às resistências
elétricas de um circuito, não altere a corrente elétrica que se deseja aferir.
A última questão do segundo instrumento avaliativo era aparentemente
simples. Porém, devido a falta de atenção de quatro alunos (36%) somente
sete (64%), responderam corretamente esta questão.
Com a análise das questões, percebemos a evolução dos alunos em
relação aos conceitos de eletricidade abordados na oficina. O gráfico a seguir
mostra essa evolução.
12
Quantidade de aluno
10
8
6
Correta
4
Errada
2
0
Gráfico 5.2 - Análise do questionário balizador
Percebemos, após a análise dos dois instrumentos avaliativos, que
houve uma evolução significativa da aprendizagem dos alunos. No gráfico da
59
figura 5.3 mostramos que no primeiro instrumento 83 respostas (69%) foram
corretas e 37 respostas (31%) incorretas.
Em contra partida, no segundo
instrumento 94 respostas (85%) foram corretas e apenas 16 das respostas
(15%)
foram
incorretas.
Assim,
ficando
evidenciado
a
evolução
da
compreensão desses alunos em relação aos fenômenos de eletricidade.
100
Quantidade de resposta
90
80
70
60
50
Correta
40
Incorreta
30
20
10
0
Avaliação prognótica
Questionário balizador
Gráfico 5.3 – Comparação de resultados dos instrumentos avaliativos
Dessa forma, percebemos que as estratégias de ensino adotadas no
projeto contribuíram para aguçar a curiosidade dos participantes desta Oficina.
Vale ainda ressaltar que os experimentos realizados nesse período foram
potencialmente significativos, pois, colaboraram para expandir a compreensão
de vários conceitos, leis e fenômenos da eletricidade. Assim, acreditamos que
as metodologias aplicadas nessa pesquisa foram válidas.
60
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A teoria da aprendizagem significativa como vimos no capítulo 03 desta
pesquisa, tem como característica principal levar em conta, o conhecimento
prévio do aprendiz. Nela, o aluno é o foco principal do processo. Sobre isso,
Ausubel (1980, p. 137) afirma:
Se eu tivesse que reduzir toda a psicologia educacional a um único
princípio, diria isto: o fator singular que mais influencia a
aprendizagem é aquilo que o aprendiz já conhece. Descubra isso e
ensine-o de acordo.
O objetivo inicial do nosso projeto de pesquisa foi verificar se a
implementação das atividades experimentais em uma escola influenciaria de
forma
positiva
na
aprendizagem
dos
alunos.
No
primeiro
momento
acreditávamos que seria uma tarefa simples, pois, o universo de pesquisa
escolhido foi uma Unidade Escolar de referência no Estado de Sergipe. Porém,
para nossa surpresa, o CODAP, assim como a maioria das escolas públicas,
também apresenta limitações (falta de equipamentos / instrumentos de
medidas / materiais no laboratório) em sua estrutura física.
Devido essas
limitações tivemos que mudar um pouco as estratégias de ensino para garantir
um bom desenvolvimento do processo.
Percebemos a cada encontro o crescimento do entusiasmo dos alunos.
Para eles, as atividades experimentais representavam algo novo, encantador,
que despertava a curiosidade e era uma forma prazerosa de compreender
fenômenos de eletricidade. É impressionante como essas atividades, mesmo
sendo simples, impactavam na postura desses alunos. No inicio, eles não
questionavam, não participavam, e até mesmo tinham receio de manipular os
materiais dos experimentos.
Após o terceiro encontro conseguimos conquistar a confiança dos
alunos, eles perceberam a importância daquelas atividades para a formação
deles como cidadãos. Com isso, a postura inicial deles, apática, caiu por terra.
A partir de então, notamos claramente a evolução dos alunos, que passaram a
manipular com facilidade materiais e ferramentas, dando sugestões para
61
incrementar as atividades, pois traziam dúvidas dos assuntos abordados nas
aulas teóricas de Física e demonstravam maior interesse em compreender e
discutir fenômenos elétricos.
Os resultados apresentados no capítulo anterior nos leva a acreditar que
os alunos aprenderam os temas de eletricidade de forma significativa e
contextualizada. Além disso, percebemos também que durante o período
destinado as gravações dos vídeos eles explicaram, de forma clara, os
experimentos. Vale a pena ressaltar que os próprios alunos construíram seus
roteiros e expuseram espontaneamente. Isso só foi possível devido à parceria
entre as aulas teóricas ministradas pelo professor de Física e as atividades
experimentais que nós realizamos na Oficina de Eletricidade. Dessa forma,
concordamos com Alves (2006), porque a autora afirma que para ocorrer a
aprendizagem significativa, as aulas devem ser dinâmicas, com discussão
dirigida e mediada pelo professor. Essas estratégias de ensino foram utilizadas
durante todo o período destinado a experimentação desta pesquisa.
Concluindo, as atividades experimentais em Física proporcionam novas
possibilidades de ampliação do conhecimento tanto para aos estudantes como
para os professores, na medida em que os projetam a um universo singular
onde é possível ampliar as percepções e compreensões que permeiam o
processo de ensino e aprendizagem. Dessa forma, acreditamos que esse
projeto poderá ser implementado nas escolas de ensino médio, principalmente,
nas unidades escolares públicas.
62
REFERÊNCIAS
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processo ensino aprendizagem em física: “eletricidade”. In: Simpósio
Nacional de Ensino de Física 16. Rio de Janeiro, 2005.
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Universidade de Brasília.
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textos históricos originais como recurso de ensino. 2010. Dissertação
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elementos facilitadores da aprendizagem em Física. Revista Brasileira de
Física, v. 11, n. 1, 1981. Acesso em 12 de fevereiro de 2015.
65
ANEXOS
66
ANEXO 01
O Efeito Joule
(Texto adaptado do site Efeito Joule1)
Definição do Efeito Joule
Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente
elétrica, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica. Este
fenômeno é conhecido como Efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico
James Prescott Joule (1818-1889). Esse fenômeno ocorre devido o encontro
dos elétrons da corrente elétrica com as partículas do condutor. Os elétrons
sofrem colisões com átomos do condutor, parte da energia cinética (energia de
movimento) do elétron é transferida para o átomo aumentando seu estado de
agitação, consequentemente temperatura do condutor. Assim, a energia elétrica
é transformada em energia térmica (calor).
Exemplos de onde acontece o Efeito Joule
A descoberta da relação entre eletricidade e calor trouxe ao homem
vários benefícios. Muitos aparelhos que utilizamos no nosso dia-a-dia têm seus
funcionamentos
baseados
no
Efeito
Joule,
por
exemplo:
1- Lâmpada: um filamento de tungstênio no interior da lâmpada é aquecido
com a passagem da corrente elétrica tornando-se incandescente, emitindo luz.
2- Chuveiro: um resistor aquece por Efeito Joule a água que o envolve.
São vários os aparelhos que possuem resistores e trabalham por Efeito
Joule, como, por exemplo, secadores de cabelo, ferros elétricos de passar e
torradeiras de pão.
1
Fonte: http://www.efeitojoule.com/
67
Outra aplicação que utiliza esta teoria é a proteção de circuitos elétricos
por fusíveis. Os fusíveis são dispositivos que têm como objetivo proteger
circuitos elétricos de possíveis sobrecargas elétricas que podem causar
incêndios, explosões e outros acidentes. O fusível é percorrido pela corrente
elétrica do circuito e, caso esta corrente tenha uma intensidade muito alta, a
ponto de danificar o circuito, o calor gerado por ela derrete o filamento do
fusível interrompendo o fornecimento de energia, protegendo o circuito.
Enunciado da Lei de Joule
A energia elétrica dissipada por um resistor, num dado intervalo de
tempo ∆t, é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade de corrente
elétrica que o percorre.
Para entender a equação matemática da lei de Joule é necessário
saber outros conceitos físicos que não apresentaremos, por isso não
abordaremos esta equação neste momento.
O resistor é um dispositivo cujas principais funções são: transformar
energia elétrica em energia térmica por Efeito Joule a partir da dificuldade que
ocasiona à passagem da corrente elétrica. . Entendemos a dificuldade que o
resistor apresenta à passagem da corrente elétrica como sendo resistência
elétrica. O material mais comum na fabricação do resistor é o carbono.
Na grande maioria dos casos observamos a seguinte representação
gráfica do resistor:
Calculo da resistência elétrica
Para o resistor é válida a expressão para cálculo da resistência elétrica:
R = U/i, que relaciona a resistência oferecida à passagem da corrente elétrica
com tensão e corrente elétrica. Devemos lembrar que a unidade da resistência
elétrica é o ohm (Ω), que derivada de volt/ampère.
Lei de Joule
68
Agora, entendendo os conceitos apresentados, podemos falar da lei de
Joule.
Como vimos, o resistor transforma a energia elétrica em energia térmica,
ou seja, a potência elétrica consumida por um resistor é dissipada. Essa
potência é dada por P = U. i
Pela lei de Ohm (U=R.i), tem-se P = (R.i) . i, logo : P = R.i² .
Aplicações da lei de Joule: chuveiro elétrico
Dentro do chuveiro elétrico existe um resistor que está conectado à rede
de energia elétrica. Quando abrimos a torneira, a água vai se acumulando
dentro do chuveiro e, quando esta chega a certo nível, ela empurra um
diafragma que serve como “chave” do chuveiro. O diafragma fecha a conexão
entre o resistor e a rede de energia elétrica fazendo com que a corrente elétrica
atravesse o resistor e o aqueça por efeito Joule.
Vimos que o chuveiro é um exemplo de aplicação deste fenômeno da
eletricidade e agora veremos que o funcionamento desse aparelho é bem
simples.
O calor liberado pelo resistor vai aquecendo a água que está ao redor do
resistor, assim, a água que entra fria sai com uma temperatura bem mais
agradável para o banho. Na maioria dos chuveiros elétricos temos duas ou
mais opções de temperatura, que normalmente podem ser identificadas como
verão e inverno. Estas opções regulam a potência do chuveiro selecionando o
pedaço de resistor que é percorrido pela corrente elétrica.
Na posição inverno só uma parte do resistor é percorrida pela corrente,
assim, com um resistor menor, os elétrons sofrem um número maior de
colisões aumentando a temperatura do resistor e consequentemente da água.
Já na posição verão, todo o resistor é conectado, assim, com mais
espaço para os elétrons se moverem, menor é número de colisões. Logo, a
temperatura do resistor é menor e a da água também.
Simples, não é mesmo? Não esqueça que o chuveiro é o grande vilão
do gasto de energia elétrica em nossas residências. Posicione corretamente a
chave de seleção de potência de seu chuveiro, e não esqueça de adequar a
posição a cada estação do ano.
69
ANEXO 02
Diferentes tipos de condução
(Texto adaptado do site Efísica)
Toda corrente elétrica é constituída pelo movimento de elétrons. Mas, por
uma questão didática, costuma-se considerar três casos de condução.
1. Condução eletrônica ou condução metálica
Nos metais a corrente elétrica é constituída pelo movimento de elétrons
que vão passando de um átomo a outro com grande facilidade. Quando se
produz o campo
, os elétrons ficam sujeitos a forças que têm sentido opostos
ao desse campo, e se deslocam no sentido dessas forças. Os íons positivos,
que resultam dos átomos que perdem elétrons, também ficam sujeitos a forças
que tem o mesmo sentido do campo
(fig.116). Mas, nos metais o
deslocamento desses íons é desprezível em relação ao dos elétrons. Foram
realizadas experiências para se verificar se esses íons positivos se deslocam
ou não, nos metais. Não se constatou nenhum deslocamento que pudesse ser
medido. Podemos então dizer que nos metais a corrente elétrica é constituída
pelo movimento de elétrons (que se deslocam em sentido oposto ao do
campo).
Figura 116
70
Os metais são chamados condutores de primeira classe.
2. Condução eletrolítica
É aquela que se verifica nas soluções de ácidos, bases ou sais em água,
e nos sais fundidos. Nestes condutores, a corrente é constituída pelo
deslocamento de íons que resultam da dissociação de moléculas. Os íons
positivos, chamados cátions se deslocam no sentido do campo
; e os
negativos, chamados ânions se deslocam em sentido oposto. A corrente elétrica
é constituída pelo movimento de íons nos dois sentidos. Estes condutores são
chamados eletrólitos, ou condutores de segunda classe.
3. Condução gasosa
Nos gases, a corrente elétrica é constituída pelo movimento de cátions
num sentido e de ânions em sentido oposto. Esses cátions e ânions provêm da
ionização das moléculas do gás. Essas moléculas, porém, não se ionizam
sozinhas, como no caso dos eletrólitos. A corrente começa, em geral, com o
movimento de elétrons livres. Esses elétrons, chocando-se com as moléculas do
gás, arrancam elétrons dessas moléculas, e as ionizam. Os íons formados por
sua vez encontram novas moléculas, que são ionizadas por choque. Estes
novos íons participam da corrente, e assim por diante.
Os gases também são chamados condutores de terceira classe.
FONTE: http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/dif_tipos_conducao/
71
ANEXO 03
ESTUDO DAS LEIS DE OHM
(Texto adaptado da Unip)
1ª Lei de Ohm
Embora os conhecimentos sobre eletricidade tenham sido ampliados na
atualidade, a Lei de Ohm continua sendo uma lei básica da eletricidade e
eletrônica, por isso conhecê-la é fundamental para o estudo e compreensão
dos circuitos eletroeletrônicos.
Esta aula vai tratar da Lei de Ohm e da forma como a corrente elétrica é
medida. Desse modo, você será capaz de determinar matematicamente a
corrente elétrica e medir os valores das grandezas elétricas em um circuito.
A Lei de Ohm estabelece uma relação entre as grandezas elétricas:
tensão ( V ),corrente ( I ) e resistência ( R ) em um circuito.
Verifica-se a Lei de Ohm a partir de medições de tensão, corrente e
resistência realizadas em circuitos elétricos simples, compostos por uma fonte
geradora e um resistor.
Montando-se um circuito elétrico com uma fonte geradora de 9 V e um
resistor de 100 Ω, por exemplo, notamos que no multímetro, ajustado na escala
para correntes em miliampere, a corrente circulante é de 90 mA.
Formulando a questão, temos:
V=9V
72
R = 100 Ω
I = 90 mA
Vamos substituir o resistor de 100 Ω por outro de 200 Ω. Nesse caso, a
resistência do circuito torna-se maior. O circuito impõe uma oposição mais
intensa à passagem da corrente e faz com que a corrente circulante seja
menor.
Formulando a questão, temos:
V=9V
R = 200 Ω
I = 45 mA
À medida que aumenta o valor do resistor, aumenta também a oposição
à passagem da corrente que decresce na mesma proporção.
Analisando-se os valores, verifica-se:

A tensão aplicada ao circuito é sempre a mesma; portanto, as variações
da corrente são provocadas pela mudança de resistência do circuito. Ou
seja, quando a resistência do circuito aumenta, a corrente no circuito
diminui;

Dividindo-se o valor de tensão aplicada pela resistência do circuito,
obtém-se o valor da intensidade de corrente.
A partir dessas observações, conclui-se que o valor de corrente que circula
em um circuito pode ser encontrado dividindo-se o valor de tensão aplicada
pela sua resistência. Transformando esta afirmação em equação matemática,
tem-se a Lei de Ohm:
73
U=R.I
Com base nessa equação, enuncia-se a Lei de Ohm: “A intensidade da
corrente elétrica em um circuito é diretamente proporcional à tensão
aplicada e inversamente proporcional à sua resistência.”
Para que as equações decorrentes da Lei de Ohm sejam utilizadas, os
valores das grandezas elétricas devem ser expressos nas unidades
fundamentais:

Volt ( V ) → tensão

Ampère ( A ) → corrente

Ohm (Ω ) → resistência
Segunda Lei de Ohm
George Simon Ohm foi um cientista que estudou a resistência elétrica
considerando que certos elementos do condutor têm influência sobre ela. Por
esse estudo, ele concluiu que a resistência elétrica de um condutor depende
fundamentalmente de quatro fatores, a saber:
1. material do qual o condutor é feito;
2. comprimento (L) do condutor;
3. área de sua seção transversal (S);
4. temperatura no condutor.
Para que se pudesse analisar a influência de cada um desses fatores
sobre a resistência elétrica, podem ser realizadas várias experiências variandose apenas um dos fatores e mantendo constantes os três restantes.
Assim, por exemplo, para analisar a influência do comprimento do
condutor, mantem-se constante o tipo de material do condutor, a temperatura
máxima de aquecimento e a área da seção transversal, e variando-se o
comprimento do condutor. Com isso, verifica-se que a resistência elétrica
aumenta ou diminui na mesma proporção em que aumentava ou diminui o
comprimento do condutor.
Isso significa que: “A resistência elétrica é diretamente proporcional ao
comprimento do condutor”.
74
Para verificar a influência da seção transversal, são mantidos
constantes o comprimento do condutor, o tipo de material que o compõe e a
temperatura, variando-se apenas sua seção transversal.
É possível verificar que a resistência elétrica diminui à medida que se
aumenta a seção transversal do condutor. Inversamente, a resistência
elétrica aumenta, quando se diminui a seção transversal do condutor. Com
isso conclui-se que: “A resistência elétrica de um condutor é inversamente
proporcional à área de sua seção transversal”.
Utilizando-se materiais diferentes, verifica-se que não existe relação de
proporcionalidade entre eles. Com o mesmo material, todavia, a resistência
elétrica mantém sempre o mesmo valor, seja qual for o comprimento ou seção
transversal.
A partir dessas experiências, os estudantes podem estabelecer uma
constante de proporcionalidade, que é denominada de resistividade elétrica.
Resistividade elétrica é a resistência elétrica específica de certo
condutor com 1 metro de comprimento, 1 mm² de área de seção transversal,
medida em temperatura ambiente constante de 20ºC.
A unidade de medida de resistividade é o Ω.mm²/m, representada pela
letra grega ῤ (lê-se “rô”).
Por meio desses experimentos, George Simon Ohm estabeleceu a sua
segunda lei, que diz que:
“A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional ao
produto da resistividade específica pelo seu comprimento, e inversamente
proporcional à sua área de seção transversal.”
Matematicamente, essa lei é representada pela seguinte equação:
R= ῤ . L / A
FONTE: http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/20409.PDF
75
ANEXO 04
CIRCUITOS ELÉTRICOS
(Texto adaptado do site A Física e o cotidiano)
INTRODUÇÃO
Olhe ao seu redor e certamente verá algum telefone celular, televisão,
ventilador, ou quem sabe um poste de iluminação publica. Dentro desses e de
milhares de outros aparelhos que utilizamos no nosso dia-dia, estão lá,
escondidinhos, os circuitos elétricos. O que seria da gente, de nosso conforto
sem o ventilador ou o ar-condicionado em pleno verão?... Sem a TV, sem o
computador no novo modo de vida? Ate o telefone... Imagine se cada vez que
precisasse falar com alguém você tivesse que andar até onde essa pessoa
estivesse! Já pensou o que seriam das nossas noites sem as lâmpadas? Só de
pensar que antigamente não existiam lâmpadas... Enfim, o que seria da gente
sem os circuitos elétricos?
O que é um circuito elétrico?
Circuito elétrico é o conjunto de caminhos pelos quais a corrente elétrica
pode passar, no qual aparece uma ou mais fontes de energia elétrica (pilhas,
baterias etc.) e outros dispositivos elétricos (lâmpadas, resistores, capacitores,
motores elétricos etc.).
Alguns elementos de um circuito elétrico:
Resistor: O resistor é um aparelho que tem apenas uma função:
transformar energia elétrica em energia térmica. Quando a corrente elétrica
passa por um resistor, este oferece uma oposição à passagem da corrente
(resistência elétrica). Durante esse processo, parte da energia elétrica do
circuito é transformada em calor (efeito Joule). Resistores elétricos estão
76
dentro de chuveiro elétrico, ferro de passar e em outros aparelhos com a
função de aquecimento.
Lâmpada: Há vários tipos de lâmpadas, incluindo as incandescentes e
fluorescentes. Aqui trabalharemos apenas com as lâmpadas incandescentes.
Essas lâmpadas possuem um filamento de tungstênio por onde passa a
corrente elétrica. Por efeito Joule, o filamento aquece tanto (3000 ˚C
aproximadamente) que passa a emitir luz. Na prática, apenas 5% da energia
elétrica gasta nesse processo é convertida em energia luminosa, o restante e
dissipado em forma de calor. Por esta razão, trataremos as lâmpadas como
resistores, sendo que o brilho das lâmpadas será função da corrente que as
atravessam.
Gerador: elemento responsável pela “alimentação” do circuito (geram
“voltagem” ou tensão). Transformam outras modalidades de energia em
energia elétrica. Ex: a pilha (transforma energia química em energia elétrica).
Os geradores dão energia para o funcionamento dos aparelhos elétricos e para
a manutenção da corrente elétrica nos circuitos. Os geradores utilizados nessa
prática serão as pilhas. Todo gerador possui uma “forca eletromotriz”, ou f.e.m.,
(E), medida em volts, e uma resistência interna (r).
Lei de Ohm:
Todo corpo oferece uma oposição a passagem de corrente elétrica
chamada de resistência elétrica. Quanto menor for o valor da resistência
elétrica de um corpo, maior será a intensidade da corrente elétrica que o
atravessara para uma mesma tensão (voltagem).
Mas o que aconteceria se dobrássemos a voltagem? A corrente iria
dobrar!
Se triplicássemos a voltagem, observaríamos que a corrente triplicaria
também!
A lei de Ohm diz que a tensão é proporcional à corrente elétrica que
atravessa o resistor, ou seja, a tensão entre as “pontas” de um resistor é igual
ao produto entre a sua resistência e a corrente que o atravessa.
Lei de Ohm: V = Ri
Onde V = tensão (voltagem); i = corrente elétrica e R = resistência.
77
OBS: a unidade de medida padrão da resistência elétrica e o Ohm (Ω).
Mas, e se o circuito tiver mais de um resistor?
Em circuitos elétricos, é comum a presença de associações tanto de resistores
quanto de geradores. Essas associações podem ser:

Em série: aparelhos ligados em sequencia compartilhando a
mesma corrente elétrica.

Em paralelo: aparelhos ligados a pontos em comum do circuito
mesma

Voltagem elétrica.

Mista: Como o próprio nome sugere, é uma “mistura” de
associações em série e em paralelo.
Nesses casos, reduzimos o circuito encontrando um dispositivo
equivalente à toda associação e trabalhamos apenas com ele.
FONTE: http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano
78
APÊNDICES
79
APÊNDICE A: AVALIAÇÃO PROGNÓSTICA
AVALIAÇÃO PROGNÓSTICA
QUESTÃO 01
Explique e exemplifique condutores e isolantes elétricos.
QUESTÃO 02
Defina choque elétrico.
QUESTÃO 03
(GREF – ADAPTADA) Em certa residência frequentemente ocorre a queima de
fusíveis de 15 A. Para prolongar seu uso, o proprietário troca esse tipo por um
de 30 A. O proprietário procedeu corretamente? Justifique.
QUESTÃO 04
Pode acontecer, em uma mesma rua, residências com energia elétrica e outras
sem energia. Explique esse fenômeno.
QUESTÃO 05
Quando você vai comprar um eletrodoméstico, geralmente o vendedor faz a
seguinte pergunta: Qual é a corrente elétrica da sua casa? Ele agiu
corretamente? Justifique.
QUESTÃO 06
(PUC-RS) A razão entre a carga que flui por uma secção reta de um condutor e
o tempo gasto para essa carga fluir define uma grandeza elétrica chamada:
a) Intensidade da corrente.
b) Resistência.
c) Condutância.
d) Diferença de potencial.
e) Força eletromotriz.
80
QUESTÃO 07
(PUC-RS) Uma corrente elétrica que flui num condutor tem um valor igual a 5A.
Pode-se, então, afirmar que a carga que passa numa secção reta do condutor
é de:
a) 1C em cada 5 s.
b) 5C em cada 5s.
c) 1/5 C em cada 1s.
d) 1C a cada 1s.
e) 1C a cada 1/5s.
QUESTÃO 08
(UFMA) A resistência de um condutor metálico:
a) É diretamente proporcional à área da secção transversal.
b) É inversamente proporcional à área da secção transversal.
c) Independe da área da secção transversal.
d) É inversamente proporcional a seu comprimento.
e) Independe de seu comprimento.
QUESTÃO 09
A tensão elétrica entre os terminais de um resistor R é U e a corrente elétrica
que nele flui é i. A resistência elétrica de R é dada por:
a)
U
i
b)
i
U
c)
U2
i
d )Ui
e)Ui 2
QUESTÃO 10
(UFMS) A potência elétrica dissipada num resistor, com resistência elétrica
constante, é diretamente proporcional:
a) A raiz quadrada da tensão aplicada ao resistor.
b) A tensão aplicada ao resistor.
c) Ao quadrado da tensão aplicada ao resistor.
d) Ao inverso do quadrado da intensidade da corrente elétrica pelo resistor.
e) Ao inverso da intensidade da corrente elétrica pelo resistor.
81
APÊNDICE B: QUESTIONÁRIO BALIZADOR DA APRENDIZAGEM
QUESTIONÁRIO
QUESTÃO 01
Por que quando retiramos uma lâmpada de um “pisca-pisca” geralmente as outras apagam?
Isso acontece também com os equipamentos de uma residência? Explique.
QUESTÃO 02
Em uma instalação elétrica de uma residência são utilizados condutores de área de secção
transversal diferentes. Por que nos chuveiros elétricos a “bitola do fio” é maior do que a dos
fios empregados para as lâmpadas?
QUESTÃO 03
Uma lâmpada usada em Salvador, onde a tensão elétrica é de 220V pode ser usada em
Aracaju, onde a tensão elétrica é 127V. No entanto na situação inversa queima. Este fenômeno
pode ser explicado pelo Efeito Joule?
QUESTÃO 04
(CGA-ADAPTADA) Quando em uma residência vários equipamentos estão em funcionamento é
possível desligar um deles e os demais continuarem em operação normal. Com base nessa
informação, é correto afirmar:
a) A ligação dos equipamentos na rede elétrica dessa residência foi feita através de uma
associação em série;
b) A ligação desses equipamentos na rede elétrica não foi em série pois, a interrupção da
corrente elétrica em um deles acarretaria o desligamento de todos os outros;
c) Os equipamentos estão submetidos a tensões elétricas diferentes;
d) Quanto maior o número de equipamentos ligados maior será a resistência elétrica e,
consequentemente, maior será a corrente elétrica;
e) A corrente elétrica que percorrem os equipamentos é continua.
82
QUESTÃO 05
A grandeza física resistência elétrica é diretamente proporcional e inversamente proporcional:
a) à área da secção transversal e ao comprimento do condutor.
b) à resistividade e ao comprimento do condutor.
c) ao comprimento e à resistividade do condutor.
d) ao comprimento e à área da secção transversal do condutor.
e) à corrente e a força elétrica.
QUESTÃO 06
Numa aula de laboratório, um estudante montou o circuito da figura com quatro
lâmpadas L1, L2, L3 e L4, alimentadas por uma bateria. Durante suas experiências ele
anotou algumas observações que transcreveremos a seguir:
I - Se a lâmpada L1 se queima, todas as outras irão brilhar mais;
II - Se L4 se queima, só L1 e L2 permanecem acesas;
III - Se L2 se queima, só L1 permanece acesa.
IV - Se queimam L2 e L3, as lâmpadas L1 e L4 continuam acesas.
Identifique a alternativa verdadeira:
a) I
b) II
c) II e III
d) II e IV
e) III
83
QUESTÃO 07
(ADAPTADA) No circuito da figura abaixo o fusível F suporta até 1,5 A. Entre os pontos
A e B é aplicada uma diferença de potencial U que cresce a partir de zero podendo
atingir até 200 V.
Durante o aumento da diferença de potencial, o fusível se rompe quando U atinge:
a) 60 V
b) 75 V
c) 90 V
d) 120 V
e) 150 V
QUESTÃO 08
(SESP-ADAPTADA) Um forno elétrico doméstico consiste de uma resistência constante,
para aquecimento, ligada à rede de energia através de uma resistência variável para
controle. A resistência variável é uma barra homogênea de material resistivo, com
contatos fixos nas extremidades e um contato deslizante na parte central.
Para fazer o forno aquecer mais é preciso:
a) Reduzir o valor da resistência variável.
b) Mover o contato deslizante para a esquerda para aumentar a resistência
equivalente do forno.
c) Mover o contato deslizante para a direita para aumentar a resistência equivalente
do forno.
84
d) Mover o contato deslizante para a esquerda para diminuir a resistência equivalente
do forno.
e) Mover o contato deslizante para a direita para diminuir a resistência equivalente do
forno.
QUESTÃO 09
Os fusíveis são dispositivos que têm a finalidade de proteger um equipamento de
variações bruscas de corrente elétrica. Eles são constituídos de materiais de baixo
ponto de fusão, como o estanho, por exemplo, e se fundem quando percorrido por
uma corrente elétrica igual ou maior do que conseguem suportar. A tabela a seguir
apresenta os valores de correntes que cinco diferentes fusíveis podem suportar.
FUSÍVEL
CORRENTE ELÉTRICA (A)
1
1,5
2
2,5
3
5,0
4
7,5
5
10
Considerando que um equipamento com resistência elétrica de 60 Ω seja ligado a uma
rede de 127V, o melhor fusível para protegê-lo de sobrecarga é o de número:
a)
b)
c)
d)
e)
1
2
3
4
5
QUESTÃO 10
O multímetro é um equipamento que tem a finalidade de medir correntes, tensões e
resistências elétricas de um circuito. Desta forma, ele substitui na prática o
amperímetro e o voltímetro.
Com base no funcionamento de um amperímetro e de um voltímetro, podemos
afirmar:
a) A resistência elétrica interna de um amperímetro deve ser muito pequena para
que, quando ligado em paralelo às resistências elétricas de um circuito, não
altere a intensidade da corrente que se deseja aferir.
b) A resistência elétrica interna do amperímetro deve ser muito pequena para
que, quando ligado em série às resistências elétricas de um circuito, não altere
a intensidade da corrente que se deseja aferir.
85
c) A resistência elétrica interna do voltímetro deve ser muito pequena para que,
quando ligado em paralelo às resistências elétricas de um circuito, não altere a
tensão elétrica que se deseja aferir.
d) A resistência elétrica interna do voltímetro deve ser muito pequena para que,
quando ligado em série às resistências elétricas de um circuito, não altere a
tensão elétrica que se deseja aferir.
e) A resistência elétrica interna do voltímetro deve ser muito grande para que,
quando ligado em paralelo às resistências elétricas de um circuito, não altere a
corrente elétrica que se deseja aferir.
86
APÊNDICE C: PRODUTO EDUCACIONAL
O produto educacional originado com essa pesquisa consiste em um Kit
Didático composto de um manual de montagem e um DVD com os vídeos dos
experimentos. Este material foi confeccionado a partir das atividades
desenvolvidas na Oficina de Eletricidade com 12 alunos da terceira série do
Ensino Médio do Colégio de Aplicação da Universidade Federal de Sergipe, em
São Cristovão.
A proposta desse kit é mostrar aos professores e alunos que é possível
ensinar e aprender Física de maneira contextualizada, motivadora e
significativa, utilizando para isto a experimentação, ferramenta fundamental no
processo de ensino e aprendizagem da referida disciplina.
A ideia inicial do produto educacional era a confecção de um manual de
montagem contendo experimentos simples de fenômenos elétricos. Porém,
durante as aulas, um aluno sugeriu que fizéssemos a filmagem de um
experimento. Segundo ele, com as imagens capturadas durante a execução
das atividades, os colegas conseguiriam compreender melhor tais fenômenos.
Desta forma, unimos as duas ideias e criamos um Kit Didático.
Vale ressaltar que com as instruções presentes no Kit, professores e
alunos do ensino médio poderão repetir os experimentos e até aprimorá-los.
Para visualização dos vídeos do DVD basta acessar o endereço
eletrônico: https://www.youtube.com/ e em seguida digitar na “barra de procura”
Experimentação em eletricidade – Prof. Luciano Sedraz. Quanto ao manual de
montagem ficará disponível na biblioteca do Colégio de Aplicação da UFS a
partir da segunda quinzena do mês de julho de 2015.
A seguir as figuras C.1 e C.2 mostram as interfaces do DVD.
87
Figura C.1 – Tela do menu inicial do DVD
Figura C.2 – Tela do menu Experimentos
Como podemos observar nas figuras C.1 e C.2, os menus são
interativos, ou seja, você poderá escolher a opção: iniciar o filme (com essa
ação será exibido completamente o vídeo); experimentos (será exibido
apenas o experimento selecionado) e créditos (aparece a relação dos alunos
participantes da Oficina, os nomes dos idealizadores do projeto, agência
financiadora, trilha sonora tipografia).
88
No inicio de cada experimento é apresentado a lista de materiais (figura
C.3) utilizados nos experimentos. De acordo com a realidade da escola, os
materiais poderão ser substituídos por outros que apresentam propriedades
semelhantes e até mesmo pode-se complementar o kit.
Figura C.3 – Tela do Experimento 01
MANUAL DE MONTAGEM
O manual de montagem do Kit didático contém cinco roteiros para
experimentação em eletricidade. Vale a pena ressaltar que durante a
realização das atividades é necessário que os alunos adotem algumas medidas
de segurança para evitar acidentes. Recomendamos os seguintes cuidados:
usar sempre um calçado fechado; usar luvas de borracha ou couro; não tocar
nos condutores (fios), principalmente nas emendas; durante a montagem do
experimento desligue-o da fonte de alimentação (tomada); não utilizar objetos
metálicos para manipular os materiais do experimento; aguardar as orientações
do professor para cada um dos experimentos; não realizar as atividades com
as mãos ou corpo molhados; não usar adornos (pulseiras, anéis, correntes e
relógios) durante a experimentação.
A seguir, iremos apresentar cada um dos cinco roteiros dos
experimentos realizados pelos alunos na Oficina de Eletricidade.
89
EXPERIMENTO 01: CONDUTORES E ISOLANTES
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores e isolantes; corrente elétrica.
OBJETIVO(S)

Definir condutores e isolantes elétricos;

Classificar alguns materiais como condutores ou isolantes elétricos.
DESCRIÇÃO
A presença de condutores e isolantes de eletricidade é muito comum no
nosso cotidiano. Os primeiros são todos os corpos ou substâncias que
conduzem facilmente a corrente elétrica. Já os isolantes elétricos, pelo fato de
possuírem enormes quantidades de elétrons livres impedem a passagem da
corrente elétrica.
Este experimento tem a finalidade de classificar objetos em condutores
ou isolantes, a partir da observação da passagem da corrente elétrica conforme
a figura C.5.
MATERIAL UTILIZADO:

15 cm de condutor elétrico (1,5mm²);

01 porta-pilhas;

01 pilha de 1,5V;

01 lâmpada de lanterna de 1,5V;

01 fita adesiva;
Objetos auxiliares

Pregos, arame, clips e alfinete (metais);

Réguas e canudos (plásticos);

01 borracha escolar;
90

01 placa de vidro;

01 pedaço de papelão;

01 pedaço de arame de solda;

01 bocal de caneta;

01 pedaço de fita de tecido.
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA

Corte dois pedaços de aproximadamente 7,5cm de condutor (1,5mm²);

Usando o porta-pilhas e a fita adesiva, prenda uma ponta do condutor no
polo positivo e a outra extremidade a rosca da lâmpada;

Prenda a ponta do outro pedaço do condutor no polo negativo e a outra
extremidade no ponto metálico existente na parte inferior da lâmpada.
Dessa forma, ela deverá acender;

Acrescente ao circuito do procedimento anterior um objeto auxiliar da
lista de materiais.
Repita essa operação com todos os objetos e
observe se a lâmpada irá acender.
Figura C.5 – Experimento 01 – Condutores e isolantes
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/
91
SUGESTÕES

Utilizar o simulador condutores e isolantes como ferramenta facilitadora
da aprendizagem. Disponível no endereço eletrônico abaixo:
http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano/eletromagnetismo/index
92
EXPERIMENTO 02: EFEITO JOULE
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores; corrente elétrica e efeito Joule.
OBJETIVO(S):

Observar o efeito Joule;

Identificar as consequências do efeito Joule.
DESCRIÇÃO
Ao encostar os fios na palha de aço, fecha-se um circuito elétrico,
devendo então os elétrons passar pela esponja de aço, devido à força
eletromotriz que os empurra do polo negativo ao positivo. Porém a resistência
da palha de aço é bastante alta, fazendo com que os elétrons se choquem com
os átomos da palha, esquentando-a. No caso da palha de aço, esse aumento
de temperatura é brusco, fazendo com que faísque e possa queimar.
MATERIAL UTILIZADO:

Porta pilhas;

02 pilhas AA;

02 pedaços de condutores de espessura 1mm²;

01 pedaço de palha de aço.
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA
Coloque as pilhas no porta-pilhas obedecendo as polaridades, pegue a
palha de aço, faça um pequeno arco com pequena densidade de fios e fique
esfregando as extremidades a uma distância de aproximadamente um
centímetro (1 cm), até que a palha de aço comece a faiscar conforme a
figura C.6. Por medida de segurança, realize esse experimento num lugar
afastado da rede elétrica e de materiais inflamáveis.
93
Figura C.6 – Experimento 02 – Efeito Joule
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/

http://www.efeitojoule.com/
SUGESTÕES

Discutir com os alunos a relação existente entre o experimento e o
funcionamento do chuveiro elétrico.
94
EXPERIMENTO 03: FRITADOR DE SALSICHAS
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores; corrente elétrica, efeito Joule e resistência
elétrica.
OBJETIVO(S):

Observar o efeito Joule;

Identificar as consequências do efeito Joule.

Montar um circuito elétrico simples;

Verificar a queda de potencial elétrico ao longo da salsicha utilizando
lâmpadas de LED. LED é a sigla para diodos emissores de luz.
DESCRIÇÃO
Neste experimento vamos verificar a passagem da corrente elétrica
através de um condutor iônico. Para isso, vamos utilizar uma salsicha
associada em série com uma lâmpada incandescente. Durante esse processo
observaremos a manifestação do efeito Joule na salsicha, provocando assim
o aquecimento desse alimento. Observe a figura C.7.
MATERIAL UTILIZADO:

2m de condutor elétrico (diâmetro igual a 1,5 mm²);

Uma placa de forro PVC (10 cm x 50 cm);

3 lâmpadas de LED;

Uma salsicha de cachorro quente;

Fita isolante;

1 bocal de lâmpada incandescente;

2 pregos para telha de Eternit;

Lâmpadas incandescentes de 40 W e 60 W.
95
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA

Fixar os dois pregos na placa de PVC, separados por uma
distância de 10cm;

Fixar o bocal na placa de PVC, deixando uma distância de 20cm
dos pregos;

Ligar a extremidade de um pedaço (25 cm) de fio a um dos
pregos e a outra a um dos polos do bocal da lâmpada;

Fixar no outro prego um pedaço (50 cm) de fio;

Fixar no outro polo do bocal da lâmpada um pedaço (50 cm) de
fio;

Prenda a salsicha nos pregos;

Enrosque a lâmpada de 40 W no bocal para fechar o circuito;

Substitua a lâmpada de 40 W por outra de 60 W e verifique o que
acontece;

Coloque as lâmpadas de LED na salsicha.
Figura C.7 – Experimento 03 – Fritador de salsichas
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/

http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/dif_tipos_conducao/
96
SUGESTÕES

Utilizar outros alimentos como, por exemplo, vegetais para verificar o que com
o brilho da Lâmpada.
97
EXPERIMENTO 04: LÂMPADA DE GRAFITE
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores; corrente elétrica, efeito Joule, resistência
elétrica e 2ª Lei de Ohm.
OBJETIVO(S):

Observar o efeito Joule;

Identificar as consequências do efeito Joule.

Construir uma lâmpada utilizando grafite;

Verificar as características da Lei de Ohm.
DESCRIÇÃO
Neste experimento vamos construir uma lâmpada usando grafite. Este
material suporta altas temperaturas, normalmente é usada como matéria prima
para produzir um recipiente em forma de pote chamado de cadinho. Com essa
atividade vamos comprovar a baixa resistência elétrica, ou alta condutividade
da grafite de um lápis. Para isso, vamos fazer passar uma corrente elétrica pelo
pedaço de grafite provocando assim o seu aquecimento devido o efeito joule.
Observe a figura C.8.
MATERIAL UTILIZADO:

Uma fonte de alimentação de 12V ou 08 pilhas D;

2 conectores do tipo jacaré;

Pontas de grafite com espessuras 0,3 mm², 0,5 mm², 0,7 mm² e
0,9 mm².
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA

Fixe os conectores na fonte de alimentação;

Prenda a ponta de grafite nos conectores;
98

Conecte a fonte de alimentação a uma tomada e observe o que
acontece;

Retire a fonte da tomada. Em seguida, por medida de segurança espere
dois minutos e substitua a ponta por outra de espessura diferente;

Substitua as pontas (inteiras) por outras que tenham metade do
comprimento inicial;

Repita os passos anteriores alterando o comprimento e a espessura das
pontas de grafite.
Figura C.8 – Experimento 04 – Lâmpada de grafite
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/

http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/20409.PDF
SUGESTÕES

Utilizar os simuladores da 1ª e 2ª Leis de Ohm como ferramenta
facilitadora da aprendizagem. Disponível no endereço eletrônico abaixo:
https://phet.colorado.edu/pt_BR/

Montar um debate sobre eficiência energética com a finalidade de
discutir a importância do consumo racional de energia elétrica na escola
e nas residências dos alunos.
99
EXPERIMENTO 05: ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores; corrente elétrica, efeito Joule, resistência
elétrica e associação de resistores.
OBJETIVO(S):

Montar circuitos elétricos;

Classificar os circuitos elétricos em série, paralelo e misto;

Identificar as características de cada circuito.
DESCRIÇÃO
Para a construção deste experimento é necessário definir previamente
circuitos elétricos. Um circuito elétrico é um conjunto de aparelhos interligados
eletricamente de forma apropriada. É constituído, pelo menos, por um gerador
elétrico, que fornece a energia, por uma carga (ou receptor), que recebe
energia e por condutores elétricos que interligam os aparelhos. Nessa atividade
o que vai determinar o tipo do circuito (série, paralelo e misto), será a
quantidade de caminhos que a corrente elétrica terá para percorrer.
a figura C.8.
MATERIAL UTILIZADO:

2,5 m de condutor elétrico (1,5 mm²);

01 placa de madeira (10 cm X 80 cm);

06 lâmpadas incandescentes de 60 W;

06 bocais de porcelana para lâmpadas;

01 fita isolante;

01 interruptor simples + tomada;

08 parafusos para madeira;
Observe
100

01 chave de fenda.
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA

Prenda os 6 bocais na placa de madeira utilizando os parafusos
para fixação;

Fixe o interruptor na placa de madeira com auxilio de 2 parafusos;

Instale o condutor entre os bocais (soquetes) e o interruptor,
conforme a figura C.9;

Enrosque as 6 lâmpadas nos bocais;

Instale o interruptor em série a tomada;

Utilize a fita isolante nas emendas para evitar descargas elétricas;

Alimente o circuito conectando-o a uma tomada previamente
escolhida.
Figura C.9 – Experimento 05 – Associação de resistores
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/
101
SUGESTÕES

Utilizar o simulador circuitos elétricos como ferramenta facilitadora da
aprendizagem. Disponível no endereço eletrônico abaixo:
http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano/eletromagnetismo/index