ATIVIDADES EXPERIMENTAIS EM UNIDADES DE ENSINO ... · 4.2.1 Calor ... Mapa conceitual construído...

ATIVIDADES EXPERIMENTAIS EM UNIDADES DE ENSINO

POTENCIALMENTE SIGNIFICATIVAS

Sérgio Henrique de Oliveira Bezerra

Orientadora:

Profa. Dra. Maria Lúcia de Moraes Costa

Co-orientadora:

Profa. Dra. Maria da Conceição Gemaque de Matos

Belém/PA

Setembro de 2016

ii




Orientadora:


Co-orientadora:


Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Ensino de Física, da Universidade

Federal do Pará, no Curso de Mestrado Nacional

Profissional de Ensino de Física (MNPEF – Polo 37),

como parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Mestre em Ensino de Física.

Aprovada por:

___________________________________________

Profa. Dra. Maria Lúcia de Moraes Costa – Orientadora

(MNPEF/UFPA)

___________________________________________

Profa. Dra. Silvana Perez – Membro Interno

(MNPEF/UFPA)

___________________________________________

Prof. Dr. Nelson Studart Filho – Membro Externo

(UFABC)

Belém/PA

Setembro de 2016

iv

“Queremos buscar a verdade, não importa aonde ela

nos leve. Mas para encontrá-la, precisaremos tanto de

imaginação quanto de ceticismo. Não teremos medo

de fazer especulações, mas teremos o cuidado de

distinguir a especulação do fato.”

Carl Sagan

vii

AGRADECIMENTOS

Primeiramente aos meus pais, Regina Bezerra e Sebastião Bezerra, que foram, e são,

os pontos fortes nos quais sempre pude me apoiar, e que desde cedo me incentivaram à

dedicação pelos estudos.

À minha esposa, Fernanda Wariss Bezerra, que sempre esteve ao meu lado, me

ajudando a manter o foco e dando o apoio necessário durante toda a trajetória deste trabalho.

Às minhas irmãs, Reghiane Bezerra e Renata Bezerra, pela confiança e incentivo que

sempre se fizeram presentes em suas palavras.

À minha orientadora Profa. Dra. Maria Lúcia de Moraes Costa e à minha co-

orientadora Profa. Dra. Maria da Conceição Gemaque de Matos, que durante todo o processo

de produção deste trabalho deram valiosas contribuições, sem as quais este não seria possível.

Aos meus alunos, que desde o primeiro momento se mostraram receptivos e

estimulados com as atividades desenvolvidas.

Aos colegas de turma, que durante todo o período de curso, se mostraram prontos a

fazer o que estivesse ao alcance para ajudar.

Aos professores do programa, que sempre foram solícitos e ajudaram com

contribuições, dentro e fora do âmbito de suas disciplinas.

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pelo

apoio financeiro por meio de bolsa de estudo, que tornou possível a execução deste trabalho.

viii

RESUMO




Orientadora:


Co-orientadora:


Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação da Universidade Federal

do Pará no Curso de Mestrado Profissional em Ensino de Física (MNPEF – Polo 37), como

parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.

A preocupação em melhor compreender a sala de aula se reflete no grande número de

trabalhos que apresentam como objetivo a análise de práticas pedagógicas já existentes, assim

como a proposição de novas abordagens. Na presente pesquisa, desenvolvida em uma escola

pública estadual da região metropolitana de Belém/PA, tratamos de analisar como atividades

experimentais podem influenciar a eficácia de sequências didáticas, no contexto do Ensino de

Física. Para entender de maneira satisfatória os processos que ocorrem com os estudantes

durante uma situação de ensino e aprendizagem, usamos a Teoria da Aprendizagem

Significativa, uma vez que esta abordagem tem a capacidade de identificar regularidades no

processo mental de aquisição de informações, e fazer a análise de como esse processo ocorre.

Outro aspecto por nós considerado foram as interações entre professor e estudantes ou entre

estudantes, ocorridas durante as atividades em sala de aula. Isto porque, a partir do

entendimento dessas interações, foi possível compreender como o conhecimento se construiu

socialmente, numa dimensão mais abrangente e para além do indivíduo, numa perspectiva

coletiva. Nosso objetivo foi verificar quais impactos, as atividades experimentais, poderiam

representar durante a execução de uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa

(UEPS). Para tanto, utilizamos como instrumentos de coleta e construção de dados, a

confecção de mapas conceituais, a produção de textos a partir de perguntas abertas e a

anotação de informações em diários de bordo, pois tais instrumentos apresentam

características que se harmonizam com as teorias que dão suporte para esta pesquisa.

Palavras Chave: Atividades Experimentais, Unidades de Ensino Potencialmente

Significativas, Ensino de Física.

ix

ABSTRACT

EXPERIMENTAL ACTIVITIES IN POTENTIALLY MEANINGFUL

TEACHING UNITS


Supervisor:


Co-supervisor:


Abstract of master’s thesis submitted to Programa de Pós-Graduação of Universidade Federal

do Pará in the Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF – Polo 37), in

partial fulfillment of the requirements for the degree Mestre em Ensino de Física.

The concern of better understanding the classroom is reflected in the large number of works

that have as objective analyzing pedagogical practices that already exist, as well as proposing

new approaches. In this research, carried out in a public school in the metropolitan region of

Belém / PA, experimental activities were analyzed as an influence of effectiveness of didactic

sequences in the context of Physical Teaching. In order to understand satisfactorily the

processes that occur with students during a teaching and learning situation, the Theory of

Meaningful Learning was applied, since this approach has the ability to identify regularities in

the mental process of acquiring informations and making analysis of how this process occurs.

Another aspect considered was the interactions between teacher and students or among

students occurred during the activities in the classroom. This is because, from the

understanding of these interactions, it was possible to understand how knowledge is

constructed socially, in a broader dimension and beyond the individual, in a collective

perspective. This work aimed to determine what impacts, experimental activities, could

represent for the implementation of a Potentially Meaningful Teaching Unit (PMTU).

Therefore, preparation of conceptual maps, the production of texts from open questions and

annotation of information in logbooks were used as instruments of collects and construction

of data, as these instruments have characteristics that harmonize with the theories that provide

support for this research.

Keywords: Experimental Activities, Potentially Meaningful Teaching Unit, Physics Teaching.

x

Sumário

Introdução..................................................................................................................................1

Capítulo 1: A Herança de Distintas Comunidades Científicas ............................................4

Capítulo 2: Em Busca de Elementos para Compreender a Sala de Aula ...........................8

2.1 Processos Cognitivos e a Aquisição de Conhecimento pelos Estudantes .....................10

2.2 As Interações Entre os Sujeitos em Sala de Aula ..........................................................16

2.3 Utilização de Sequências Didáticas em Sala de Aula ...................................................20

2.4 Atividades de Laboratório no Ensino de Física .............................................................23

Capítulo 3: Questões Metodológicas para o Desenvolvimento da Pesquisa .....................27

3.1 O Problema de Pesquisa ................................................................................................27

3.2 Objetivos .......................................................................................................................27

3.2. 1 Objetivo Geral ......................................................................................................27

3.2. 2 Objetivos Específicos ...........................................................................................27

3.3 Caracterização do Ambiente Investigado ......................................................................28

3.3.1 A Escola .................................................................................................................28

3.3.2 O grupo de Estudantes ...........................................................................................29

3.3.3 O Laboratório Multidisciplinar de Ciências ..........................................................29

3.4 Abordagem Temática ....................................................................................................31

3.5 Instrumentos de Coleta de Dados ..................................................................................33

3.5.1 Os Mapas Conceituais ...........................................................................................33

3.5.2 A Produção de Textos ............................................................................................35

3.5.3 Suporte de Diários de Bordo .................................................................................36

3.6 Técnicas Usadas para a Análise dos Dados ...................................................................37

3.6.1 Análise dos Mapas Conceituais .............................................................................37

3.6.2 Análise Textual Discursiva ....................................................................................39

Capítulo 4: A Unidade de Ensino Potencialmente Significativa ........................................43

4.1 A Temática Trabalhada .................................................................................................43

4.1.1 Por Que Física Térmica? .......................................................................................43

4.1.2 Por Que Física do Clima? ......................................................................................44

xi

4.2 Conceitos Físicos Abordados na UEPS .........................................................................45

4.2.1 Calor ......................................................................................................................45

4.2.2 Princípio da Conservação da Energia ....................................................................46

4.2.3 Capacidade Térmica ..............................................................................................47

4.2.4 Calor Específico e Quantidade de Calor Sensível .................................................47

4.2.5 Quantidade de Calor Latente .................................................................................47

4.2.6 Relação entre Temperatura e Pressão ....................................................................48

4.3 Conceitos Associados à Física do Clima Abordados na UEPS .....................................49

4.3.1 Umidade Relativa do Ar ........................................................................................46

4.3.2 Pressão Atmosférica ..............................................................................................49

4.3.3 Índice Pluviométrico ..............................................................................................50

4.3.4 Velocidade e Direção do Vento .............................................................................50

4.3.5 Conforto Térmico ..................................................................................................50

4.4 O Planejamento da Sequência Didática .........................................................................52

4.4.1 A Unidade de Ensino Potencialmente Significativa Desenvolvida .......................52

Capítulo 5: A Análise da Sequência Didática ......................................................................59

5.1 A Situação Inicial ..........................................................................................................59

5.2 Experimentos Sobre Processos de Propagação de Calor ...............................................65

5.3 O Experimento sobre Capacidade Térmica e Calor Específico ....................................69

5.4 A Construção dos Aparelhos de uma Estação Meteorológica ......................................73

5.5 Os Mapas Conceituais e a Conclusão da UEPS ............................................................78

Capítulo 6: Conclusões e Perspectivas .................................................................................84

Referências ..............................................................................................................................89

Anexos .....................................................................................................................................93

Apêndice A ............................................................................................................................102

xii

Lista de Figuras

Figura 3.1: Laboratório Multidisciplinar de Ciências ..............................................................30

Figura 3.2: Laboratório Multidisciplinar de Ciências ..............................................................30

Figura 3.3: Mapa conceitual construído por um estudante ......................................................34

Figura 4.1: Representação esquemática da transferência de calor entre dois corpos ...............46

Figura 4.2: Diagrama de fases da água, onde T é o ponto tríplice ...........................................48

Figura 4.3: Diagrama do conforto térmico para Humanos ......................................................51

Figura 4.4: Balão cheio apenas com ar ....................................................................................54

Figura 4.5: Balão cheio com ar e água .....................................................................................54

Figura 4.6: Termômetros próximos à lâmpada incandescente .................................................54

Figura 4.7: Leite sendo depositado no fundo do béquer com água ..........................................55

Figura 4.8: Béquer sendo aquecido pela chama da vela ..........................................................55

Figura 4.9: Aparato montado para o estudo da relação entre temperatura e pressão ...............57

Figura 5.1: Estudantes fazendo anotações após a execução do experimento ..........................65

Figura 5.2: Realização do experimento com balão (bexiga), água e vela ................................67

Figura 5.3: Realização do experimento com calorímetros de baixo custo ...............................69

Figura 5.4: Materiais usados para a construção dos calorímetros de baixo custo ...................71

Figura 5.5: Parte dos aparelhos de monitoramento climático construído pelas equipes ..........74

Figura 5.6: Termômetros construídos com materiais alternativos ...........................................76

Figura 5.7: Equipe apresentando os resultados finais de seu trabalho .....................................77

Figura 5.8: Mapa conceitual construído pelo estudante E24T1 ...............................................79



xiii

Lista de Tabelas

Tabela 5.1: Categorias referentes à situação inicial .................................................................61

Tabela 5.2: Categorias referentes aos mapas conceituais ........................................................79

______________Atividades Experimentais em Unidades de Ensino Potencialmente Significativas

1

Introdução

O aumento da produção de trabalhos na área de ensino de física pode ser relacionado

ao crescimento do número de pesquisadores que se dedicam, entre outras coisas, a estudar a

dinâmica da sala de aula e as abordagens metodológicas que ali podem ser empregadas. Isto

tem levado a um volume crescente de publicações (livros, periódicos impressos e digitais) nas

áreas voltadas à Educação e ao Ensino. (Comissão Pesquisa em Ensino de Física – PEF).

Este esforço em compreender a sala de aula também pode ser percebido no número

de trabalhos que se apresentam com o objetivo de analisar práticas pedagógicas já existentes,

assim como a proposição de novas abordagens partindo de releituras e apoiadas em novas

teorias. Isto nos indica a tendência de um novo olhar para a sala de aula que pode ser expresso

em trabalhos como Delizoicov e Angotti (1992), Carvalho (1998), Tomazello et al. (2000),

Moraes et al. (2004), dentre outros.

Dentre as teorias que ganharam destaque na segunda metade do século XX e que só

mais recentemente tem sido trabalhada de maneira mais intensa no contesto do ensino,

sobretudo no Brasil, podemos citar a teoria da Aprendizagem Significativa (MOREIRA,

2014). Esta teoria busca descrever como ocorrem os processos de assimilação e retenção

significativa de determinados conhecimentos pela estrutura cognitiva dos indivíduos

(AUSUBEL, 2003).

Como as análises feitas por esta teoria estão relacionadas à estrutura interna e

individual do aprendiz, em situações que se pretende analisar grupos de pessoas – como uma

sala de aula –, é interessante utilizarmos, de forma auxiliar, elementos teóricos que nos

permitam observar como as interações sociais interferem em situações de ensino e

aprendizagem. Igualmente importante é a diversificação de abordagens metodológicas

empregadas durante as aulas, já que a teoria da Aprendizagem Significativa nos mostra que o


2

campo cognitivo de cada indivíduo é único e o uso de diferentes formas de trabalho

potencializa atingirmos um número maior de estudantes (MOREIRA, 2014).

Neste contexto, o trabalho aqui desenvolvido busca relacionar elementos desta teoria

a uma metodologia há muito utilizada, e muitas vezes superestimada nas aulas de ciências,

que vem a ser a Experimentação na sala de aula.

Sendo assim, o capítulo 1 desta dissertação intitulado, A Herança de Distintas

Comunidades Científicas, será destinado à apresentação da minha trajetória docente. Nele

buscarei descrever de forma breve os principais momentos da minha formação inicial durante

a graduação em física, assim como irei expor os primeiros passos, já como profissional, que

possibilitaram a tomada de decisão referente à escolha da temática desenvolvida durante a

execução deste trabalho.

No capítulo 2 que tem como título, Em Busca de Elementos para Compreender a

Sala de Aula, farei a discussão dos fundamentos teóricos que serviram como suporte deste

trabalho. Serão apresentados os principais conceitos da teoria da Aprendizagem Significativa

de David Ausubel, pilar teórico central desta pesquisa, buscando relacioná-los ao contexto em

que serão empregados nos capítulos subsequentes. Alguns elementos da abordagem sócio-

histórica de Lev S. Vigotski também serão apresentados e discutidos, uma vez que tais

conceitos desempenharam um papel auxiliar na análise dos dados.

Como este trabalho foi desenvolvido durante a aplicação de uma sequência didática,

ainda no capítulo 2 irei abordar as características principais desta metodologia, apresentando

de maneira mais detalhada as chamadas sequências didáticas conhecidas como Unidade de

Ensino Potencialmente Significativas – UEPS. Como estas sequências foram por mim

utilizadas num contexto de ensino e aprendizagem em que se privilegiou a inserção de

atividades experimentais, serão discutidas as diferentes formas em que podemos a

experimentação em ambientes escolares.

Posteriormente, já no capítulo 3 que tem como título, Questões Metodológicas para

o Desenvolvimento da Pesquisa, são apresentados os objetivos (geral e específicos) deste

trabalho, assim como o problema de pesquisa que se buscou investigar. Outros elementos de

natureza metodológica também se encontram neste capítulo, como informações acerca do

ambiente investigado; apresentação dos instrumentos utilizados para coleta de dados e; as

técnicas usadas para a análise dos dados.


3

No capítulo seguinte, A Unidade de Ensino Potencialmente Significativa, busquei

justificar o motivo de se utilizar as UEPS, mais especificamente, os motivos que levaram à

escolha do tema (Física Térmica) usado ao longo da sequência de ensino. Foram abordados de

maneira sucinta os principais conceitos sobre Física Térmica e Física do Clima discutidos

com os estudantes durante todo o desenvolvimento da sequência, e por fim, apresentada de

maneira detalhada, aula a aula, a UEPS implementada, explicitando os objetivos de cada

atividade desenvolvida.

No capítulo 5, A Análise da Sequência Didática, que teve como propósito apresentar

à análise dos materiais coletados ao longo de todo o processo, foram utilizadas as ferramentas

de análise descritas no capítulo 3 para que, partindo dos materiais produzidos e coletados

junto aos estudantes, fosse possível o exame da sequência didática de conjunto.

Posteriormente, no último capítulo, foram feitas as conclusões do trabalho e

apontadas algumas perspectivas futuras que podem ser desenvolvidas partindo do que aqui foi

apresentado.

É importante destacar que, como este trabalho é uma produção desenvolvida durante

um curso de mestrado profissional, após o texto regular da dissertação, se encontra um

apêndice que trás o produto educacional produzido a partir das atividades desenvolvidas. Tal

produto consiste em um texto de apoio para professores da educação básica, mais

especificamente àqueles que trabalham com a disciplina Física no ensino médio, que busca

dar orientações de como desenvolverem em suas aulas atividades semelhantes a aqui

apresentada. Este texto de apoio, chamado Atividades Experimentais em Sequências Didáticas

de Física, apresenta algumas discussões de caráter teórico, mas principalmente orientações

práticas, com rico acervo de roteiros experimentais e outras informações para os professores,

que os ajudarão a planejar e executar seus próprios experimentos durantes as aulas.


4

Capítulo 1

A Herança de Distintas Comunidades Científicas

Para compreender os possíveis acertos, erros e tomadas de decisão ocorridas no

percurso da elaboração/execução do presente trabalho, acredito ser conveniente apresentar

alguns elementos de caráter histórico-contextuais que remontam meus primeiros passos dados

na carreira acadêmica, e que também caracterizo como responsáveis pela minha leitura de

mundo, concepção de Ciência e que, consequentemente, permeia todo o meu fazer científico,

assim como constitui minha identidade enquanto professor de Física.

Ao ingressar em 2000 na Universidade Federal do Pará (UFPA), no curso de

Bacharelado em Física, cheguei nesta instituição com a expectativa de que o referido curso

daria as respostas que desde o início da adolescência perseguia, fruto do meu interesse pelas

Ciências, que desde as últimas séries do ensino fundamental, ganharam a minha predileção no

tocante às disciplinas escolares. As dúvidas consistiam basicamente de pequenas curiosidades

acerca do mecanismo de funcionamento de fenômenos da natureza, que foram geradas neste

que considero um dos momentos mais frutíferos e importantes de minha vida escolar.

Em pouco tempo de curso já começava a perceber que, não só a maioria de minhas

dúvidas iniciais não desapareciam, como uma série de outras surgiam quase que

quotidianamente. A princípio poderíamos considerar este processo muito interessante, porém

o que me trazia bastante angustia naquele momento, e que cada vez iria tomando maiores

dimensões, era a dificuldade de conseguir ver no que eu estava estudando, por mais que me

esforçasse, uma ligação com a realidade, com a natureza, visto o alto grau de abstração da

maioria das disciplinas do curso de Física.

Apesar desta situação, em momento algum pensei na possibilidade de abandonar o

curso, percebendo em pouco tempo que não era o único a viver este dilema. Talvez aí esteja


5

um dos motivos do grande índice de evasão existente no curso de Física e que infelizmente

não parece algo exclusivo deste curso.

Já cursando o terceiro semestre, vim a fazer parte de um grupo de pesquisa na área de

Teoria Quântica de Campos e considero este momento como um marco, pois foi a

oportunidade que tive de conhecer de perto a dinâmica de pesquisas desenvolvidas em Física

teórica. Esta experiência me fez perceber que, apesar do interesse em fazer pesquisa, a aérea

de meu maior interesse naquele momento era outra, a saber, o Ensino de Física, o que fez com

que eu tomasse a decisão de mudar para o curso de Licenciatura em Física.

Julgo importante ressaltar que até este momento, devido a um claro direcionamento

técnico então existente no curso, tanto de Licenciatura quanto de Bacharelado, as

pouquíssimas leituras as quais tinha tido acesso relacionadas com questões referentes à

epistemologia das Ciências, mesmo que de forma bastante superficial, adivinham

principalmente das influências extracurriculares, como conversas de corredor com os

professores e colegas da universidade.

Os dois eixos paralelos e bem definidos existentes até então na grade curricular do

curso de Licenciatura em Física, a saber, o das disciplinas de ‘física’ e o das disciplinas

‘pedagógicas’ como eram/são chamadas, aliados com o modelo três-mais-um (três anos de

disciplinas específicas e um de disciplinas pedagógicas), que tem sua origem na década de 30

e perduram até hoje, tornavam mínimas as diferenças entre o curso de Licenciatura e o de

Bacharelado em Física, e passavam a falsa ideia de que para ser um bom professor é

suficiente que se tenha o máximo de conhecimento das disciplinas de Física (SCHNETZLER,

2000).

Este fato por algumas vezes me fez refletir sobre o acerto ou não de minha decisão

quanto à migração de um curso para o outro, reflexão que ganhava força principalmente

quando a possibilidade do desenvolvimento de pesquisas científicas – algo que a muito me

atraía – parecia cada vez mais distante, haja vista a clara atribuição que corriqueira e

erroneamente vemos quanto às carreiras de licenciado – os que dão aula – e bacharel – os que

fazem pesquisa.

Alguns meses após ter trocado de curso, tive conhecimento da existência do Clube de

Ciências da UFPA (CCIUFPA), projeto de extensão da UFPA que visa, através de aulas

organizadas por grupos interdisciplinares de professores-estagiários, trabalhar diferentes


6

metodologias de ensino de ciências com alunos do ensino fundamental e médio. No começo

de 2003, já tendo uma noção do funcionamento interno deste projeto, nele ingressei após ter

feito um curso de capacitação onde pude conhecer alguns autores que trabalham na área de

Educação em Ciências e, devido à filosofia de trabalho do referido projeto, pude ter contato

com metodologias de ensino que eu classificaria como não-convencionais. Vim a integrar

uma equipe de professores-estagiários, que era composta, além de mim, por mais dois

graduandos do curso de Química e uma graduanda do curso de Biologia, equipe esta que era

responsável por planejar e executar as aulas em uma turma de alunos de 7ª e 8ª séries do

ensino fundamental.

Com isso foi possível pela primeira vez desde meu ingresso na universidade, a partir

de situações concretas, ter a noção da complexidade de trabalhar em um espaço educacional;

observar suas contradições; perceber a importância da argumentação e da interação no

processo de ensino-aprendizagem; encarar as dificuldades e as particularidades,

principalmente as existentes em um espaço não-formal; assim como responder para eu mesmo

se esta nova carreira era a que eu, de fato, queria seguir. Foi justamente este trabalho

desenvolvido no CCIUFPA e os resultados alcançados com ele, que me motivaram a

continuar a trabalhar e pesquisar sobre as possíveis contribuições que espaços não-formais,

assim como, as metodologias diferenciadas que geralmente são trabalhadas nestes espaços,

podem proporcionar ao processo educacional.

Em meados de 2007, já licenciado em Física, entrei para a rede pública estadual de

ensino do Pará. Em poucos meses fui convidado a coordenar o Laboratório Multidisciplinar

de Ciências (LMC) de uma das escolas onde trabalhava (e ainda trabalho) como professor de

Física. Após um breve período de organização dos materiais, catalogação e manutenção de

equipamentos existentes no LMC, comecei a desenvolver atividades nesse espaço. Neste

momento comecei a colocar em prática parte do que havia aprendido no CCIUFPA em

relação às atividades experimentais e projetos de investigação em ciências com alunos do

ensino fundamental e médio.

A principal contribuição que a minha vivência no LMC desde então me possibilitou,

foi enxergar não só a Educação em Ciências como uma área científica, mas perceber a sala de

aula e o laboratório didático como espaços muito ricos e propícios à campo de investigação, e

portanto, passível de construção de conhecimentos e contribuição para a comunidade

científica e escolar.


7

Partindo da ideia de que todo trabalho científico, na área do Ensino de Ciências, deve

se propor a entender um dado fenômeno e, se possível, sugerir possíveis soluções para

problemas identificados, é que me proponho a entender como o trabalho com atividades

práticas, com o apoio do laboratório didático, pode auxiliar a aquisição de Aprendizagem

Significativa de conceitos de Ciências, mais especificamente aqueles associados à Física.

Esta ideia surge do incômodo de perceber a subutilização desses espaços

(Laboratórios Multidisciplinares de Ciências) encontrados em várias escolas públicas

estaduais do Pará. Como parte da inquietação que levou à produção deste trabalho está

relacionada com o pouco ou nenhum uso dos laboratórios, ou a sua utilização de maneira

pouco produtiva, é que proponho estudar métodos baseados na teoria da Aprendizagem

Significativa para o desenvolvimento de sequências de ensino nesses espaços.

No capítulo seguinte, apresentarei as teorias que darão suporte a esta pesquisa,

destacando suas principais ideias, que serão usadas ao longo do estudo. Utilizarei a escrita

focada na 1ª pessoa do plural, por entender que no decorrer do texto as ideias que serão por

mim construídas, sempre terão diferentes influências teóricas.


8

Capítulo 2

Em Busca de Elementos para Compreender a Sala de Aula

Podemos perceber o crescimento do número de pesquisadores que se dedicam a

estudar a dinâmica da sala de aula na atualidade. Isto pode ser identificado pelo volume

crescente de publicações (livros, periódicos impressos e digitais) nas áreas voltadas à

Educação e ao Ensino (Comissão Pesquisa em Ensino de Física – PEF).

A preocupação em melhor compreender a sala de aula também se reflete no número

de trabalhos que se apresentam como objetivo de analisar práticas pedagógicas já existentes,

assim como a proposição de novas abordagens partindo de releituras e apoiadas em novas

teorias. Como referência desses trabalhos podemos citar Delizoicov e Angotti (1992),

Carvalho (1998), Tomazello et al. (2000), Moraes et al. (2004), dentre outros. Este aumento

de produção pode ser interpretado como uma nova maneira de entender a sala de aula.

Na busca de evidenciar os aspectos que dão sustentação ao surgimento dessas novas

abordagens, é possível identificarmos dois pontos fundamentais: primeiramente destacamos

as fortes críticas às pedagogias consideradas conservadoras (como o escolanovismo e o

tecnicismo) e aos modelos de ensino por elas fundamentado; não menos importante e

intimamente ligado ao aspecto anterior, observamos o aparecimento de vivências de novas

práticas pedagógicas orientadas por novos pressupostos de aprendizagem, na tentativa de

romper com os já estabelecidos (DAMAZIO, 1997).

Ainda que tenhamos uma diversidade de matrizes teóricas servindo como referência

para tais estudos, é possível identificar que um dos pontos em comum às diferentes linhas de

pensamento é a admissão da complexidade dos processos que se desenvolvem nos ambientes

escolares. Tais pesquisas trazem como foco a formação de professores; processos de ensino

aprendizagem; a interação entre os atores escolares; práticas pedagógicas inovadoras; entre


9

outros. Porém, a grande maioria tem como base as teorias que se enquadram no campo

cognitivistas/construtivista (MOREIRA, 1997).

As teorias pertencentes a este campo começaram a ganhar força na década de 60 na

Europa e principalmente nos Estados Unidos, com o questionamento do modelo de formação

dos estudantes baseada em teorias do campo comportamentalista/behaviorista. Com o

lançamento do primeiro satélite artificial, o Sputinik, pela União Soviética em 1957, as

potências ocidentais foram obrigadas a se debruçar sobre a formação científica de seus

indivíduos, não demorando aparecer os que defendiam que a formação deveria ser feita sobre

novas bases. Foi então que os processos de discussão acerca da formação científica (ensino

das ciências em geral) começaram a ganhar destaque.

A justificativa desse empreendimento baseava-se na ideia de que a formação

de uma elite que garantisse a hegemonia norte-americana na conquista do

espaço dependia, em boa parte, de uma escola secundária em que os cursos

das Ciências identificassem e incentivassem jovens talentos a seguir

carreiras científicas. (KRASILCHIC, 2000, p. 85).

A efervescência de ideias do pós-guerra, o embate entre essas duas correntes de

pensamento (comportamentalismo x cognitivismo) e os fatos históricos nesse conturbado

período, tem relação direta com o que observamos no modelo educacional hoje adotado em

nossas escolas.

Num primeiro momento, as mudanças almejadas ficaram a cargo daqueles que

historicamente eram vistos como a vanguarda da produção científica (renomados

cientistas/pesquisadores acadêmicos). Foram produzidos então os planos de ação que

deveriam ser implementados nas escolas secundárias. Esse movimento que nasce nos Estados

Unidos, tem sua versão no Brasil e não demora a ser propagandeado como um método

eficiente de ensinar ciências. Como resultado, foi produzida literatura especializada para

diferentes disciplinas científicas, no caso da Física, o PSSC (Physical Science Study

Committee).

Com a ideia de que o Ensino de Ciências deveria ser orientado à formação de

pequenos cientistas, não demorou a se destacar o papel central da experimentação nesta visão.

Nascia assim o mito que resiste ainda hoje no ideário de muitos profissionais da educação, de

que o método experimental no Ensino de Ciências é sinônimo de excelência na educação

científica.


10

Os alunos investigam os fenômenos físicos, ao invés de, simplesmente,

verificarem as conclusões conhecidas. Ao realizar experiências cujo

resultado, de antemão, lhe é desconhecido, fica o aluno tomado por uma

sensação de participação pessoal nas descobertas científicas. (PSSC, 1963, p.

213).

Essa ideia, e a própria metodologia proposta pelos planos elaborados pelos cientistas,

ainda guardava muito da visão behaviorista de ensino, estimulando o ensino por repetição,

mostrando assim, que as mudanças tendem a ocorrer de forma lenta, complexa e não linear

(KRASILCHIC, 2000).

Foi necessária a formação de uma nova geração de profissionais, especializados em

Ensino de Ciências, para que essa visão começasse a ser superada. Num primeiro momento o

prestígio de grandes cientistas continuou falando mais alto que as ideias dos novos

profissionais, porém, aos poucos foi possível o desenvolvimento e, mais recentemente, a

consolidação da área de ensino de ciências, produzida por profissionais formados para esse

fim.

2.1. Processos Cognitivos e a Aquisição de Conhecimento pelos

Estudantes

Para entendermos de maneira satisfatória os processos que ocorrem com os

estudantes durante uma situação de ensino e aprendizagem, se faz necessário utilizarmos uma

teoria que descreva o uso e armazenamento de informações, assim como a compreensão e

transformação de conceitos envolvidos na cognição do indivíduo acontece. Desta forma,

optaremos em usar uma abordagem teórica que tenha filiação na corrente cognitivista, mais

especificamente, a Teoria da Aprendizagem Significativa (AUSUBEL, 2003), por entender

que esta abordagem tem a capacidade de identificar regularidades no processo mental de

aquisição de informações e fazer a análise de como esse processo ocorre.

A teoria da Aprendizagem Significativa busca descrever, de maneira ampla, como

ocorrem os processos de assimilação e retenção significativa de determinados conhecimentos

pela estrutura cognitiva dos indivíduos (AUSUBEL, 2003).

No ambiente escolar, a aprendizagem significativa pode ser entendida como o

processo no qual um conhecimento novo se vincula de forma não arbitrária e substantiva

(não-literal) à estrutura cognitiva do estudante. Não arbitraria, pois o novo conhecimento não


11

se relaciona com qualquer conhecimento previamente existente no campo cognitivo do

estudante, mas com aqueles que são especificamente relevantes. Substantiva, pois se refere à

substância/essência do conhecimento trabalhado, e não necessariamente às palavras usadas

para expressá-los (não-literal) (MOREIRA; CABALLERO; RODRÍGUEZ, 1997).

Para que este tipo de aprendizagem seja concretizado também é necessária a

apresentação de um material potencialmente significativo. É considerado material

potencialmente significativo o conjunto de informações que encontre na estrutura cognitiva do

estudante ideias âncoras, os chamados subsunçores, com as quais seja possível se relacionar o

novo conhecimento. Desta forma, só podemos falar em material potencialmente significativo

num contexto individual, já que o campo cognitivo de uma pessoa é sempre único

(MOREIRA, 2006).

Tomando como referência Moreira (2006), no contexto deste trabalho, trazemos

como sujeitos na pesquisa estudantes do 2º ano do ensino médio, e como ponto de partida, o

contato prévio da turma com o conceito de energia, normalmente abordado nos conteúdos

trabalhados no 1º ano do ensino médio. Este possível conhecimento prévio pode ser usado

como subsunçor para a aprendizagem do conceito de calor, já que ao apresentá-lo como uma

forma de energia, esse novo conceito irá se conectar a outros já existentes na estrutura

cognitiva do estudante e isto, possivelmente, ocorrerá segundo algumas relações que para o

indivíduo parecem lógicas.

Mesmo admitindo o pluralismo observado em grupos de estudantes da mesma série,

com faixa etária e condições socioeconômicas semelhantes, independente da escola a ser

analisada, assumiremos que, ao se trabalhar com este tipo de abordagem no ambiente escolar,

o processo de seriação normalmente adotado pelas escolas traga critérios que façam o

agrupamento de estudantes terem certo grau de semelhança acerca dos conhecimentos

específicos presentes em seus campos cognitivos. Desta forma, em alguns casos,

empregaremos o termo potencialmente significativo em situações que envolvam grupos de

estudantes, assumindo o risco de perda parcial de precisão na aplicação do termo em questão.

Nestas situações teremos um grupo de indivíduos previamente selecionados (estudantes de

uma determinada série).

Diferentemente do processo de aprendizagem significativa, os processos de

aprendizagem por memorização, que acontecem de maneira naturalmente recorrente, têm


12

como característica à relação de novos conhecimentos com os já existentes na estrutura

cognitiva do aprendiz de forma arbitrária e literal.

Visto que, por exemplo, os membros de estímulo e de resposta específicos

de um determinado par de adjetivos, numa aprendizagem de associação de

pares, estão ligados de uma forma puramente arbitrária, não existe base

possível para relacionar de modo não arbitrário a tarefa de aprendizagem à

estrutura cognitiva de alguém e o aprendiz deve também lembrar-se

literalmente da resposta para cada palavra de estímulo (não pode utilizar

sinônimos). (AUSUBEL, 2003, p. 4)

Como implicação direta deste processo, percebemos a vulnerabilidade dos

conhecimentos recém-aprendidos à materiais semelhantes, ou seja, quando um aluno aprende

algum conceito por memorização, ele tende a confundi-lo com outros conceitos com mais

facilidade, pois em sua estrutura cognitiva este se apresenta como uma palavra a qual o

significado não tem relação com uma estrutura mais geral. Além disso, os conhecimentos

relacionados à memorização tendem a ficar retidos na estrutura cognitiva por curtos períodos

de tempo (AUSUBEL, 2003).

Vale lembrar que as aprendizagens por memorização e significativa não são

necessariamente dicotômicas e em muitos casos apresentam-se de forma complementar, sendo

difícil definir a fronteira do contínuo memorização-significativo (AUSUBEL, 2003).

É possível identificar três tipos de aprendizagem significativa: representacional,

conceitual e proposicional (MOREIRA, 2014).

A aprendizagem representacional, associada à atribuição de nomes, ocorre quando o

significado dos símbolos arbitrários se equipara ao objeto em si, também podendo ocorrer

com acontecimentos. Esta forma de aprendizagem significativa é a que mais se assemelha à

aprendizagem mecânica.

A aprendizagem conceitual, que tem um aspecto mais amplo do que a

representacional, refere-se a atributos específicos que podem designar um grupo de objetos,

situações ou propriedades. Podemos identificar dois métodos para este tipo de aprendizagem:

a formação conceitual, que está associada à aquisição de conceitos através de experiências

diretas, é normalmente associada à crianças pequenas; a assimilação conceitual, que ocorre

quando o indivíduo já dispõe de um vocabulário rico, permite que a aquisição de novos

conceitos seja feita pela combinação dos já existentes em sua estrutura cognitiva. Esta é a

forma dominante de aprendizagem conceitual em crianças na idade escolar e adultos.


13

Destacamos o caráter abstrato que carrega todos os tipos de conceitos, em especial os

conceitos científicos, por se tratarem de atributos comuns a uma determinada categoria de

objetos, fenômenos ou propriedades.

A última forma de aprendizagem significativa é a proposicional. Com grau de

complexidade mais elevado, refere-se à aquisição de uma ideia, podendo ser composta de

várias palavras, que só tem sentido se analisada em sua totalidade. Ela pode entrar no campo

cognitivo do indivíduo de forma subordinada à ideias que ele já apresenta (de forma a

completar ou estender uma informação já disponível, como um exemplo); pode entrar de

forma subordinante, ou seja, como uma ideia mais generalista e que irá servir para organizar

ideias previamente existentes; ou de forma combinatória, quando utiliza ideias disponíveis na

estrutura cognitiva, mas não necessariamente acima ou abaixo na organização hierárquica

frente a essas ideias.

Durante a apresentação do conceito de calor, caso o estudante exiba o entendimento

mais geral da ideia de energia, enquanto quantidade associada a situações que apresentem

algum tipo de mudança (transformação), o subsunçor irá potencializar a aprendizagem

subordinada, uma vez que o conceito de calor é um caso específico da ideia mais geral de

energia. Se ele tiver em seu campo cognitivo a ideia de energia associada às diferentes formas

vistas no ano letivo anterior (energia cinética, energia potencial gravitacional e energia

potencial elástica), o subsunçor auxiliará na aprendizagem significativa combinatória, uma

vez que o novo conceito não é hierarquicamente mais abrangente que outras formas de

energia. Mas se a ideia mais geral for aprendida com base em situações específicas, teremos

um exemplo de aprendizagem subordinante ou superordenada.

É fundamental reconhecer que este processo de aprendizagem significativa, diferente

da aprendizagem mecânica, não estabelece entre o novo conhecimento e os já existentes uma

relação simples de adição. Ao contrário, tanto o conhecimento recém-adquirido pelo aluno

quanto os já presentes em seu campo cognitivo tendem a interagir de forma complexa durante

o processo de assimilação, fazendo com que ambos sofram modificações, ou até fusões.

O processo de assimilação pode ser melhor entendido a partir do esquema abaixo:

Nova informação Subsunçor Produto da interação

a A a’A’


14

Inicialmente uma nova informação potencialmente significativa a é apresentada ao

indivíduo. Essa informação tenderá se relacionar com um subsunçor A pré-existente, e a

interação entre eles produzirá modificações em ambos, o que apresentará como produto a’A’.

No transcorrer do tempo ocorrerá um segundo estágio do processo de assimilação em

que os componentes antes dissociáveis a e A, passarão a figurar como uma nova unidade A’

com elementos residuais dos que lhe deram origem, porém com a retenção do que para o

indivíduo é essencial na relação entre eles. Este estágio conhecido como assimilação

obliteradora tem como características o abandono (esquecimento) de informações

desnecessárias (tendência de assimilação do que é o mais importante da informação);

indissociabilidade entre os conceitos inicialmente apresentados e; a formação de um novo

subsunçor A’.

É possível identificar na Teoria da Aprendizagem Significativa dois princípios

programáticos, a saber, diferenciação progressiva e reconciliação integrativa (MOREIRA,

2014).

Diferenciação progressiva se relaciona mais especificamente à aprendizagem

significativa subordinada. Ela trata da diferenciação sofrida por conceitos subsunçores toda

vez que este é mobilizado para a assimilação de um conceito novo, o que progressivamente

faz com que o subsunçor se diferencie do que ele era antes da sequência de várias interações

com conceitos novos (MOREIRA, 2014).

Ao abordarmos em sala de aula o conceito de temperatura, podemos buscar como

subsunçor a ideia que o estudante geralmente apresenta sobre os conceitos quente e frio. Caso

o estudante ainda não tenha discutido de maneira formal estes dois últimos conceitos,

provavelmente eles estarão relacionados às sensações térmicas vivenciadas pelo indivíduo, a

partir dos seus órgãos dos sentidos, ao longo de sua vida. Ao se deparar com o conceito

formal de temperatura, eles poderão sofrer mudanças sucessivas incorporando significados

que sejam lógicos para o estudante e passarão a um maior grau de abrangência e

complexidade.

Produto da interação Novo subsunçor

a’A’ A’


15

É importante destacar que o termo progressiva não deve ser confundido com linear,

pois, o conjunto de sucessivas transformações pode produzir como resultado um conceito

subsunçor que é essencialmente diferente daquele que lhe deu origem, e a profundidade dessa

diferença não pode ser relacionada com a quantidade de interações que o subsunçor sofreu, ou

seja, um subsunçor mais elaborado não é necessariamente aquele mais antigo e que tenha

passado por um número maior de interações. Isso revela uma interação dialética entre os

conceitos novos e os já existentes no campo cognitivo do indivíduo, no sentido de que, num

mesmo processo, os conceitos mudam, o outro e a si mesmo, produzindo como resultado a

síntese proveniente da assimilação obliteradora (MOREIRA, 2014).

A reconciliação integrativa, por sua vez, está relacionada principalmente à

aprendizagem significativa subordinante e combinatória. Trata-se da reorganização das

informações assimiladas pelo indivíduo, o que pode gerar novos conceitos. Durante a

reorganização das novas informações, o indivíduo tende a acomodá-las de forma que

interajam de maneira lógica com informações mais generalizantes. Esse processo é

fundamental para apontar relações entre ideias, reconciliar discrepâncias e apontar

similaridades entre conceitos existentes no campo cognitivo do indivíduo (MOREIRA, 2014).

Neste contexto, embora aparentemente a teoria molecular (ideia de que toda matéria

é composta por átomos e moléculas) pareça mais simples, este conceito é muito mais

abrangente do que a ideia de temperatura, quente e frio, logo, caso esta teoria seja

apresentada ao estudante após ele ter aprendido esses três conceitos, eles ganharão um novo

significado e, possivelmente, serão mais facilmente percebidos como ideias relacionadas e

logicamente subordinadas à teoria molecular.

Ausubel parte de duas hipóteses, de que é mais fácil aprender algo mais geral e

posteriormente, de maneira paulatina, ir discutindo informações (aplicações) específicas desse

conceito e; a organização de uma disciplina se faz de forma hierárquica no campo cognitivo

do aluno, o que facilitaria a incorporação primeiro de ideias mais gerais e posteriormente a

incorporação de conceitos menos inclusivos e mais diferenciados. O que, no exemplo em

questão, significaria optar pela apresentação da teoria molecular no início da sequência, para

que em seguida fossem discutidos conceitos hierarquicamente menos abrangentes.


16

2.2. As Interações Entre os Sujeitos em Sala de Aula

Outro aspecto igualmente relevante a ser discutido são as interações entre professor e

estudante ou entre estudantes, ocorrida durante as atividades em sala de aula. Isto porque a

partir do entendimento dessas interações é possível compreender como o conhecimento se

constrói socialmente, numa dimensão mais abrangente e para além do indivíduo, numa

perspectiva coletiva. Desta forma utilizaremos como base de nosso estudo as ideia propostas

por Vigotski para tal discussão.

O psicólogo Lev S. Vigotski apresentou significativas contribuições para os estudos

sobre o papel do diálogo e da mediação na construção de conhecimento, no processo de

ensino-aprendizagem e as diferentes interações entre sujeitos, partindo da ideia de que a

atividade cognitiva é intersubjetiva e discursiva (Fontana, 2000). Considerava que a ação do

sujeito sobre o objeto é mediada socialmente, por outros sujeitos e pelos signos.

É interessante precisar o conceito de signo para a abordagem de Vigotski, chamada

de sociocultural ou sócio-histórica, no que tange sua relação com formas especificamente

humanas de interação. Segundo Vigotski (2007), a premissa de correntes psicológicas que

consideravam a criança como um “adulto em miniatura”, com todas as capacidades já

presentes, esperando apenas o momento de sua maturação, por muitos anos impediu que

estudos detalhados fossem desenvolvidos para que se pudesse compreender o uso de signos

pelos humanos, o que inevitavelmente influenciou a percepção que até então se tinha sobre a

fala.

Ainda de acordo com Vigotski (2007):

O momento de maior significado no curso do desenvolvimento intelectual,

que dá origem às formas puramente humanas de inteligência prática e

abstrata, acontece quando a fala e a atividade prática, então duas linhas

completamente independentes de desenvolvimento, convergem. (p. 27).

A importância dos signos e seus significados vão além da simples transmissão de um

determinado pensamento. Além de possibilitar a mediação com outros indivíduos, a fala, que

necessariamente se utiliza de signos, também constitui e organiza o pensamento, mesmo

admitindo que do ponto de vista do desenvolvimento ontogenético (ou da história do

indivíduo), pensamento e fala têm raízes diferentes e que só em um determinado momento,

depois de se encontrarem, o pensamento torna-se verbal e a fala racional (VIGOTSKI, 2007).


17

Dessa forma, signo e instrumento desempenham papel semelhante. O primeiro

orientado internamente age sobre a atividade psicológica; o segundo orientado externamente,

age sobre o trabalho, aqui entendido como interação material do homem com o ambiente.

Nesse contexto, todo comportamento tipicamente humano (função psicológica superior) nasce

precisamente da utilização de signos e instrumentos simultaneamente (VIGOTSKI, 2007).

Com base a uma interpretação histórica, trabalho e atividade psicológica, mesmo

sendo elementos diferentes, estão intimamente relacionados. Se por um lado, atividade

psicológica implica conhecimento, por outro, trabalho é um tipo de atividade que implica

produção. A relação entre esses dois tipos de atividade se dá de maneira diferente no plano

filogenético (ou da história da espécie) e no plano ontogenético. No primeiro caso, a atividade

cognitiva é, simultaneamente, a causa e efeito da atividade de produção; no segundo caso, a

atividade cognitiva pressupõe a atividade produtiva, uma vez que conhecer implica a

conversão dos saberes historicamente produzidos pelos homens em saberes do indivíduo

(PINO, 2001).

Vigotski busca fazer a análise e a estruturação dos fenômenos não como produtos,

mais como processos em movimento e mudança. Ele elege como um dos principais focos de

estudo a linguagem, compreendida não apenas em seu aspecto comunicativo, mas como

organizadora do pensamento e planejadora da ação, mostrando dessa forma sua importância

nas dimensões ontogenética e filogenética de nosso desenvolvimento.

Concordando com Vigotski, podemos destacar a importância de se trabalhar em sala

de aula com atividades que estimulem a comunicação verbal ou escrita, entre professores e

estudantes. No decorrer de atividades que estimulem o uso da linguagem e da comunicação

verbal o estudante é estimulado a pensar de maneira lógica e sequencial sobre o que está

falando, contribuindo para que ele não apenas dê novos significados aos conceitos que já

apresenta, como também identifique relações entre estes – reconciliação integrativa.

Buscando estabelecer uma abordagem alternativa as posições existentes em seu

tempo, quanto à relação entre desenvolvimento e a capacidade de aprendizado do estudante,

Vigotski (2007) elabora o conceito de Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP) onde

destaca o papel das interações na compreensão da relação acima citada, criando uma

importante ferramenta que permitiu não só a explicação, como também o estudo da tese da


18

transformação do funcionamento interpessoal em intrapessoal ou, de outra forma, da gênese

social dos processos individuais.

Para o entendimento desta relação, de acordo com Vigotski, é fundamental a

identificação de dois níveis, a saber: o nível de desenvolvimento real, que viria representar os

ciclos de desenvolvimento completos, ou seja, aqueles que se referem aos problemas que os

estudantes conseguem resolver sem a ajuda de outra pessoa mais experiente; e o nível de

desenvolvimento potencial, que representa até onde o estudante, agora em colaboração com o

professor ou outro aluno, pode chegar. É com base nesses dois níveis que Vigotski define

ZDP:

A zona de desenvolvimento proximal define aquelas funções que ainda não

amadureceram, mas que estão em processo de maturação, funções que

amadurecerão, mas que estão presentes em estado embrionário [...] O nível

de desenvolvimento real caracteriza o desenvolvimento mental

retrospectivamente, enquanto a zona de desenvolvimento proximal

caracteriza o desenvolvimento mental prospectivamente. (VIGOTSKI, 2007,

p. 97).

Com isso, Vigotski utilizando uma abordagem genética para o estudo do

desenvolvimento humano, conseguiu articular em um só conceito elementos constituintes do

passado, presente e futuro social do indivíduo, orientados para uma visão de processo (em

movimento).

Desta forma esse conceito é a base para o entendimento da relação entre

desenvolvimento e aprendizado. O aprendizado não seria o mesmo que desenvolvimento, ou

estaria à sua espera, como se pensava até então. Mas de acordo com Vigotski (2007), o bom

aprendizado é somente aquele que se adianta ao desenvolvimento.

A natureza prospectiva contida nesta visão é evidenciada a partir do momento em

que se estabelece como índice mais sensível o nível de desenvolvimento potencial, no que

tange o desenvolvimento e as possibilidades de atividade mental futura do aluno, ou seja, dá-

se atenção ao que ainda (pode) estar por vir, o que, de forma natural, nos remete a análise de

um processo em curso e não de algo já consumado (produto).

Nisso consiste a importância de um aprendizado adequadamente organizado, do qual

decorrerá desenvolvimento mental e colocará outros vários processos de desenvolvimento em

ação, que só dessa forma são possíveis de acontecer. Deste modo, o bom aprendizado é um


19

aspecto necessário e universal do processo de desenvolvimento das funções psicológicas

culturalmente e especificamente humanas (VIGOTSKI, 2007).

Assim, é interessante destacar a mediação como possibilidade para a interação com o

outro, seja na relação estudante-professor ou estudante-estudante, propiciando a construção de

conhecimento e a troca com outro, pois a interação dialógica, na qual se abre espaço para se

ouvir diferentes vozes, é que se pode vir a se desenvolver o respeito mútuo e o senso de

justiça. Esta elaboração que coloca a dependência das interações como fundamental, nos

revela a forte visão social da teoria em foco.

É interessante perceber o papel atribuído ao outro na criação dos níveis de

desenvolvimento potencial, assim como em sua transformação em desenvolvimento real, o

que por muitos autores é tida uma relação social harmoniosa.

Em estudos realizados com crianças, Góes (2001, p. 85) nos mostra que:

Nos esforços da professora para articular o instrucional e o disciplinar, para

manejar os focos de atenção e para conduzir as crianças a elaborações quase-

categoriais, podemos ver que o papel do outro é contraditório, e que o jogo

dialógico, que constitui a relação entre sujeitos, não tende apenas a uma

direção; abrange circunscrição, expansão, dispersão e estabilização de

significados e envolve o deslocamento forçado de certas operações de

conhecimento.

Afastamos desta forma, a visão harmoniosa de algumas correntes que tratam a

questão da interação entre sujeitos a partir de visões idealizadas e nos alinhamos às teses mais

gerais de Vigotski, assumindo que a asserção “ajuda do outro” seria referente à participação,

harmoniosa ou não, do outro nas experiências que propiciaram aprendizagem,

consequentemente, desenvolvimento no indivíduo (GÓES, 2001).

Ao fazermos uma análise atenta das teorias de Vigotski e Ausubel, é possível

encontrarmos alguns pontos de convergência e até de complementaridade. Um orientado para

a análise de fatores externos e coletivos e o outro com enfoque interno, mas ambos dando real

importância para a interação entre indivíduos durante os processos. Sendo assim, Moreira

(1997, p. 9), nos diz que:

Tem, portanto, muito sentido falar em aprendizagem significativa em um

enfoque vygotskyano à aprendizagem. A tal ponto que se poderia inverter o

argumento e dizer que tem muito sentido falar em interação social

vygotskyana em uma perspectiva ausubeliana à aprendizagem. Quer dizer, a

aprendizagem significativa depende de interação social, i.e., de intercâmbio,

troca, de significados via interação social.


20

2.3. Utilização de Sequências Didáticas em Sala de Aula

Atualmente muitos pesquisadores discutem a importância de o ensino de

determinados conceitos científicos serem tratados como parte integrante de

módulos/sequências de aulas, que tragam um significado mais completo a estes conceitos

(BELLUCCO e CARVALHO, 2014; MOREIRA, 2011; RODRIGUES e FERREIRA, 2011).

Esta forma de abordar e planejar o trabalho no ambiente da sala de aula tem relação direta

com uma percepção diferenciada acerca desse ambiente.

Apoiando-se em uma visão mais abrangente do ensino de tópicos de ciências

(entendidos aqui como conjunto de conceitos inter-relacionados), é possível perceber que para

que um determinado conteúdo específico tenha significado para o estudante, se faz necessário

que relações entre esse tópico com outros conceitos teóricos, assim como conhecimentos do

cotidiano do estudante, sejam estabelecidas. Isto demanda que o planejamento deve abarcar

um grupo de várias aulas pensadas de maneira sequencial e complementares, o que,

necessariamente leva a uma análise mais criteriosa de como trabalhar esse tópico específico,

tanto a respeito da dimensão epistemológica quanto metodológica.

Partindo das ideias de Martine Méheut, Rodrigues e Ferreira (2011) argumentam que

as sequências de ensino-aprendizagem1 têm o objetivo de auxiliar os estudantes a

compreender o conhecimento científico. Segundo esta visão, que se denomina de

Construtivista Integrada, para se construir uma sequência de ensino-aprendizagem é

necessário observar quatro componentes básicos: o estudante, o professor, o conhecimento

científico e o mundo material, que estariam interligados a partir de duas dimensões, a saber: a

epistemológica e a pedagógica.

Para a proposta de desenho de uma sequência de ensino-aprendizagem nesta

abordagem, é necessário apresentar critérios de justificação a priori, tais como o

estabelecimento dos objetivos da sequência, das dificuldades que possivelmente serão

vivenciadas, possíveis lacunas conceituais e conflitos cognitivos que serão observados,

objetivando, assim, tornar a sequência mais clara para que sua implementação seja facilitada.

Também se faz necessário o estabelecimento de critérios de validação a posteriori, os quais

1 Rodrigues e Ferreira (2011) usam o termo TLS, do inglês Teaching Learning Sequences.


21

consideram duas possibilidades: a validação externa ou comparativa (que tem como foco

analisar a sequência) e a validação interna (que tem como foco analisar o que foi aprendido

pelo estudante) (RODRIGUES e FERREIRA, 2011).

Apoiando-se nas pesquisas da área, Belluco e Carvalho (2014) também propõe

adotar a utilização de sequências didáticas para o trabalho de disciplinas científicas em

ambientes de aprendizagem. A proposta por eles desenvolvida, chamada de Sequências de

Ensino Investigativas (SEI), apresenta como característica central o estímulo à argumentação

por parte do estudante, que de acordo com a filiação teórica que sustenta esta proposta, é um

dos pontos fundamentais do processo de ensino-aprendizagem.

Durante a elaboração/execução de uma SEI, são importantes as seguintes etapas:

elaboração e teste de hipóteses; argumentação; solução/explicação do problema e; construção

do raciocínio proporcional. Devemos ressaltar que nem sempre é possível testar hipóteses

levantadas em sala de aula, o que nos remete à pesquisa na literatura da área (BELLUCCO e

CARVALHO, 2014).

As atividades que possuem um caráter investigativo têm como principal

objetivo o desenvolvimento da autonomia, do senso crítico e da capacidade

de avaliar e resolver problemas. Quando os alunos realizam atividades com

essa característica na área de Ciências, eles exploram, interagem e

experimentam o mundo natural (VINTURI et al., 2014, p. 13).

Outra abordagem metodológica que também se utiliza de sequências didáticas são as

Unidades de Ensino Potencialmente Significativas – UEPS (Moreira, 2011), que busca incluir

os conceitos trabalhados dentro de um corpo coerente de conhecimentos preexistentes no

campo cognitivo do aprendiz. Partindo do pressuposto de que para haver ensino deve haver,

necessariamente, aprendizagem, essas unidades têm como objetivo o desenvolvimento de

sequências didáticas que sejam potencialmente facilitadoras da aprendizagem significativa.

Segundo Moreira (2011, p. 2), as Unidades de Ensino Potencialmente Significativas

“são sequências de ensino fundamentadas teoricamente, voltadas para a aprendizagem

significativa, não mecânica, que podem estimular a pesquisa aplicada em ensino, aquela

voltada diretamente à sala de aula”.

Neste sentido, as UEPS tendem a apresentar características que se harmonizam com

esta visão, apresentando um grupo ideias centrais, dentre as quais podemos destacar: a

variável que mais influencia a aprendizagem é o conhecimento prévio do aluno; cabe ao aluno


22

decidir se quer aprender determinado conhecimento significativamente; os materiais

instrucionais introdutórios (organizadores prévios) devem trazer, ainda que de forma

incipiente, a relação entre novos conhecimentos e conhecimentos prévios; a linguagem e a

interação são à base para a apreensão de significados e; o professor tem o papel de provedor

de situações-problema que desencadeiem a aprendizagem significativa e de organizador do

ensino e mediador de significados. (MOREIRA, 2011).

Para o desenvolvimento de uma UEPS, podemos seguir alguns passos que são

organizados de forma a fazer que nossa sequência didática esteja de acordo com o referencial

teórico à ela associada (MOREIRA, 2011). São eles:

1. Definição do assunto a ser trabalhado nas aulas, sendo importante para o professor ter claro

os aspectos procedimentais e declarativos que se deseja abordar.

2. Criação de situações que permitam os estudantes externalizarem seus conhecimentos

prévios sobre o assunto.

3. Proposição de situações problema em vários momentos ao longo da sequência, com

diferentes graus de complexidade, possibilitando a interação de conhecimentos prévios,

conhecimentos recém adquiridos e reelaboração conceitual.

4. Apresentação do conhecimento a ser trabalhado levando-se em conta a Diferenciação

Progressiva, fazendo ao longo do trabalho a retomada de aspectos mais gerais e estruturantes

para o tópico trabalhado.

5. Finalização da sequência com a retomada das características mais gerais, buscando a

Reconciliação Integrativa.

Nas etapas que compõe a sequência, se privilegia o desenvolvimento de atividades

colaborativas, mas não se excluem atividades de caráter individual. Por buscarmos

constantemente estimular a autonomia dos estudantes, em alguns casos eles podem ser os

propositores das situações problemas a serem analisadas, desde que isso se dê no âmbito do

tópico estudado.

Não obstante os pontos 1 e 5 acima sejam naturalmente associados, respectivamente,

ao início e ao final da UEPS, não devemos tomar os demais pontos como uma receita linear e

rígida. A diversidade do ambiente de sala de aula, a experiência do professor responsável pela

aplicação da sequência e, principalmente, o retorno da turma durante as atividades devem ser

observados e levados em conta para possíveis correções/mudanças. Aqui é fundamental


23

chamarmos a atenção para o fato de esta metodologia ser orientada à avaliação do processo

que se desenvolve durante toda a sequência e não simplesmente do produto observado ao seu

final.

Deste modo, é importante utilizarmos parâmetros de avaliação da UEPS que estejam

em consonância com seu aporte teórico, ou seja, utilizar ferramentas que consigam fornecer

evidências de aprendizagem significativa por parte dos estudantes ao longo do processo.

Análise das discussões/argumentos em grandes e pequenos grupos, análise de respostas de

questionários abertos sobre problemas propostos, elaboração de mapas conceituais produzidos

individualmente ou em grupo e exposição em forma de seminários de materiais produzidos ao

longo das aulas, são algumas opções que podem auxiliar o professor no processo de avaliação.

Por entender que esse tipo de sequência apresenta os elementos desejados para o

nosso estudo, optaremos em usar as UEPS durante o nosso trabalho. A diversificação das

estratégias de ensino, que deve ser um traço marcante deste tipo de metodologia, nos permite

supor que a utilização de atividades práticas, associadas ao laboratório didático, pode ser de

grande auxílio na dinamização das UEPS, estimulando ambientes propícios para a interação

entre estudantes, professor e os aspectos declarativos e procedimentais dos tópicos estudados.

2.4. Atividades de Laboratório no Ensino de Física

Quando falamos em experimentos executados em sala de aula, logo lembramos de

algumas opiniões comumente emitidas acerca deste tema: sinônimo de excelência na sala de

aula, dificuldade em sua implementação devido às limitações estruturais das escolas, vivência

do método científico pelo aluno, entre outras. Opiniões estas que perduram, principalmente

entre educadores que não tem ou não tiveram acesso às pesquisas desenvolvidas na área.

(CACHAPUZ et al., 2011).

Porém, é fácil perceber o universo de abordagens que podem ser desenvolvidas tendo

como foco principal o trabalho experimental. A análise destas atividades, tanto pelos seus

aspectos logísticos, metodológicos ou epistemológicos, quanto pelo alto grau de

complexidade que apresentam, deve ser feita cuidadosamente para que contribuam de fato

para discussões acerca das reais potencialidades do trabalho experimental nas aulas de

ciências.


24

É difícil afirmar com precisão, o momento exato em que essas atividades foram

iniciadas com cunho didático. Se tomarmos como referência a assim chamada modernidade –

no início no século XVII –, um dos primeiros registros históricos mencionando a

experimentação como política oficial de estado, com fins didáticos, data de 1882, na

Inglaterra, onde se declarou que “o ensino dos alunos em matérias científicas se levará a cabo

principalmente com experimentos” (HODSON, 1994. p 299).

No Brasil, apesar das inúmeras evidências e registros documentais indicarem que as

escolas já adotavam experimentações como recursos didáticos há muitos anos, foi somente a

partir da década de 50 que “as mudanças curriculares incluíam a substituição dos métodos

expositivos pelos chamados métodos ativos, dentre os quais tinha preponderância o

laboratório” (KRASILCHIK, 1987. p 7).

Logo, se experimentações já fazem parte da vida oficial das escolas a décadas e sua

implementação ainda encontra forte oposição e, mesmo sabendo que esta tendência já figurou

como uma das principais nas pesquisas em educação em ciências, podemos concluir que os

resultados de tais pesquisas não estão atingindo seus objetivos, ou seja, chegar aos

profissionais de educação e servir como subsídios para suas atividades.

Deste modo, é fundamental compreender quais abordagens estão por trás dos

diferentes tipos de atividades experimentais utilizados em sala de aula. Segundo Cachapuz et

al. (2011), podemos identificar duas visões que norteiam as atividades experimentais:

empirista e racionalista.

Na perspectiva empirista, que guarda forte relação com uma visão indutivista do

conhecimento científico, todo o conhecimento advém da experiência, a qual é vista como

manipulação de variáveis existentes no fenômeno estudado, com as leis e teorias sendo

deduzidas a partir dessas experiências. Nesta visão o papel da experimentação é

primordialmente o de ratificar de maneira positiva resultados já previstos anteriormente e

obtidos através de dados observacionais. “O que importa numa perspectiva empirista, olhada

pelo lado didático, são os resultados finais independentemente dos processos de sua

obtenção”. (CACHAPUZ et al., 2011, p. 96).

Em ambientes escolares, sejam salas de aula ou laboratórios didáticos, atividades

experimentais orientadas por esta visão tendem a ser desenvolvidas com pouca autonomia

intelectual do aluno. Estes apenas seguem o passo-a-passo do que o professor está explicando


25

ou lhes solicita fazer. Também apresentam pouca ou nenhuma autonomia manipulativa, ou

seja, ou o experimento é meramente demonstrativo – realizado e explicado pelo professor –

ou os alunos manipulam materiais experimentais, mas seguem os passos de um roteiro

previamente elaborado pelo professor.

Aqui, também, o ambiente não é diretamente investigado, mas simulado

artificialmente no laboratório didático, nas condições previamente

estabelecidas para o experimento; os problemas investigados passam a

impressão de que os fenômenos estudados são gerados no próprio

experimento e não possuem vínculos com o ambiente real externo.

(AMARAL, 1997, p. 11).

Neste modelo é possível perceber a ausência do compromisso com as discussões

históricas ou contextuais do trabalho científico, induzindo os estudantes a uma visão

distorcida, já que o desenho das atividades é planejado para dar certo, mostrando uma imagem

aproblemática e exata do trabalho dos cientistas. Com isso é comum que este tipo de prática

seja realizado apenas ao final de uma sequência de ensino, com o objetivo de comprovar o

que foi visto na teoria.

Na perspectiva racionalista, um problema de investigação ou uma hipótese é que

servem de guia para a experiência científica. Nesta visão, que tem grande afinidade com o

método hipotético-dedutivo, a experiência aparece de maneira pouco estruturada e menos

rígida, permitindo uma diversidade de caminhos, ajustando-se à situação que se pretende

investigar (CACHAPUZ et al., 2011).

A busca pela incorporação da análise de valores e a possibilidade de um pluralismo

de métodos que podem ser empregados nas atividades práticas, além do reconhecimento de

que a Ciência não é neutra, são elementos que identificam e evidenciam uma outra concepção

de Ciência, como guia neste tipo de abordagem.

Contrariamente ao observado na visão tradicional de ensino, a preocupação com os

conteúdos passa a ser mais qualitativa em detrimento da quantidade. A autonomia do aluno

até então restrita à questão física, começa a ser exercida também no campo cognitivo. O

estudante agora tem a possibilidade de planejar a forma pela qual irá desenvolver a

investigação e o que pretende investigar, com o professor assumindo um papel de estimulador

e orientador durante o processo.

Do ponto de vista didático, ao sujeitarmos uma experiência científica a uma

tentativa de questionamento estamos a convidar os alunos a desenvolverem-

se cognitivamente, num confronto de ideias com os seus pares, em que o


26

resultado não só não está de antemão conseguido, como tem que ser sempre

olhado à luz dos seus quadros interpretativos. (CACHAPUZ et al., 2011, p.

97).

Um fator fundamental para esta mudança foi a influência no meio educacional de

correntes cognitivistas da psicologia e o trabalho de profissionais formados para atuar

especificamente na Educação em Ciências.

Além da autonomia dada ao aluno, uma das características centrais desta forma de

experimentação é a preocupação ambiental, que põem em perspectiva a necessidade de deixar

claro ao estudante que a experimentação com finalidade didática não corresponde à

experimentação feita pelo cientista e que é necessário que se discuta os limites da Ciência,

admitindo que outras formas possíveis de conhecimento (aqui se inclui as concepções prévias

dos alunos) podem ajudar na desmistificação do conhecimento científico e abrir espaço para

discussão de suas implicações na sociedade.

Assim é comum que atividades práticas desenvolvidas nesta abordagem sejam

empregadas como parte integrante de uma sequência de ensino, não tendo grande relevância o

momento em que ela aparece na sequência, uma vez que não haverá fim nela própria, mas

apenas se vista no contexto geral à qual está inserida.

Desta forma, as atividades experimentais, ou de forma mais abrangente, as atividades

práticas em Ciências, sejam elas desenvolvidas dentro ou fora do ambiente do laboratório,

podem dinamizar a aprendizagem significativa e, uma vez que, se planejadas de forma

adequada, podem ser importantes espaços de interação entre estudantes e professor, troca de

experiências, interação entre conhecimentos científicos e cotidianos e espaço para se trabalhar

os novos objetivos do ensino das Ciências, que, segundo Cachapuz et al. (2011), seriam a

aprendizagem das Ciências, a aprendizagem sobre a natureza das Ciências e, a prática das

Ciências.

No próximo capítulo, abordaremos os aspectos metodológicos que serão utilizados

no desenvolvimento desta pesquisa.


27

Capítulo 3

Questões Metodológicas para o Desenvolvimento da Pesquisa

3.1. O Problema de Pesquisa

Partindo da implementação de sequências didáticas, que apresentam como suporte

teórico a Aprendizagem Significativa, seria possível observar indícios de melhoria de

desempenho de tal metodologia se, durante sua execução, necessariamente, estivessem

presentes atividades experimentais desenvolvidas com o auxílio do laboratório didático de

Física?

3.2. Objetivos

3.2.1. Objetivo Geral

Verificar quais impactos, as atividades experimentais, podem representar durante a

execução de uma UEPS.

3.2.2. Objetivos Específicos

1. Elaborar uma unidade de ensino potencialmente significativa – UEPS –, em que algumas

de suas atividades sejam compostas por atividades práticas desenvolvidas no laboratório

didático.

2. Produzir material didático, impresso e digital, que possa auxiliar professores a utilizarem o

laboratório didático com o desenvolvimento de metodologia semelhante à usada nesta

pesquisa.


28

3.3. Caracterização do Ambiente Investigado

3.3.1. A Escola

O presente trabalho foi desenvolvido na escola de ensino fundamental e médio da

rede pública do Estado do Pará Prof.ª Maria Araújo de Figueiredo, localizada em Ananindeua,

região metropolitana de Belém.

Esta unidade de ensino atende cerca de 1400 estudantes, distribuídos nos turnos

Manhã, Tarde e Noite. Conta com um corpo de aproximadamente 80 professores, que devido

à estrutura organizacional da rede de ensino do Estado do Pará, normalmente também

trabalham em outras escolas. Apresenta 13 profissionais que cuidam da administração da

escola, entre eles, diretor, vice-diretores, coordenadores pedagógicos e funcionários de

secretaria. Conta ainda com profissionais ligados à empresas terceirizadas, que são

responsáveis pela merenda escolar, segurança e limpeza.

O espaço físico da escola conta com 20 salas de aula, laboratório multidisciplinar de

ciências, biblioteca, sala de vídeo, sala de informática, sala para atendimento de alunos

portadores de necessidades especiais, sala dos professores, área de circulação (onde se

localiza um pequeno refeitório), e o prédio administrativo, com as salas da direção, secretaria

e arquivo.

Apesar de o desenho estrutural ser praticamente o mesmo observado em várias outras

escolas estaduais da cidade, é perceptível a organização e relativa conservação dos espaços, se

comparado a outras unidades de ensino. Isto se deve, principalmente, ao empenho da

comunidade escolar em manter o ambiente limpo e propício para o desenvolvimento das

atividades educacionais. Como estes espaços foram construídos agrupados em blocos-térreo,

existem entre eles áreas de ventilação que, apesar de demandar um pouco mais de esforço em

mantê-las limpas, deixam o ambiente mais agradável, inclusive em relação ao conforto

térmico.

É importante observar que, durante o ano letivo, alguns projetos são desenvolvidos

nas diferentes áreas de conhecimento, e que, normalmente, têm suas culminâncias marcadas

por eventos: jogos internos, feira de ciências, sarau literário, dia da consciência negra. Tais

eventos tem se mostrado importantes espaços para o estreitamento dos laços de estudantes e


29

pais de estudantes com a escola, assim como potencializa e valoriza a produção dos

estudantes e professores.

3.3.2. O Grupo de Estudantes

Foram escolhidas duas turmas do 2º ano do ensino médio, do turno da manhã, cada

uma com 35 estudantes, para o desenvolvimento deste trabalho. Os estudantes destas turmas

não apresentavam distorções idade-série perceptíveis (todos tinham entre 15 e 17 anos). Em

sua grande maioria eram moradores do bairro onde se localiza a escola ou bairros vizinhos.

Esta opção está relacionada por estarem sobre a minha responsabilidade turmas do 2º

e 3º ano do ensino médio, sendo que estas últimas normalmente apresentam uma dinâmica

diferenciada devido aos processos seletivos pra ingresso no ensino superior (ENEM e outros)

que os estudantes se submetem no decurso do ano letivo. Observamos que nesta escola, assim

como em outras da região, uma parte significativa dos estudantes do 3º ano fazem algum tipo

de curso preparatório para vestibulares no contra-turno, o que dificultaria o trabalho por nós

desenvolvido, haja vista que muitos dos estudantes tiveram que retornar no contra turno para

trabalhos complementares.

Do total de estudantes que fizeram parte das atividades, apenas 7 eram recém-

matriculados, vindos de outras escolas, ou seja, em sua grande maioria os estudantes já

haviam passado por algum tipo de atividade prática, já que a escola dispõe de um laboratório

de Ciências que é utilizado por professores de todas as séries e, anualmente, realiza eventos

relacionados às disciplinas de Física, Química, Biologia, Matemática e Ciências.

3.3.3. O Laboratório Multidisciplinar de Ciências

Várias escolas da rede pública estadual do Pará possuem laboratórios didáticos,

designados oficialmente como Laboratório Multidisciplinar de Ciências (LMC). Estes foram

construídos e equipados a partir de 2002 com verbas federais provenientes do Projeto

Alvorada. Porém, em muitas escolas, a despeito da existência do espaço físico, os laboratórios

não são usados, ou são usados para outras finalidades (p. ex. depósito de materiais).

A falta de estimativas oficiais da Secretaria de Estado de Educação (SEDUC-PA)

dificulta uma análise precisa acerca da quantidade de laboratórios efetivamente em uso. Nas

unidades de ensino em que os laboratórios apresentam condições estruturais de utilização, a

direção da escola, juntamente com professores interessados, pode pleitear a lotação de


30

profissionais nestes espaços, mediante projeto previamente aprovado pelo conselho escolar da

unidade de ensino e pela secretaria de educação. Caso o projeto não encontre restrições, é

permitida a lotação de um professor por turno de trabalho nestes espaços. O que normalmente

ocorre é que poucas escolas têm profissionais lotados em seus laboratórios, e dificilmente

observamos profissionais em mais de um turno, o que dificulta a utilização pela comunidade

escolar deste importante espaço.

Na escola Estadual Prof.ª Maria Araújo de Figueiredo, o LMC está em pleno

funcionamento desde 2008 e, desde 2010, conta com professores lotados nos três turnos. O

laboratório conta com uma sala de aproximadamente 80 m2 de área, onde se encontram 3

bancadas de concreto com tomadas e pias, bancada com um computador, quinze carteiras,

quadro branco e 5 armários de aço, onde se encontram os materiais usados durante as

atividades.

Os materiais disponíveis para as atividades no LMC constituem-se de kits existentes

desde sua implementação – o que faz com que alguns já se encontrem incompletos devido à

quebra e/ou perda de peças –, contendo alguns instrumentos tais, como balança de precisão,

termômetros, dinamômetros, microscópios, lupas, vidrarias variadas, réguas, escalímetros,

reagentes, etc.

Existem também materiais comprados com verbas de projetos existentes na escola,

como o PROEMI/MEC – Programa Ensino Médio Inovador – e editais que já existiram, como

o PPCE (Programa Pará faz Ciência na Escola). Estes recursos permitiram a compra de

Figura 3.1: Laboratório Multidisciplinar

de Ciências. Fonte: Autor.

Figura 3.2: Laboratório Multidisciplinar

de Ciências. Fonte: Autor.


31

impressora, fogareiros elétricos, reagentes para reposição, multímetros, ferramentas em geral,

etc. A partir de editais nacionais e regionais, como o PIBIC/Jr e o PPCE, o LMC já contou

com bolsistas de Iniciação Científica desenvolvendo trabalhos sob a supervisão dos

professores responsáveis por este espaço.

Quanto às formas de intervenção do LMC junto à escola, os professores responsáveis

por este espaço pedagógico o organizaram de maneira a desenvolverem três formas básicas:

Visitas Supervisionadas – quando professores das disciplinas regulares vão, com seus

estudantes ao LMC, e contam com o apoio dos professores responsáveis para auxiliarem em

suas aulas; Visitas Programadas – quando os professores responsáveis pelo espaço ministram

a aula, cabendo ao professor da turma regular apenas auxiliá-los e; Atividades

Extracurriculares – os professores responsáveis pelo LMC escolhem alguns estudantes para

que ao longo do ano desenvolvam pequenos projetos de investigação científica e também

atuem como monitores nas aulas ocorridas no LMC, além de organizar eventos científicos

como feiras de ciências, mostras de vídeos, torneios de xadrez e ciclo de seminários. Destaca-

se que o LMC também realiza o empréstimo de materiais para que os professores da escola

possam utilizá-los nas salas de aula ou em aulas que possam ocorrem em espaços abertos na

escola.

A permanente produção dos professores responsáveis pelo LMC (roteiros para aulas

experimentais, materiais, etc.), assim como o que é produzido nas várias formas de

intervenção do LMC por estudantes e professores, é incorporada ao acervo do laboratório e

ficam disponíveis para serem usados em futuras aulas, complementando e enriquecendo a

variedade de materiais disponíveis para as aulas.

3.4. Abordagem Temática

A organização de atividades em sala de aula baseadas em temas, rompe com o

paradigma tradicional de organização curricular, pois, nesta abordagem, a lógica de seleção

dos conteúdos de ensino se inverte. Ao invés de escolhermos os conceitos científicos à serem

estudados e, a partir de então, selecionarmos os conteúdos de ensino, teremos uma

subordinação dos conceitos em relação aos temas. (DELIZOICOV et al., 2009).


32

Desta forma, propusemos o tema Física do Clima como pano de fundo para as

atividades desenvolvidas ao longo da UEPS, por este está relacionado com o cotidiano dos

estudantes, uma vez que, em nossa região, é muito comum a observação de chuvas

torrenciais, tempestades de relâmpago, altas temperaturas associadas a altos índices de

umidade relativa do ar, e outros fenômenos associados ao clima da Amazônia.

De acordo com a escolha do tema é que podemos estabelecer os conceitos que serão

trabalhados ao longo das atividades. É importante que esta escolha seja feita levando-se em

conta situações vivenciadas pelos estudantes. Desta maneira, é possível garantir que sejam

considerados durante o processo de ensino-aprendizagem, os conhecimentos prévios que os

estudantes apresentam, evitando que os conceitos científicos abordados em sala sejam apenas

caricaturas sob a forma de enunciados pré-estabelecidos e memorizados pelos estudantes. Isto

nos remete à aprendizagem significativa, quando afirma que a variável mais importante para a

aquisição de novos significados é o conhecimento prévio apresentado pelo indivíduo.

(AUSUBEL, 2003).

Sendo assim, segundo Snyders, apud Delizoicov et al (2009),

É ambição de nossa pedagogia que os alunos tenham acesso a conteúdos

verdadeiros e que, ao mesmo tempo, os interessem e sejam sentidos como

um auxílio no seu esforço para viverem e para conhecerem. E, então, o

professor há de parecer-lhes também uma instância auxiliadora e não como

potência hostil. (p. 191).

Para a execução de atividades que se harmonizem a esta abordagem, Delizoicov,

Angotti e Pernambuco (2009) propõe as seguintes etapas:

1. Problematização inicial: momento inicial em que os alunos são desafiados a exporem suas

opiniões acerca de situações reais apresentadas. Estímulo à apresentação de conhecimentos

prévios.

2. Organização do conhecimento: sistematização dos conhecimentos apresentados na etapa

anterior, partindo da seleção orientada pelo professor e das atividades desenvolvidas.

Sistematização de conceitos científicos.

3. Aplicação do conhecimento: Uso do que foi até então construído para a explicação de

questionamentos feitos na primeira etapa e de questionamentos novos. Capacitar os estudantes

à utilização dos conceitos científicos.


33

Este tipo de metodologia se coaduna com a apresentada por Moraes (2004), pois

coloca o estudante numa posição que estimula o desenvolvimento da sua autonomia durante a

execução das atividades de ensino.

A escolha pelo uso de uma abordagem através de temas, numa sequência didática

que apresenta atividades didáticas de caráter prático e investigativo, foi feita por entendermos

que estas duas perspectivas se complementam e convergem, ao buscar a aproximação dos

conteúdos característicos do conhecimento científico com os aspectos relacionados ao

contexto dos estudantes. (SOLINO e GEHLEN, 2013).

3.5. Instrumentos de Coleta de Dados

Em consonância com a abordagem teórica que orienta este estudo, lançaremos mão

de métodos de produção, coleta e análise de dados que privilegiem o estudo dinâmico-

processual dos eventos investigados. O tratamento metodológico sobre um dado problema

acerca do qual se procura analisar a partir de uma visão totalizante (não fragmentada),

necessariamente perpassa por uma abordagem histórica dos processos. Nessa perspectiva,

Góes (2000) argumenta que “privilegiar a história não é estudar os eventos passados, mas sim

o curso de transformação que engloba o presente, as condições passadas e aquilo que o

presente tem de projeção do futuro”. (p. 13).

Para tanto, utilizamos como instrumentos de coleta e construção de dados a

confecção de mapas conceituais, a produção de textos a partir de perguntas abertas e a

anotação de informações em diários de bordo. Esta forma de coleta possibilitou que

tivéssemos uma visão mais ampla das aulas, uma vez que tais técnicas nós revelam elementos

de comunicação para além da linguagem verbal.

3.5.1. Os Mapas Conceituais

Mapas conceituais são diagramas que expressam a relação entre conceitos. Apesar de

em muitos casos estes mapas de conceitos serem parecidos com organogramas ou diagramas

de fluxo (os quais também podem expressar organização hierárquica e até o uso de setas), não

devem ser confundido com estes últimos, pois sua estrutura não implica hierarquias de poder,

ou temporalidade. Mapas conceituais têm como propósito explicitar as relações significativas


34

e de hierarquia entre conceitos, por isto devem ser vistos como diagramas de significados.

(MOREIRA, 2012).

Para a construção de um mapa conceitual não existe um roteiro com regras fixas. Em

alguns casos, podemos observar conceitos sendo expressos dentro de elipses ou retângulos,

para que se indique maior grau de importância. O uso deste artifício é conjuntural, e não

obrigatório. A utilização de figuras, ou ainda, o tamanho e forma das linhas que ligam os

conceitos, só terá significado se for previamente estabelecido. “O importante é que o mapa

seja um instrumento capaz de evidenciar significados atribuídos a conceitos e relações no

contexto de um corpo de conhecimentos, de uma disciplina, de uma matéria de ensino”

(MOREIRA, 2012, p. 2).

Abaixo está um mapa conceitual produzido por um estudante, durante a

implementação da UEPS analisada neste trabalho:

Figura 3.3: Mapa conceitual construído por um estudante após a leitura e discussão do texto intitulado

Repensando sobre o clima e o tempo.

Sol

Solo Água Vegetação

Umidade do ar

Ventos

Pressão atmosférica

Temperatura

Radiação solar

Partículas de

gás

carbônico

Clima

Interfere

Homem


35

Como a produção deste tipo de material expressa a compreensão individual de quem

o construiu, acerca do tema trabalhado, independente do formato das linhas ou outros tipos de

marcadores, o que se espera é que conceitos conectados na produção do mapa tenham uma

relação que o seu construtor seja capaz de explicar. Para melhorar o entendimento do mapa,

uma técnica que pode ser usada, não de maneira obrigatória, é a introdução de uma ou duas

palavras sobre as linhas que conectam os conceitos. Isso pode ajudar a formar uma sentença

que expresse com mais clareza a relação que se queira mostrar.

Utilizado como ferramenta organizacional, o grau de generalidade e inclusividade

dos conceitos usados em um mapa conceitual, é muito variável. Por este motivo, podemos

utilizar esta ferramenta para expressar o que foi trabalhado em uma única aula ou para

expressar um programa educacional completo.

Desta forma, concordamos com Moreira (2012), ao indicar que os mapas conceituais:

Procuram promover a aprendizagem significativa e entram em choque com

técnicas voltadas para aprendizagem mecânica. Utilizá-los em toda sua

potencialidade implica atribuir novos significados aos conceitos de ensino,

aprendizagem e avaliação. Por isso mesmo, apesar de se encontrar trabalhos

na literatura ainda nos anos setenta, até hoje o uso de mapas conceituais não

se incorporou à rotina das salas de aula. (MOREIRA, 2012, p. 8).

3.5.2. A Produção de Textos

Durante as interações ocorridas em uma aula de ciências é comum serem

estabelecidas diferentes formas de comunicação entre os sujeitos. Dentre estas formas

podemos destacar as produções textuais orientadas.

A produção de textos é uma atividade que faz parte do cotidiano de muitas escolas.

Geralmente associada à disciplinas como língua portuguesa, literatura, geografia, história e

redação, esta atividade pode desempenhar um importante papel no processo de ensino e

aprendizagem de todas as disciplinas, se ocorrida de maneira orientada e estruturada.

Durante o processo de escrita, não está em jogo apenas o trabalho com aspectos

ortográficos e gramaticais, mas algo muito bem profundo, que vem a ser o exercício da

habilidade de desenvolver argumentos logicamente organizados a fim de expressar ideia sobre

dado tema. Este processo faz parte da construção de argumentos em atividades ligadas à

pesquisa em sala de aula (MORAES et al, 2004).


36

Ainda que, durante uma aula sejam estabelecidos diálogos entre estudantes e

professor para a problematização e questionamento de um dado tema, é fundamental que os

argumentos, construídos a partir deste momento, sejam explicitados por escrito. Pois

concordamos com Moraes et al. (2004), quando diz que “essa produção escrita também

precisa ser permanentemente submetida à crítica, à análise de uma comunidade de discurso

mais ampla, que pode ser inicialmente o próprio grupo de colegas de aula”. (p. 17).

Solicitar que os estudantes se expressem por escrito, além de estimular a produção de

argumentos novos, partindo da síntese de ideias que estão presentes na aula, ajuda a colocar

em movimento da relação entre pensamento e linguagem. A linguagem, escrita ou em outra

forma, não tem apenas o papel de expressar o pensamento do indivíduo, mas ela atua na

própria organização e construção do pensamento. (Vigotski, 2005). Sendo assim, a produção

de textos pode ser uma importante estratégia para captar informações dos processos ocorridos

durante as aulas e ajudar na compreensão do movimento de elaboração de significados por

parte dos estudantes.

Para que isto aconteça, é importante que a produção textual ocorra de forma

estruturada. Assim, foram utilizados questionários com perguntas abertas que solicitavam aos

estudantes que se expressassem por escrito sobre temas específicos previamente

determinados. Durante este processo, os estudantes eram estimulados a construir seus textos,

ora baseados em conhecimentos prévios sobre o tema, ora baseados em textos de apoio

previamente a eles apresentado.

3.5.3. Suporte de Diários de Bordo

Os diários de bordo, diferentemente de outros documentos presentes no cotidiano dos

professores (cadernetas de notas, diários de classe e frequência, relatórios descritivos, entre

outros), podem ser entendidos como um grupo diversificado de documentos (memoriais,

cadernos reflexivos, diários de aula, autobiografias e outros) que se diferenciam do caráter

burocrático, tendo o intuito de anotar elementos importantes da prática do professor,

possibilitando a análise crítica desta. Sendo assim, esta forma de escrita pode auxiliar a

produção de conhecimento por parte do docente e a reflexão sobre sua própria prática.

(CAÑATE, 2010).


37

Segundo Alves (2001),

O diário pode ser considerado como um registro de experiências pessoais e

observações passadas, em que o sujeito que escreve inclui interpretações,

opiniões, sentimentos e pensamentos, sob uma forma espontânea de escrita,

com a intenção usual de falar de si mesmo. (p. 224)

No decorrer das atividades desenvolvidas no presente estudo, foi feito o uso de

anotações de episódios de interesse para o entendimento e posterior análise das aulas. Esse

grupo de informações, que vieram compor um diário de bordo, contém a descrição de

situações ocorridas durante as orientações, tais como: momentos de mudança conceitual por

parte dos estudantes devido às interações entre eles e com o professor; mudanças de percurso

durante a construção de aparelhos de medida; dúvidas apresentadas pelos alunos durante o

estudo do tema proposto; etc.

Vale destacar que, o uso de diários de bordo no contexto da sala de aula, pode

auxiliar não apenas na auto-reflexão do professor, numa perspectiva mais intimista desse tipo

de registro, mas também, pode ser utilizado como base de discussão com outros profissionais,

transformando-se assim em um instrumento de coleta de dados, reflexão e análise para a

pesquisa em ambientais escolares. (CAÑATE, 2010).

3.6. Técnicas Usadas para a Análise dos Dados

Tendo como base os instrumentos de coleta de dados por nós utilizados, elegemos

para o tratamento e análise destas informações duas técnicas principais. Primeiramente,

baseados em Moreira (2013), propomos um conjunto de critérios a serem usados na análise

dos mapas conceituais. E para a análise dos textos elaborados pelos estudantes ao longo das

atividades, utilizamos a análise textual discursiva, baseada em Moraes e Galiazzi (2006).

3.6.1. Análise dos Mapas Conceituais

Levando-se em conta que os mapas conceituais podem ser entendidos como uma

representação externa do entendimento de certo corpo de conhecimento, a partir da inter-

relação de conceitos, podemos utilizá-los não apenas para coleta de informações, mas,

sobretudo, utilizá-los como ferramenta de análise que nos indiquem evidência de

aprendizagem. Como toda pesquisa deve ser organizada de forma a se buscar a consonância

entre o tema investigado e as ferramentas de análise utilizadas no estudo, os mapas


38

conceituais podem ser de grande ajuda para a identificação de indícios de aprendizagem

significativa, uma vez que eles nos possibilitam avaliar aspectos associados a fatores

qualitativos e subjetivos.

Segundo Moreira (2012),

Como instrumento de avaliação da aprendizagem, mapas conceituais podem

ser usados para se obter uma visualização da organização conceitual que o

aprendiz atribui a um dado conhecimento. Trata-se basicamente de uma

técnica não tradicional de avaliação que busca informações sobre os

significados e relações significativas entre conceitos-chave da matéria de

ensino segundo o ponto de vista do aluno. É mais apropriada para uma

avaliação qualitativa, formativa, da aprendizagem. (p. 5).

Como cada mapa conceitual é único e representa externamente o pensamento de quem

o construiu, não é adequado atribuirmos as ideias dicotômicas de ‘certo’ e ‘errado’ a um

determinado mapa. Sendo assim, devemos então estabelecer alguns parâmetros que nos

possibilitem avaliar os mapas conceituais, para que deles possamos extrair as informações

necessárias. Utilizaremos então, os critérios de avaliação propostos por Moreira (2013), que

são:

1. Presença dos conceitos mais importantes do tema abordado.

2. Hierarquização conceitual expressa de forma clara (conceitos mais importantes em

destaque).

3. De acordo com a matéria de ensino, as linhas conectando conceitos e as palavras de enlace

(os conectores) devem sugerir relações adequadas.

4. Existência, não apenas de relações verticais, mas de relações cruzadas, indicando

reconciliação integrativa.

Empregaremos em nosso estudo, associado aos mapas conceituais, outros

instrumentos de avaliação de aprendizagem, tais como produção e análise de textos e análise

de anotações em diários de bordo.

Porém, o mapa conceitual enquanto instrumento de avaliação, nos dá outro tipo de

informação, que não aquelas associadas aos testes comportamentalistas. Eles apresentam a

capacidade de nos indicar informações muito mais relevantes ao processo de ensino-

aprendizagem, e não apenas ao produto final deste, nos ajudando a compreender o processo

de aquisição de conhecimento por parte do estudante. (MOREIRA, 2013).


39

Assim, é possível compreender que os mapas conceituais são instrumentos de

avaliação diferentes daqueles normalmente usados em aulas tradicionais, como provas e testes

de múltipla escolha. Eles estão orientados para uma avaliação qualitativa, o que pode ser

facilitada com o estímulo ao estudante de explicações orais ou escritas acerca do seu mapa.

3.6.2. Análise Textual Discursiva

Em pesquisas na abordagem qualitativa é comum a utilização de análise de textos

como fonte de informação. Tais análises podem ser feitas utilizando técnicas de análise de

conteúdo ou análise de discurso. A análise textual discursiva é uma ferramenta que permite a

análise de dados utilizando elementos existentes nas duas técnicas citadas (MORAES e

GALIAZZI, 2006).

Esta abordagem de análise tem na escrita sua principal ferramenta mediadora na

produção de significados. Isto exige do pesquisador um intenso exercício de interpretação e

produção de argumentos, haja vista que durante o processo de análise é comum à interação

entre o empírico e a abstração teórica na busca do entendimento das ações.

O conjunto de materiais, geralmente produções textuais, a serem analisados durante o

processo, é chamado de corpus. Esses textos são percebidos como produções com origem em

um determinado tempo e contexto, e que fazem referência a certo fenômeno. “Podem ser

lidos, descritos e interpretados, correspondendo a uma multiplicidade de sentidos que a partir

deles podem ser construídos” (MORAES, 2003, p. 194).

A análise textual discursiva é um processo que apresenta três etapas principais: a

unitarização dos textos analisados, o estabelecimento de categorias de análise e, a emergência

de uma compreensão renovada dos materiais analisados (MORAES, 2003).

Todo o processo se inicia com a unitarização dos textos. Isso consiste em separar os

textos, ou fragmentos de textos, em unidades de significados. Esta etapa de desconstrução do

texto inicial permite que seja feita a análise dos materiais em seus menores detalhes, unidades

constituintes de significado.

Estas unidades por si mesmas podem gerar outros conjuntos de unidades

oriundas da interlocução empírica, da interlocução teórica e das

interpretações feitas pelo pesquisador. Neste movimento de interpretação do

significado atribuído pelo autor exercita-se a apropriação das palavras de

outras vozes para compreender melhor o texto. (MORAES e GALIAZZI,

2006, p. 118).


40

Uma técnica que se mostra útil nesta etapa da análise é, uma fez realizada o recorte

do texto principal em fragmentos que expressem unidades de significados, reescrever os

fragmentos para recompor a coesão textual, mantendo a essência de seu significado. Isto pode

ser de grande ajuda na etapa seguinte.

Uma vez sendo feita a unitarização, passamos à segunda etapa do processo que

consiste em estabelecer as categorias de análise. As unidades de significados observadas nos

fragmentos de texto da etapa anterior são agora separadas em grupos que apresentam

significados semelhantes. Esses significados são à base para a formação das categorias

análise. De acordo com o material analisado, pode ser necessária a formação de diferentes

níveis de categorias. É importante observar que este processo só é possível com intensa

apropriação dos sentidos expressos nos textos, por parte do pesquisador. (MORAES e

GALIAZZI, 2006).

As categorias são unidades de informação propostas por quem está à frente do

processo. Dois pesquisadores diferentes poderão criar categorias de análise diferentes ao

analisarem o mesmo grupo de textos, ou corpus. Isto dependerá de fatores que envolvem

desde o conhecimento do tema abordado por parte do pesquisador, até o método por ele

utilizado para a criação das categorias.

As categorias na análise textual podem ser produzidas por diferentes

metodologias. Cada método apresenta produtos que se caracterizam por

diferentes propriedades. Por outro lado, cada método também traz já

implícitos os pressupostos que fundamentam a respectiva análise.

(MORAES, 2003, p. 197).

Dentre os métodos de criação das categorias podemos citar o método dedutivo, ou

método de categorias à priori. Este movimento parte de uma análise geral para uma análise

local, ou seja, a criação das categorias é feita antes da análise dos materiais da primeira etapa,

baseadas nas teorias que estão servindo de suporte para a pesquisa. (MORAES, 2003). Uma

vez estabelecidas de antemão as categorias, cabe ao pesquisador escolher em qual delas irá

colocar os fragmentos produzidos na unitarização, à medida que estes forem sendo

identificados.

Outro método possível é o indutivo, ou método à posteriori. Neste caso, as

categorias serão propostas depois de realizada a primeira etapa. Aqui, é o processo de

unitarização que dá o suporte para o pesquisador propor as categorias que este identifica como

importantes para a análise do corpus. É durante o processo de comparação entre os


41

fragmentos e o contraste de ideias neles contido, que o pesquisador sugere as categorias de

análise. (MORAES, 2003).

É importante perceber que o método indutivo não pressupõe a falta de um aporte

teórico, anterior à criação das categorias, por parte do pesquisador. Todo conjunto de

categorias construídas, independente do método utilizado, se faz a partir de um referencial

teórico, ainda que isto não esteja explicito durante o processo. Desta forma, concordamos com

Moraes (2003), quando diz que “toda categorização implica uma teoria”. (p. 200)

Também é possível usar um método misto de construção de categorias de análise.

Desde o primeiro momento se propõe categorias baseadas nas teorias que sustentam a

pesquisa, mas que ao longo do processo podem sofrer alterações de acordo com as

informações que emergem do processo de unitarização.

Todos esses tipos de categorias podem ser válidos. O essencial no processo

não é sua forma de produção, mas as possibilidades do conjunto de

categorias construído de representar as informações do corpus, ou seja, de

possibilitar uma compreensão aprofundada dos textos-base da análise e, em

consequência, dos fenômenos investigados. (MORAES, 2003, p. 198).

Ainda que este método permita uma série de particularidades quanto a sua utilização,

podemos identificar algumas propriedades comuns às categorias de análise. Primeiramente,

podemos dizer que um conjunto de categorias só será considerado válido se der conta de

representar, de maneira satisfatória, as informações e ajudar a compreender os fenômenos

investigados. Além disso, as categorias devem ser construídas utilizando um mesmo

princípio, baseado num corpo conceitual (teoria) bem estabelecido, de forma que se garanta a

homogeneidade entre tais categorias. (MORAES, 2003).

A terceira e última etapa do processo de análise consiste na interpretação propositiva

dos materiais. Uma vez realizada a unitarização do corpus da pesquisa e criada as categorias

de análise, a etapa final tem como propósito buscar a compreensão mais profunda do

problema, buscando ultrapassar o como e chegar ao porquê.

No contexto da análise textual, da forma como a compreendemos, interpretar

é construir novos sentidos e compreensões afastando-se do imediato e

exercitando uma abstração em relação às formas mais imediatas de leitura de

significados de um conjunto de textos. (MORAES, 2003, p. 204).

Essa interpretação, que marca o final de um processo, só pode ser exercida através de

um trabalho de permanente teorização por parte do pesquisador. Esta ferramenta não pode ser

vista como um conjunto de procedimentos rígidos, mas como uma metodologia aberta, que


42

estimula o pensamento investigativo. Isto porque as situações passíveis de serem investigadas

com esta ferramenta não são dadas como prontas, mas sim em permanente mudança e,

sobretudo, permanente interação com diversas influências, como ocorre durante os processos

de elaboração e reelaboração conceituais em uma sala de aula.

No capítulo subsequente, apresentaremos os principais conceitos sobre Física

Térmica e Física do Clima, abordados durante o desenvolvimento da UEPS, bem como,

faremos a descrição detalhada da sequência didática desenvolvida.


43

Capítulo 4

A Unidade de Ensino Potencialmente Significativa

4.1. A Temática Trabalhada

Durante a execução deste trabalho, foram desenvolvidas uma série de atividades que

abarcaram o estudo de conceitos referentes à Física Térmica, a partir de sua relação com a

Física do Clima.

4.1.1. Por Que Física Térmica?

Seguindo orientações da Secretaria de Educação, assim como observando a matriz de

referência do ENEM e orientações presentes nos Parâmetros Curriculares Nacionais para o

Ensino Médio (PCNEM), a equipe de professores de Física elaborou a matriz curricular

adotada na escola que, quanto ao conteúdo programático de Física do 2º ano do ensino médio,

indica o trabalho com a Física Térmica no decorrer dos dois primeiros bimestres do ano

letivo, deixando os dois finais reservados para o trabalho com conteúdos relacionados à Física

Ondulatória.

Em relação a este trabalho, as atividades foram previamente organizadas durante o

período que equivalia ao 1º bimestre do ano letivo de 2015 e implementadas durante o 2º

bimestre do ano em questão, abrangendo assim, conteúdos referentes à Física Térmica.

Como é tratada no ensino médio, a Física Térmica envolve um conjunto de conceitos

que encontram na Termodinâmica sua expressão mais completa quanto a inter-relação de

informações pertencentes a um corpo teórico coerente para o estudo/entendimento de certo

domínio da natureza. Nos documentos oficiais, observamos referência com relação à

Termodinâmica da seguinte forma:


44

A Termodinâmica, por sua vez, ao investigar fenômenos que envolvem o

calor, trocas de calor e de transformação da energia térmica em mecânica,

abre espaço para uma construção ampliada do conceito de energia (BRASIL,

1999, p.25).

Desta forma, o trabalho com conceitos relacionados à Física Térmica se mostrou

interessante por abrir possibilidade de serem discutidos elementos do cotidiano dos

estudantes, suas inter-relações e relações com outros domínios da Física, já vistos por eles em

momentos anteriores de suas formações, assim como, a relação destes conceitos com outros

pertencentes a diferentes áreas de aplicação da Física, como a Física do clima.

4.1.2. Por Que Física do Clima?

Podemos encontrar várias ciências que utilizam, como base de seus estudos,

conhecimentos desenvolvidos pela Física. Uma abordagem possível, para o ensino da Física,

é incorporar elementos do cotidiano dos estudantes, que podem ser trabalhados à luz da

Física, nas atividades de sala de aula. Uma ciência que permite esse rico diálogo com a Física

e o Ensino de Física é a Climatologia.

A climatologia trata dos padrões de comportamento da atmosfera,

verificados durante um longo período de tempo. Ela está mais preocupada

com os resultados dos processos atuantes na atmosfera do que com suas

operações instantâneas (AYOADE, 2013, p. 3).

No desenvolvimento de temas que envolvam a Física do clima, uma primeira

diferenciação que se faz necessária está entre os conceitos de clima e tempo. Podemos dizer

que o clima está associado às informações acerca do comportamento da atmosfera, a partir de

um grande número de dados, coletados e interpretados de forma contínua durante longos

períodos de tempo. O tempo, por sua vez, está associado ao estado médio da atmosfera,

considerando um dado intervalo de tempo (normalmente curto) e dado local pré-determinado

(AYOADE, 2013).

Ainda que possamos diferenciar tempo de clima, é necessário percebermos a estreita

relação existente entre tais conceitos. “o tempo e o clima podem, juntos, ser considerados

como uma consequência e uma demonstração da ação dos processos complexos na atmosfera,

nos oceanos e na terra” (AYOADE, 2013, p. 3), processos esses, que têm como base para seu

entendimento, os conceitos que compõe a Termodinâmica.

Com isso, além de se configurar como uma área que estuda fenômenos notadamente

presentes no cotidiano dos estudantes, a temática do clima se mostra como um importante


45

apoio para que o professor de Física trabalhe em suas aulas assuntos atuais e de interesse

geral, buscando o enriquecimento da cultura científica dos estudantes. Para isto, devemos

estimular a mudança de postura por parte do estudante, “isso inclui ser um leitor crítico e

atento das notícias científicas divulgadas de diferentes formas: vídeos, programas de

televisão, sites da Internet ou notícias de jornais” (BRASIL, 1999, p.27). Sendo facilmente

observado que a vinculação nos telejornais diários, sites e outros, trazem informações sobre

previsão do tempo, o que naturalmente pode suscitar discussões acerca da Física do clima.

Este tipo de abordagem pode auxiliar o desenvolvimento nos estudantes da

habilidade de se expressarem na linguagem física de maneira mais adequada, o que

necessariamente exige a identificação de grandezas físicas correspondentes às situações

observadas e a capacidade de distinguir conceitos que, na linguagem cotidiana normalmente

são tratados como sinônimos, tais como, calor e temperatura, aceleração e velocidade, ou

massa e peso (BRASIL, 1999).

4.2. Conceitos Físicos Abordados na UEPS

No decorrer do 1º bimestre, antes do início da implementação da UEPS, foram

abordados durante as aulas, os seguintes tópicos: noções de temperatura, escalas

termométricas, e dilatação térmica nos sólidos e líquidos.

Esses tópicos foram trabalhados, a partir de uma abordagem que privilegiou aulas

expositivas e dialogadas, as quais tiveram como suporte principal o livro didático adotado na

escola, e sem a realização de atividades práticas.

Ao começar o 2° bimestre letivo, o início da UEPS desenvolvida contou com uma

breve revisão dos principais conceitos abordados no bimestre anterior. Além disso, durante a

sequência, foram abordados os tópicos discutidos a seguir.

4.2.1. Calor

Conceito chave para o estudo da termodinâmica, o calor é tido como a energia

térmica em trânsito entre corpos, ou entre um dado sistema e o ambiente, que apresentam

diferentes temperaturas (variação de temperatura). Este conceito foi tratado com base à teoria

corpuscular da matéria, ou seja,


46

Tal variação de temperatura é devida a uma mudança na energia térmica do

sistema por causa da transferência de energia entre o sistema e seu ambiente.

(Lembre-se que a energia térmica é uma energia interna que consiste em

energias cinética e potencial associadas com os movimentos aleatórios de

átomos, moléculas e outros corpos microscópicos no interior de um objeto).

A energia transferida é chamada de calor e é simbolizada por Q

(HALLIDAY, VOL2, p. 189).

Esta abordagem da matéria, partindo teoria corpuscular, é importante pois, auxilia o

desenvolvimento de uma concepção do mundo microscópico – domínio estudado pela Física

Estatística – que irá ajudar a explicar efeitos macroscópicos observados – domínio da

Termodinâmica –, como as mudanças de fase (RODRIGUES e FERREIRA, 2011).

4.2.2. Princípio da Conservação da Energia

Sendo um dos principais conceitos estruturantes da Física, este princípio foi

desenvolvido no contexto específico das trocas de calor, ou seja, para um dado sistema

termicamente isolado, que contenha em seu interior corpos com diferentes temperaturas,

haverá trocas de calor entre os corpos de maneira a manter satisfeita a relação abaixo.

Figura 4.1: Representação esquemática da transferência de calor entre dois corpos.

Para a situação representada na figura acima, teremos:

𝑄𝐴 = − 𝑄𝐵

Onde, QA é a quantidade de calor perdido pelo corpo A e QB é a quantidade de calor

recebido pelo corpo B. Ficando, então:

𝑄𝐴 + 𝑄𝐵 = 0

O que nos mostra que a energia contida no sistema em questão é conservada.

CORPO A

tA

CORPO B

tB

SISTEMA TERMICAMENTE ISOLADO

tA > tB

Q


47

4.2.3. Capacidade Térmica

Também conhecida como capacidade calorífica, esta grandeza física, representada

por C, é uma constante de proporcionalidade entre o calor Q que o objeto perde ou ganha e a

variação de temperatura ∆T, sofrida pelo objeto durante esse processo. Desta forma, temos:

𝐶 =𝑄

∆𝑇

Vale ressaltar que a capacidade térmica é uma característica associada ao objeto.

4.2.4. Calor Específico e Quantidade de Calor sensível

Para determinarmos a capacidade calorífica por unidade de massa, é necessário

normalizar a parcela à direita da equação acima pela massa (m) do objeto estudado. Desta

forma definiremos uma nova grandeza física chamada de calor específico, representada por c.

Teremos então:

𝑐 =𝑄

𝑚∆𝑇

Como esta equação sofreu normalização pela massa do objeto, o calor específico se

constitui numa grandeza que está relacionada não com o objeto estudado, mas com a

substância no qual ele é feito.

A quantidade de calor Q utilizada neste processo, que necessariamente deve envolver

situações onde não haja mudança de estado físico, é chamada de quantidade de calor sensível,

pois promove apenas a variação de temperatura do objeto observado. Em livros didáticos de

ensino médio, podemos encontrar a relação acima escrita da seguinte forma:

𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇

4.2.5. Quantidade de Calor Latente

Nas situações em que ocorrem mudanças de estado físico da substância, definimos a

grandeza conhecida como calor latente, ou calor de transformação, representada por L. Assim,

a quantidade de calor latente equivale à “quantidade de energia por unidade de massa que

deve ser transferida sob a forma de calor quando uma amostra sofre uma mudança de fase

completa” (HALLIDAY et al., p. 192).


48

Isso nos dá:

𝑄 = 𝑚. 𝐿

Devemos lembrar que, para cada mudança de estado físico (mudança de fase), a

substância apresentará um valor específico para o seu calor latente L.

4.2.6. Relação entre Temperatura e Pressão

Durante o desenvolvimento da UEPS, este tópico foi trabalhado numa abordagem

fundamentalmente conceitual. Para tanto, utilizamos a interpretação dos diagramas de fases.

Tais diagramas constituem-se enquanto gráficos cartesianos que mostram a relação entre

duas, ou mais, grandezas físicas. Neste caso, utilizamos a relação entre os parâmetros

termodinâmicos pressão e temperatura nos gráficos analisados para, a partir de sua

interpretação, entender o comportamento das substâncias quanto a possíveis permanências ou

mudanças de estado físico.

Abaixo podemos observar o diagrama de fases da água:

Figura 4.2: Diagrama de fases da água, onde T é o ponto tríplice. Fonte: Autor.

As curvas que delimitam as fronteiras entre os diferentes estados físicos são

chamados de curva de fusão ou solidificação, curva de vaporização ou condensação e, curva

de sublimação. O ponto T, chamado de ponto tríplice ou triplo, é o ponto onde podem

coexistir os três estados físicos.

T

Fase Gasosa

Fase Líquida

p (atm)

T (ºC) -0,06 0

1

8

Fase Sólida


49

4.3. Conceitos Associados à Física do Clima Abordados na UEPS

Durante as atividades da UEPS, foram estudadas diferentes variáveis climáticas.

Todas elas expressam grandezas a partir da relação entre diferentes conceitos da Física e de

outras ciências.

4.3.1. Umidade Relativa do Ar

Esta grandeza está associada com a umidade presente no ar, oriunda do processo de

evapotranspiração da água, que compõe uma das etapas do ciclo hidrológico. Desta forma a

umidade relativa do ar (UR) pode ser definida como a relação entre a quantidade de água que

está presente no ar, a chamada umidade absoluta (W), e o valor máximo que para dada

temperatura poderia haver, o chamado ponto de saturação (WS).

𝑈𝑅 =𝑊

𝑊𝑆 . 100%

Assim, numa localidade onde a temperatura ambiente estivesse em 30ºC, a

quantidade máxima de moléculas de água, dispersas no ar no estado de vapor, seria de 4%.

Neste caso, se existisse apenas 3% de moléculas, então a UR seria a razão entre 3 e 4, ou seja,

75%.

4.3.2. Pressão Atmosférica

A manifestação desta grandeza está relacionada à força gravitacional, bem como a

influência desta sobre as moléculas que compõe a atmosfera. Isto porque a pressão

atmosférica é basicamente o peso que a atmosfera exerce sobre a superfície do planeta.

Assim, alguns fatores estão relacionados com a variação desta grandeza, entre eles a

composição gasosa da atmosfera, a altitude e a temperatura do local.

Esta dependência está relacionada com o fato de que, a composição da atmosfera tem

relação direta com a massa molecular de seus constituintes, ou seja, em misturas formadas por

gases mais pesados, a pressão atmosférica tende a ser maior. Em relação à altitude, esta é

inversamente proporcional à rarefação do ar, logo em grandes altitudes a pressão atmosférica

tende a ser menor. Já a temperatura tem influência pelo fato de que em regiões mais frias, as


50

moléculas que compõe a atmosfera tendem a apresentar menor energia térmica vibracional,

agrupando-se e tornando o ar mais denso, o que tende a aumentar a pressão do local.

4.3.3. Índice Pluviométrico

Este índice é normalmente utilizado para medir a precipitação da água da chuva

em determinado local e período de tempo. Utiliza como unidade de medida o milímetro (mm).

O cálculo é realizado de acordo com o nível de água da chuva que precipita em uma

determinada área. Por exemplo, se falarmos em um índice pluviométrico de 40 mm durante o

mês de abril, quer dizer que a altura do nível de água acumulada em um tanque aberto que

apresente formato de um prisma reto, cúbico ou cilíndrico, atingiu 40 mm.

Esse método é eficiente, pois, o recipiente coletor não precisa ser necessariamente

grande. Para um coletor cubico de 1m2 de área de base, a coleta da quantidade de água de

chuva seria bem maior se comparado a um coletor de 0,25 m2 de área de base. Porém, como o

segundo coletor precisa de uma quantidade menor de água, para variar a altura do líquido

coletado, ambos os coletores apresentariam a mesma marcação ao final de uma chuva.

4.3.4. Velocidade e Direção do Vento

Gerados pela variação de parâmetros termodinâmicos, como a temperatura, nos gases

da atmosfera, o estudo dos ventos é importante tanto para as previsões meteorológicas, quanto

para questões climatológicas, como a influência na agricultura.

A diferença de gradiente de pressão atmosférica gera o deslocamento do ar,

ou seja, origina os ventos. Estes, partindo de zonas de maior para as de

menor pressão, sofrem influências também do movimento de rotação da

Terra, da força centrífuga ao seu movimento, bem como da topografia e

consequente atrito com a superfície terrestre (Munhoz e Garcia, 2008, p. 30).

Além dos processos que possibilitam a formação dos ventos, é importante a

determinação de sua velocidade e direção. Essas grandezas podem ajudar a predizer a

dinâmica do tempo em curto prazo

4.3.5. Conforto Térmico

Todos os seres vivos tem algum tipo de relação com a temperatura do ambiente em

que se encontram. Porém, alguns seres apresentam respostas comportamentais e fisiológicas

mais expressivas quando submetidos à variações de temperatura de seus ambientes. A busca


51

pelo bem-estar, existente há muito tempo, tem levado a intensificação nas últimas décadas dos

estudos acerca do conforto térmico (BATIZ et al., 2009).

No que se refere ao gênero humano, a temperatura também está intimamente

associada à sensação de conforto físico. Sabe-se que sob temperaturas

elevadas as pessoas normalmente tendem a diminuir a atividade motora e

intelectual. Uma razoável parte do consumo mundial de energia, debitada

aos processos de climatização de ambientes, constata o esforço do Homem

para melhorar as condições reinantes em recintos fechados (VAREJÃO-

SILVA, 2006, p. 88).

Desta forma, é possível observar que o conforto térmico está associado à condição de

se sentir bem, o que trás um componente subjetivo à definição deste conceito. Isto não impede

a Ciência de utilizar este conceito em pesquisas desenvolvidas em laboratório, ou em campo,

para relacionar o conforto térmico ao desempenho de indivíduos durante o desenvolvimento

de suas atividades (BATIZ et al., 2009).

A figura a seguir expressa os valores de temperatura e umidade, e como estes estão

integrados ao conforto térmico associado à humanos.

Figura 4.3: Diagrama do conforto térmico para humanos. Fonte: INMET (Instituto Nacional de

Meteorologia).

A noção de conforto térmico está intimamente ligada à ideia de sensação térmica,

normalmente abordada em livros didáticos de Física do ensino médio. Em ambos os casos

temos um componente subjetivo para indicar a ideia de ‘quente’ e ‘frio’, baseado em aspectos


52

fisiológicos provenientes de percepções relacionadas aos sentidos, neste caso, o tato

(MATTOS e DRUMOND, 2004).

Devido a este componente subjetivo, as ciências que trabalham com estes conceitos

tentam definir o conforto térmico com base em outros parâmetros – temperatura, umidade,

velocidade do vento, intensidade da radiação solar –, na busca de fazer a aferição de valores

de maneira mais precisa. Esta abordagem abre a possibilidade da discussão acerca da relação

entre diferentes grandezas que em situações usuais seriam vistas de maneira isolada.

4.4. O Planejamento da Sequência Didática

Existem várias abordagens que tratam o desenvolvimento de disciplinas científicas a

partir de sequências didáticas (BELLUCCO e CARVALHO, 2014; MOREIRA, 2011;

RODRIGUES e FERREIRA, 2011). No presente trabalho foi desenvolvida e aplicada uma

sequência definida como Unidade de Ensino Potencialmente Significativa – UEPS

(MOREIRA, 2011), buscando incluir os conceitos trabalhados ao longo das atividades dentro

de um corpo coerente de conhecimentos preexistentes no campo cognitivo do estudante.

Esta sequência de ensino teve um total de 9 encontros, cada um composto de 3 aulas

de 45 minutos. Para facilitar o entendimento das atividades realizadas, faremos a seguir a

exposição dos encontros e a discriminação das atividades ocorridas em cada um deles.

4.4.1. A Unidade de Ensino Potencialmente Significativa Desenvolvida

Encontro 1:

Atividade 1: Como situação inicial, foi pedido aos estudantes que respondessem a um

questionário, contendo quatro perguntas abertas sobre conceitos relacionados ao aquecimento

global, efeito estufa, mudanças climáticas e ações antrópicas sobre clima e tempo (ANEXO

1). Esta atividade teve como objetivo fazer o levantamento de conceitos prévios dos

estudantes sobre o tema.

Atividade 2: Como organizador prévio, foi exibido um vídeo (série Cosmos, episódio 7)

seguido de debate aberto sobre o clima, a importância de conhecer os fatores que o

influenciam e como a ação antrópica pode gerar impactos em escala global.


53

Encontro 2:

Atividade 3: Foi apresentado o texto para leitura (ANEXO 2), seguido de discussão aberta,

sobre os conceitos de Clima, Tempo, aparelhos de medida de uma estação meteorológica

(EM) e suas medições. Neste momento foi realizada uma primeira discussão de como a

medição das variáveis climáticas estão relacionadas com os conceitos da Física Térmica, tais

como Temperatura, Calor, e Pressão.

Atividade 4: Em seguida, a turma foi dividida em equipes e foi proposta a atividade prática

baseada no seguinte questionamento (situação problema): como construir uma estação

meteorológica (EM)? Foi entregue a cada equipe um roteiro com orientações gerais (ANEXO

3) de como proceder durante a execução da atividade de construção da EM. Como esta

atividade era parte integrante da avaliação dos estudantes, o roteiro também trazia

informações acerca da pontuação da mesma. Ao final desta aula, foi solicitado às equipes que

fizessem uma pesquisa em livros e sites sobre quais aparelhos eram possíveis construir

utilizando materiais alternativos e de baixo custo.

1ª Rodada de Orientações: Nesta semana ocorreu a primeira rodada de orientação das

equipes no contra-turno (turno da tarde). Durante as reuniões no Laboratório Multidisciplinar

de Ciências (LMC), foi visto o que cada equipe pesquisou, quais os tipos de aparelhos de

baixo custo que eles observaram em vídeos, sites e textos, discutiu-se quais as melhores

opções para que fossem construídos e lhes foi pedido pra que iniciassem a construção dos

mesmos. Foi informado às equipes que, na próxima rodada de orientação, eles já deveriam

trazer os aparelhos, ou parte deles, montados para os primeiros testes de funcionamento. Ao

final das reuniões ocorridas com cada equipe, levando-se em conta as pesquisas por elas

realizadas, ficou definido que deveriam ser construídos ao menos 6 aparelhos: termômetro,

psicrômetro, barômetro, pluviômetro, anemômetro e anemoscópio.

Encontro 3:

Atividade 5: Esta aula ocorreu no LMC. Inicialmente a turma foi dividida em 6 equipes

composta de 4 a 6 estudantes. Cada uma das equipes foi encaminhada a uma bancada e foi

solicitado que elas executassem um experimento e tentassem explicar o que estava ocorrendo

durante o experimento, tomando nota do que fosse importante para a produção de um pequeno

relato por escrito de suas observações.


54

Foram propostos três experimentos, com duas equipes ficando com o mesmo experimento.

1º. Balão com água e vela: deu-se à equipe dois balões e uma vela. Foi Solicitado que

enchessem um deles apenas com ar e o outro com um pouco de água e ar. Pediu-se para que

colocassem os dois perto da chama da vela e observassem o tempo que levava para que eles

estourassem.

2º. Lâmpada e termômetros: Foi dado a cada equipe uma lâmpada incandescente (com o

soquete e interruptor, devidamente instalados) e dois termômetros químicos de mercúrio.

Pediu-se para que ligassem a lâmpada e colocassem um termômetro na lateral e outro acima

da lâmpada, variando suas distâncias e observando a leitura das temperaturas por eles

indicadas.

Figura 4.6: Termômetros próximos à lâmpada incandescente. Fonte: Autor.

Figura 4.4: Balão cheio apenas com ar.

Fonte: Autor.

Figura 4.5: Balão cheio com ar e água.

Fonte: Autor.


55

3º. Béquer com água e leite: cada equipe recebeu um béquer com água, uma pipeta pasteur,

uma vela e um pouco de leite líquido. Foi solicitado que eles depositassem cuidadosamente o

leite no fundo do béquer com água e em seguida colocassem acima da chama da vela. Foi

pedido que observassem o que acontecia com o leite do fundo do béquer enquanto o conteúdo

do seu interior era aquecido pela chama.

Atividade 6: A turma foi novamente reagrupada e foi pedido as anotações que cada equipe

havia feito durante a execução da atividade experimental. Antes de começarmos as

discussões, foi falada a diferença entre descrever e explicar um evento. Na sequência, foi

solicitado que cada equipe fizesse um breve relato oral do experimento que havia realizado.

Foi estimulado que durante esse relato as equipes não apenas descrevessem o que viram, mas,

que tentassem explicar o que havia acontecido. Com a intensa participação de vários

estudantes, as ideias eram sistematizadas num quadro branco e o professor orientou as

discussões para que pudessem ser construídos os conceitos de condução térmica, convecção

térmica e irradiação térmica. Com os conceitos dos processos de propagação de calor

construídos, a partir das discussões com toda a turma, foi apresentada a explicação de como

estes processos interferem na produção dos ventos na atmosfera.

Atividade 7: foi solicitado que cada equipe reescrevesse suas impressões do experimento,

buscando explicá-los utilizando os conceitos construídos na discussão com a turma. Eles

Figura 4.7: Leite sendo depositado no

fundo do béquer com água. Fonte: Autor.

Figura 4.8: Béquer sendo aquecido pela

chama da vela. Fonte: Autor.


56

foram orientados a utilizar, se necessários, o livro didático e pesquisa na internet, e entregar

suas anotações na aula seguinte.

Encontro 4:

Atividade 8: Aula expositiva e dialogada sobre Quantidade de Calor Sensível e Quantidade de

Calor Latente. Nesta aula foi ressaltada as unidades de medida de calor, principalmente a

usada no S.I. Na sequência, foram resolvidos exercícios sobre os temas vistos, com aplicações

que envolvessem fenômenos climáticos.

2ª Rodada de Orientações: Nesta semana, ao irem ao LMC para as reuniões, as equipes

trouxeram algumas peças e aparelhos já montados. Começou-se a se fazer ajustes e

calibrações em alguns aparelhos e se discutir como montar os mais complexos. Também foi

discutido o princípio de funcionamento de cada aparelho. Foi dada atenção especial às

propostas de soluções que os estudantes apresentaram para tentar contornar problemas que

apareceram durante a construção dos aparelhos.

Encontro 5:

Atividade 9: Uma breve aula expositiva sobre capacidade térmica e calor especifico.

Atividade 10: Realização de experimento no LMC para a determinação do calor específico e

capacidade térmica utilizando calorímetros de baixo custo. Cada equipe recebeu uma lata de

alumínio (de refrigerante), um termômetro químico, recipientes de isopor para conservar as

latas refrigeradas, béqueres, pedaços de parafina, um pouco de areia e algumas moedas. O

experimento consistia em construir um calorímetro, medir sua capacidade térmica, e calcular

o calor específico da areia, parafina e metal. Foi disponibilizado para as equipes o uso de uma

balança de precisão existente no LMC. Além das orientações dadas pelo professor, cada

equipe recebeu um roteiro (ANEXO 4), para auxiliar a realização desta atividade.

Encontro 6:

Atividade 11: Iniciou-se a aula com a proposição de uma situação-problema referente à

relação entre temperatura e pressão. Por que na panela de pressão os alimentos cozinham mais

rapidamente? Este questionamento teve como objetivo servir de organizador prévio para o

tema discutido na aula.


57

Atividade 12: Em seguida foi realizado pelo professor um experimento demonstrativo sobre a

relação entre temperatura e pressão.

O experimento era composto de um aparato montado com balão de vidro com ladrão, seringa,

válvula (torneira três vias), mangueiras de conexão e fonte de calor (fogareiro). Depois de

montado era possível injetar e retirar ar do interior do balão, fazendo com que sua pressão

interna variasse. Assim era possível atingir o ponto de ebulição da água acima e abaixo dos

100ºC, característicos de locais onde a pressão é a mesma do nível do mar.

Foi abordada a fenomenologia do experimento e a explicação teórica com a apresentação dos

diagramas de fases.

Figura 4.9: Aparato montado para o estudo da relação entre temperatura e pressão. Fonte: Autor.

Atividade 13: Ao final da aula, cada aluno recebeu uma lista de exercícios para fazer em casa.

Esta lista teve como objetivo auxiliar a reconciliação integradora do que havia sido visto até

o momento.

3ª Rodada de Orientações: Nesta semana as orientações tiveram como objetivo fazer

pequenos ajustes no que ainda não está funcionando bem e orientar sobre a apresentação da

semana seguinte, incluindo a montagem dos slides em PowerPoint.

Encontro 7:

Atividade 14: Resolução e discussão da lista de exercícios. Durante as resoluções, buscou-se

fazer associação dos conceitos de Física Térmica àqueles trabalhados pelos alunos durante as

aulas anteriores e durante a construção dos equipamentos.


58

Foi lembrado que na próxima aula ocorreria a apresentação dos trabalhos. Cada equipe

deveria trazer os aparelhos montados, demonstrar e explicar seu funcionamento e relacionar

às variáveis climáticas referentes aos aparelhos com os conceitos da Física Térmica

trabalhados até então.

Encontro 8:

Atividade 15: Apresentação dos trabalhos. Todas as equipes apresentaram seus instrumentos

de medidas montados. Por sorteio, cada equipe explicou o princípio de funcionamento dos

aparelhos, falou sobre a variável climática que ele se propõe a medir e demostrou, quando

possível, o seu funcionamento em sala. Também foi explicada a relação entre as variáveis, a

sensação térmica e o conforto térmico.

Encontro 9:

Atividade 16: Esta aula teve início com a explicação do que é, e como construir, um mapa

conceitual. Durantes as discussões, que foram baseadas em Moreira (2012), foi mostrado à

turma alguns exemplos de mapas conceituais já prontos.

Atividade 17: Produção de mapas conceituais. Cada aluno recebeu um texto denominado

Repensando sobre o Clima e Tempo (ANEXO 5), e foi solicitado que após a leitura eles

produzissem um mapa conceitual acerca do entendimento sobre o texto.

Esta atividade marcou o encerramento da unidade de ensino potencialmente

significativa, objeto de estudo desta pesquisa.

No capítulo 5, faremos a análise da UEPS desenvolvida, utilizando os métodos e

técnicas já tratados no capítulo 3.


59

Capítulo 5

A Análise da Sequência Didática

Neste capítulo utilizaremos as ferramentas de análise já descritas no capítulo 3 para

que, partindo dos materiais produzidos e coletados junto aos estudantes, examinemos a

sequência didática de conjunto.

Como as duas turmas que estão sendo a base deste estudo desenvolveram as mesmas

atividades, só faremos distinção entre elas quando for conveniente ou necessário para nossas

análises. Na maior parte do tempo, trataremos como se fossem um único grupo – maior – de

estudantes.

A sequência didática aqui analisada é composta de um total de 17 atividades. Como o

objetivo geral deste trabalho é verificar quais impactos as atividades experimentais podem

representar durante a execução de uma UEPS, centralizaremos nossas análises nas atividades

experimentais desenvolvidas durante o processo, assim como nas atividades que marcam o

início e o final da sequência, haja vista que nossa intenção é fazer uma análise do processo e

não do produto final da UEPS.

5.1. A Situação Inicial

Para a análise das respostas dos estudantes, referentes ao questionário com perguntas

abertas aplicado no primeiro encontro (atividade 1), que teve o objetivo de fazer o

levantamento dos conhecimentos prévios acerca da temática Física do Clima e sua relação

com conhecimentos acerca da Física Térmica, utilizamos a análise textual discursiva

(MORAES e GALIAZZI, 2006). Baseados nos questionários aplicados (Anexo 1),

identificamos diferentes categorias de análise referentes às quatro perguntas nele contidas.


60

Para ilustrar o conteúdo dos discursos presentes em cada uma das categorias

identificadas, utilizaremos a transcrição de algumas respostas dos estudantes. Para manter o

sigilo dos nomes dos estudantes, iremos associar um código a cada um deles, assim como

para cada uma das categorias descritas.

Como todas as perguntas contidas no questionário aplicado tinham como tema

central as Mudanças Climáticas, foi possível analisar as respostas contidas em cada

questionário como a expressão geral da percepção que o estudante que as construiu

apresentava sobre a temática central, ou seja, ao analisarmos cada questionário de uma forma

global, as quatro respostas eram vistas como um único texto.

Esta forma de coleta de dados possibilitou a unitarização do corpus da análise textual

discursiva de forma mais natural, uma vez que nesta etapa do processo é comum, e até

recomendável, que se faça a desmontagem e a desconstrução do texto analisado (MORAES,

2003). Este processo de desconstrução do texto analisado facilita a percepção das relações

existentes entre os conceitos nele contido, bem como auxilia a construção das categorias de

análise.

As categorias por nós construídas foram baseadas nos trabalhos de Muniz (2010) e

Castoldi et al. (2009), os quais buscaram identificar as representações sociais de estudantes do

ensino fundamental e médio acerca de conceitos relacionados à Física do Clima – como o

aquecimento global – e meio ambiente.

Passaremos agora à descrição de cada uma das categorias, bem como a análise de

suas características centrais. Ainda que não seja o foco desta pesquisa, utilizaremos alguns

elementos estatísticos para nos auxiliar na compreensão do perfil conceitual do grupo de

estudantes.

Física Térmica e Física do Clima – (C.1):

Enquadram-se nesta categoria as respostas que representam argumentações centradas

em conceitos de Física Térmica – temperatura e calor – e Física do Clima, mostrando relação

entre os conceitos, ainda que as explicações nem sempre estejam corretas.

Mudança climática é a variação de temperatura ocorrida em um determinado

espaço (E32T2).


61

É possível observar que para explicar o fenômeno Mudança Climática, o estudante

utiliza como conceito principal a Temperatura.

Identificamos a existência de duas subcategorias: explicações baseadas em

tendências naturalistas (C.1.A), e explicações baseadas em tendências antropocêntricas

(C.1.B).

Sobre o efeito estufa, um dos estudantes escreve:

É um fenômeno natural com o objetivo de aquecer o planeta terra. A

radiação do sol bate na terra e volta. O calor que vêm fica preso na atmosfera

por maio dos gases poluentes. Em países mais industrializados, e

consequentemente mais poluídos, a temperatura é maior, pois prende mais

calor (E11T2).

Neste caso o estudante inicia a sua argumentação deixando claro que o efeito estufa é

um fenômeno natural. Após fazer a explicação do efeito utilizando termos característicos da

Física Térmica como temperatura, calor e radiação, o estudante identifica a ação do homem

como potencializador do fenômeno. Enquadramos este tipo de resposta na subcategoria C.1.A

por relacionar conceitos de Física Térmica e Física do Clima, mas identificar corretamente o

efeito estufa como algo natural.

Outro estudante escreve:

Efeito Estufa é um efeito climático causado pela poluição que acaba

causando mudanças no clima do planeta fazendo o nível do mar aumentar

quando os icebergs derretem devido a temperatura muito elevada. O calor do

Sol está mais forte, devido ao efeito estufa a temperatura no planeta

aumenta, fazendo com que os raios de sol sejam mais fortes e causem

doenças de pele (E3T1).

Este estudante coloca o homem como protagonista do efeito estufa, uma vez que

indica a poluição como agente que provoca o efeito. Durante sua argumentação também é

possível observar conceitos próprios da Física Térmica, como temperatura e calor, que nestas

respostas são fundamentais para o desenvolvimento da ideia que se quer passar. Porém é clara

a visão antropocêntrica da argumentação, desde o início, até a finalização, onde se pode

observar a atenção voltada para um efeito associado ao homem – câncer de pele. Textos com

esse conteúdo foram enquadrados na categoria C.1.B.

Como nos sugere Muniz (2010), as tendências naturalistas podem estar associadas à

conhecimentos de natureza escolar que não foram baseados em concepções de ensino

reflexivas. Já as representações associadas à tendências antropocêntricas têm como suporte as


62

informações comumente associadas às ideias repassadas por veículos de comunicação, que

costumam apresentar o problema sem detalhar as explicações e os conceitos científicos à ele

associado (MUNIZ, 2010).

A categoria C.1 pode ser considerada a mais promissora em termos de utilização de

subsunçores para estruturação de novos conceitos. Isto porque é possível ancorar novos

conceitos na estrutura cognitiva dos estudantes, que farão parte de um corpo mais geral de

conceitos e que terão como propósito explicar como eventos por eles já percebidos – os

relacionados à Física do Clima – podem ser melhor entendidos se relacionados aos conceitos

novos apresentados.

Neste caso, como os estudantes que tiveram suas respostas enquadradas nesta

categoria já expõe conceitos relacionados à Física Térmica, isto é um indicativo de que eles

podem chegar à utilizar as ideias trabalhadas na escola, em situações cotidianas, de maneira

mais fácil.

Física do Clima – (C.2):

Aqui se enquadram as respostas que representam argumentações centradas apenas

em conceitos de Física do Clima. Isto não quer dizer que os estudantes não tenham noções

referentes à conceitos de Física Térmica, até porque a UEPS foi desenvolvida no período

equivalente ao segundo bimestre letivo e conceitos como Temperatura, Escalas

Termométricas e Dilatação Térmica, já haviam sido tratados em aulas anteriormente.

Porém, as respostas aqui apresentadas indicam que os estudantes têm dificuldades

em relacionar conceitos aprendidos em sala de aula à outros contextos. Isto é indicativo de

que durante os conteúdos trabalhados antes da UEPS, a aprendizagem mecânica foi

preponderante em relação à aprendizagem significativa, já que para esta última se consolidar,

é necessário que o estudante seja capaz de aplicar os conceitos em situações diferentes

daquelas em que tais conceitos foram a ele apresentados (MOREIRA, 2014).

Nesta perspectiva, um estudante escreve:

O Efeito Estufa é a abertura na camada de ozônio, facilitando a entrada de

raios solares na terra, causando catástrofes ambientais (E14T2).

É possível observar que este estudante confunde dois fenômenos distintos – efeito

estufa e buraco na camada de ozônio – estabelecendo uma relação direta, inexistente, entre


63

eles. Porém, o que nos leva a enquadrar esta resposta na categoria em questão, não é a

assertiva da argumentação, mas seu conteúdo.

Como esta atividade foi desenvolvida com o objetivo de fazermos o levantamento de

conhecimentos prévios da turma, estávamos interessados em encontrar relações entre

conceitos de Física Térmica – em especial os já vistos em aulas anteriores – e aqueles

relacionados à Física do Clima. Em nenhum momento o estudante se valeu de conceitos de

Física Térmica para tentar explicar o mecanismo de funcionamento do fenômeno em foco.

Aqui também definimos, assim como na categoria C.1, duas subcategorias baseados

em Muniz (2010): naturalista (C.2.A) e antropocêntrica (C.2.B).

Buscando explicar o que seria Mudança Climática, encontramos a seguinte

argumentação:

É quando se tem um determinado clima num ambiente e este muda para

outro (E30T1).

Com um viés tautológico, esta explicação mostra ausência de conceitos como

temperatura e calor, bem como em momento algum faz referência a atividades humanas

envolvidas no processo. Percebemos aqui um trecho que condiz com a subcategoria C.2.A.

Ao tentar expor evidências do aquecimento global, um estudante escreve:

São a poluição do ar, queima de combustíveis, desmatamento, etc. (E34T2).

O estudante elenca uma série de eventos que normalmente associamos a causas do

aquecimento global, e não consequências, como a pergunta feita no questionário fazia

referência. Ainda assim, podemos verificar que todas as ideias expressas tem um caráter

antropocêntrico, uma vez que deixa clara a relação de ações humanas no que foi citado. Esta

frase pode ser enquadrada na subcategoria C.2.B.

É importante destacar que a definição das duas subcategorias que propusemos nas

categorias C.1 e C.2 não se deu por acaso. Como no decorrer da UEPS havia previsão de

atividades baseadas em intervenções diretas na medida de variáveis climáticas, estas

subcategorias serviram para nos indicar se os estudantes tinham a ideia de como a ação

antrópica pode exercer influência sobre o clima.


64

Na sequência apresentaremos uma tabela com a frequência absoluta e valores

percentuais, para que possamos observar como as respostas dos estudantes das duas turmas se

enquadraram nas diferentes categorias por nós identificadas.

Tabela 5.1: Categorias referentes à situação inicial.

CATEGORIA SUBCATEGORIA FREQUÊNCIA PERCENTUAL (%)

C.1 C.1.A 15 24,19 %

C.1.B 8 12,90 %

C.2 C.2.A 17 27,41 %

C.2.B 22 35,48 %

Ainda que informações referentes ao tempo e clima sejam amplamente divulgadas

pelos meios de comunicação, as respostas referentes à pergunta 1 – O que é Mudança

Climática? – deixam claro o não entendimento acerca da diferença entre esses dois conceitos.

Outra confusão encontrada em algumas respostas foi a palavra clima sendo usada como

sinônimo de temperatura. Na pergunta 4 – As temperaturas vão aumentar no futuro? Quais

serão os impactos disso? –, um estudante chegou a responder:

Sim. Óbvio que o clima vai aumentar e sentiremos mais calor... (E4T1).

A temperatura foi o único parâmetro termodinâmico citado pelos estudantes, tendo

aparecido em quase todas as respostas dos questionários. Porém, mesmo este conceito já

tendo sido trabalhado no bimestre anterior à aplicação desta UEPS, muitas vezes a ideia de

temperatura foi utilizada de forma equivocada nas respostas.

Em todos os casos que se vez menção à mudança climática, direta ou indiretamente,

sempre se ressaltou o caráter negativo deste efeito, seja de forma alarmista como na

subcategoria C.2.B, ou de forma mais argumentativa, como na subcategoria C.2.A.

Em várias respostas foi possível observar a ideia de ação antrópica sobre o clima e

tempo. Isto é um ponto positivo, pois estimula em sala de aula discussões referentes à tomada

de decisão tendo como base os conhecimentos discutidos nas aulas de Física. Todavia, muitas

respostas que destacaram a ação humana apresentaram um conteúdo determinista. Isto pode

ser observado principalmente nos textos enquadrados na subcategoria C.2.B, como do

estudante abaixo.

Acho que as temperaturas do planeta vão aumentar, tenho quase certeza

disso. O mundo se acabando pouco a pouco, pessoas morrendo e muitos

desastres naturais (E3T2).


65

O percentual mais elevado de respostas na categoria C.2 – 62,89% – mostra que os

estudantes, em sua maioria, não conseguem relacionar os conceitos referentes à Física do

Clima com os abordados em sala de aula acerca da Física Térmica. Muitos entendem as

previsões relacionadas a tempo e clima como algo exato, o que demonstra a falta de

conhecimento da complexidade do estudo de variáveis climáticas.

Mesmo a variável termodinâmica já trabalhada antes da UEPS – temperatura – não

foi aplicada de forma satisfatória nas respostas, o que nos indica que o uso correto de

conceitos em situações fechadas e não relacionadas ao cotidiano, não é garantia de que os

estudantes os usarão de forma correta quando necessitarem mobilizá-los para a resposta de

perguntas abertas.

5.2. Experimentos sobre Processos de Propagação de Calor

Durante a atividade 5 da sequência didática desenvolvida, as turmas executaram os

primeiros experimentos que ocorreram no laboratório de ciências da escola. Com o objetivo

de servir como organizador prévio para a introdução do estudo dos processos de propagação

de calor, as turmas foram divididas em equipes e cada uma realizou um experimento referente

a um dos processos de propagação de calor – condução térmica, convecção térmica e

irradiação térmica. Durante a execução dos experimentos, foi solicitado que os estudantes

anotassem em seus cadernos o que lhes chamou mais atenção durante o experimento e a

possível explicação do que estavam observando.

Figura 5.1: Estudantes fazendo anotações após a execução do experimento com béquer, água e leite.

Fonte: Autor.


66

Os experimentos propostos para as equipes, já descritos no capítulo 4, foram: Balão

com água e vela, Lâmpada e termômetros, e Béquer com água e leite. As anotações que as

equipes fizeram em seus cadernos continham conteúdos bem parecidos e aqui iremos

transcrever trechos de apenas algumas equipes para ilustrar a nossa análise.

Apenas uma das equipes apresentou um texto de difícil compreensão, centrando-se

na explicação do fenômeno.

Porque a energia da vela, que propõe o calor para o leite se misturar na água

e expandiu-se um calor extremo para o momento que o leite se moveu do

fundo do béquer. (EQ1T1).

Apesar da escrita complicada, é possível identificar, que de acordo com a equipe, o

acúmulo de calor no leite, no fundo do béquer, foi o que propiciou o movimento deste e sua

mistura com a água. Também podemos identificar que, para a equipe, a vela é a fonte de

calor.

Nos demais casos se observou um misto de texto descritivo com explicativo. Mesmo

faltando informações que permitissem às equipes explicar os fenômenos de forma satisfatória,

segundo a Termodinâmica, o uso de elementos relacionados à natureza corpuscular da matéria

foi usado de forma muito interessante.

Quando colocamos leite em uma determinada quantidade de água,

percebemos que as duas substâncias não se misturam. Porém, quando

adicionamos o calor às duas substâncias, percebemos que as mesmas

começaram a se misturar. Isso ocorre devido ao calor das moléculas que

começam a se agitar e ganhar mais espaço, e consequentemente as

substâncias se misturam (EQ2T2).

Inicialmente a equipe descreve o observado, deixando clara a diferença entre o

sistema antes e após a interação com a fonte de calor. Na parte final do texto, quando este se

torna explicativo, é identificado o Calor como o elemento que provoca a mistura das

substâncias. Mesmo que a equipe não tenha citado detalhes sobre o movimento das massas de

líquido e as direções em que estas se estabelecem, a Agitação Molecular é usada para explicar

a movimentação.

Este processo, de utilização de conceitos anteriormente estudados para a explicação

dos experimentos realizados, nos permite afirmar que este tipo de atividade pode se

configurar como um material potencialmente significativo (MOREIRA, 2006), já que mesmo

sem a utilização precisa dos conceitos em todos os seus aspectos, o conjunto de informações


67

nele contido encontrou na estrutura cognitiva dos estudantes ideias âncoras, com as quais se

relacionou para que fosse possível a explicação do fenômeno.

Algumas equipes de maneira autônoma solicitaram ao professor autorização para o

uso de aparelhos de medida como relógios e réguas. Isto indica que a relação das equipes com

a atividade e o engajamento das mesmas para realizarem o experimento, os mostrou que numa

situação experimental existem alguns parâmetros que exigem a mobilização de

conhecimentos de caráter atitudinal e procedimental (COLL et al., 2000). A tomada de tempo,

anotação de valores, distribuição de tarefas e o trabalho colaborativo, mesmo não sendo

solicitado pelo professor no início da atividade foi algo observado nas equipes, o que refletiu

inclusive em alguns dos seus relatos.

O balão com água demorou 4 minutos e 10 segundos para estourar, pois a

água demorou a aquecer e quando a água está aquecida o balão estoura

imediatamente. (EQ2T1).

Figura 5.2: Realização do experimento com balão (bexiga), água e vela. Fonte: Autor.

Após a realização dos experimentos e as anotações das equipes em seus cadernos, os

relatos escritos foram recolhidos e a turma foi reagrupada para o início das discussões no

grande grupo. Inicialmente o professor falou da diferença entre descrever e explicar um

evento. Na sequência, foi solicitado que cada equipe fizesse um breve relato oral do

experimento que havia realizado.

Como as equipes centralizaram suas intervenções orais em aspectos descritivos, foi

solicitado pelo professor que tentassem explicar o que havia acontecido. Durante as

discussões, em que houve a participação de vários estudantes, os conceitos chaves de cada

explicação foram sistematizados num quadro branco e o professor orientou as discussões no


68

sentido de construir os conceitos de condução térmica, convecção térmica e irradiação

térmica, tais como estes são abordados em livros texto. O professor instigou a turma a sugerir

de que forma estes processos interferem em fenômenos climáticos, como produção dos ventos

na atmosfera.

Ao final desta aula foi solicitado que cada equipe reescrevesse suas impressões do

experimento, incorporando os conceitos construídos na discussão ocorrida com a turma.

Na aula seguinte, após o recolhimento dos textos reescritos por cada equipe, foi

possível identificar, baseado na comparação com o primeiro texto, uma série de elementos

que mostraram a incorporação de novos conceitos à argumentação utilizada, bem como

explicações mais adequadas dos fenômenos estudados.

A equipe EQ1T1, além de ter feito um relato bem mais detalhado, dividindo o seu

novo texto em 3 partes – ideia do experimento, convecção térmica, e conclusão – também

incorporou novos conceitos em sua explicação. Em sua conclusão estava escrito:

No experimento feito no laboratório, observamos que pela diferença de

densidade um componente (leite) quando aquecido se propaga pelo

recipiente e se mistura ao outro componente (água) (EQ1T1).

Se compararmos este trecho com à explicação apresentada pela mesma equipe,

exposta anteriormente, perceberemos a incorporação de conceitos novos, como densidade,

além de uma mudança muito significativa na clareza da exposição das ideias.

Nas demais equipes percebemos este mesmo processo. No texto reescrito pela equipe

EQ2T1, que efetuou o experimento do balão (bexiga) com água, além dos tópicos que

descreviam o experimento e explicavam o conceito de condução térmica, observamos a

seguinte conclusão:

A diferença entre os dois (balão com água e balão sem água) é que o

primeiro contém água. A água de dentro do balão absorve a maior parte do

calor fornecido pelo fogo, assim, não deixando a temperatura da borracha

aumentar muito. Logo, a borracha não enfraquece o suficiente para não

aguentar a pressão exercida pelo ar. A água “armazena” o calor por que tem

uma elevada capacidade de calor (EQ2T1).

Conceitos como Pressão e Absorção de Calor foram incorporados ao discurso trazido

no texto. Ademais, os conceitos já trazidos no primeiro texto por esta mesma equipe,

aparecem agora de forma melhor utilizados se considerarmos o conjunto do discurso.


69

Assim, podemos identificar a diferenciação progressiva (MOREIRA, 2014) de

conceitos utilizados nos textos explicativos dos experimentos, já que os conceitos, ora

considerados subsunçores no primeiro texto (calor, p. ex.), durante a sua mobilização para a

assimilação de conceitos novos, foram progressivamente adquirindo um significado mais

preciso, o que é mostrado em sua utilização no conjunto de ideias expressas no segundo texto.

Destacamos ainda a incorporação de conceitos novos, que poderão se configurar

como novos subsunçores, como a ideia de capacidade de calor expressa no segundo texto da

equipe EQ2T1, que servirá como ancoragem na assimilação do conceito de capacidade

térmica, discutido em aulas subsequentes.

5.3. O Experimento sobre Capacidade Térmica e Calor Específico

Após aulas expositivas e dialogadas que abordaram conceitos como, quantidade de

calor sensível, quantidade de calor latente, capacidade térmica e calor especifico, a atividade

10 foi desenvolvida no LMC da escola e consistiu na realização de um experimento para a

determinação do calor específico e capacidade térmica utilizando calorímetros de baixo custo.

As turmas, divididas em equipes, receberam uma lata de alumínio (de refrigerante),

um termômetro químico, recipientes de isopor para conservar as latas refrigeradas, béqueres,

pedaços de parafina, um pouco de areia e algumas moedas. A descrição do experimento

encontra-se no capítulo 4.

Figura 5.3: Realização do experimento com calorímetros de baixo custo. Fonte: Autor.

Utilizando o método da redescoberta experimental (AMARAL, 1997), com algumas

perguntas abertas, incluídas ao final do roteiro disponibilizado para as equipes (ANEXO 4),


70

esta atividade teve o objetivo de abordar conceitos e fazer a diferenciação progressiva dos

mesmos, tendo em vista que a ideia de capacidade térmica e calor especifico já havia sido

apresentada aos estudantes.

Tendo como foco o trabalho de conteúdos conceituais e procedimentais (COLL et

al., 2000), na primeira parte do experimento as equipes construíram seus calorímetros, o que

levou apenas alguns minutos, já que as orientações constavam no roteiro entregue a eles.

Após a confecção dos calorímetros, os estudantes passaram a fazer as medidas

solicitadas no roteiro. Para que estas fossem efetuadas corretamente, foi necessário a

mobilização de conhecimentos práticos, referentes à manipulação de instrumentos de medida

como termômetro, béquer e balança de precisão. Medir a temperatura do ambiente, a massa e

a temperatura da água utilizada, foram processos efetuados antes da definição da temperatura

de equilíbrio do sistema, formado por calorímetro + água quente. Feito isto, os estudantes

utilizaram os valores medidos para a utilização das equações a seguir. Abaixo se encontra os

cálculos efetuados por duas equipes diferentes.

Anotações da equipe EQ3T2:

Temperatura Ambiente: 26ºC

Água quente dentro do Béquer: 60ºC

Água quente dentro do calorímetro: 58ºC

𝑄𝐴 + 𝑄𝐵 = 0

𝑚. 𝑐. ∆𝑇 + 𝐶. ∆𝑇 = 0

100.1. (−2) + 𝐶. 58 = 0

−200 + 𝐶. 58 = 0

𝐶. 58 = 200

𝐶 =200

58

𝐶 = 3,44

Anotações da equipe EQ3T1:

29ºC = temperatura ambiente

54ºC = água quente

50ºC = água no calorímetro

𝑚. 𝑐. ∆𝑇 + 𝐶. ∆𝑇 = 0

100.1. (−4) + 𝐶. 21 = 0

−400 + 𝐶. 21 = 0


71

𝐶. 21 = 400

𝐶 =400

21

𝐶 = 19,04

Todas as equipes, ao final de seus cálculos, não colocaram a unidade de medida no

valor encontrado, devido orientação do professor. Esta unidade, associada à capacidade

térmica, foi posteriormente explicada partindo da análise dimensional da equação utilizada.

Os cálculos efetuados pela equipe EQ3T2 chegaram a um valor muito pequeno para

a capacidade térmica do calorímetro utilizado, se considerarmos que este aparelho foi

construído com materiais de baixo custo, sem grandes preocupações com sua confecção e sem

critérios mais rígidos para a medição das variáveis envolvidas. Ao analisar os detalhes,

observamos que a equipe atribuiu o valor de 58ºC à variação de temperatura sofrida pelo

calorímetro, o que se configura como um equívoco, já que este valor equivale a temperatura

final do sistema, sendo o valor correto da variação igual à 32ºC.

Figura 5.4: Materiais usados para a construção dos calorímetros de baixo custo usados na atividade

experimental. Fonte: Autor.

Erros como este podem nos indicar que a utilização da equação pode estar sendo

usada de forma mecânica, como um simples exercício de substituição de valores e realização

de cálculos, sem o entendimento do que está se fazendo. Isto nos mostra que a realização do

experimento requer algo para além do seguimento dos passos de um roteiro, caso estejamos

interessados em discutir aspectos conceituais envolvidos na atividade.

A equipe EQ3T1 efetuou seus cálculos de forma correta, o que mostra maior atenção

no momento da substituição dos valores. O resultado apresentado pela equipe foi de 19,04.

Vale ressaltar que apesar das demais equipes terem efetuado os cálculos corretamente, não se


72

pode observar uniformidade nos resultados. Isto pode ser atribuído à fatores como imprecisão

nas medidas das temperaturas e qualidade do isolamento térmico dos calorímetros utilizados.

Além dos conceitos já declarados os quais a execução deste experimento se propunha

trabalhar, com o uso dos valores e da equação, a ideia foi introduzir o conceito de

conservação da energia, uma vez que as parcelas de energia térmica trocadas entre o

calorímetro e as substâncias em seu interior, são as principais responsáveis pelas variações de

temperatura observadas.

Todas as equipes efetuaram o cálculo do calor específico da parafina, não sendo

possível calcular os demais valores solicitados no roteiro devido a falta de tempo. Nesta etapa

foi observado novamente um equívoco semelhante ao cometido pela equipe EQ3T2 mostrado

anteriormente. Para o cálculo do calor específico da parafina a equipe EQ4T2 escreveu:

Temperatura da parafina: 65ºC

100.1. (−3) + 8,85. 𝑐. 65 + 9,67.65 = 0

−300 + 575,25. 𝑐 + 628,55 = 0

328,55 + 575,25. 𝑐 = 0

𝑐 =−328,55

575,25

𝑐 = −0,57

Neste caso, a equipe errou não apenas ao substituir valores de temperatura usados na

etapa anterior, como o – 3ºC usado na variação de temperatura da massa de água (primeira

parcela da equação), mas se equivocou ao usar a temperatura de equilíbrio do sistema (65ºC)

no lugar das variações de temperatura da parafina e do calorímetro (segunda e terceira

parcelas da equação, respectivamente).

Ainda que erros como este possam ser atribuídos ao uso mecânico das equações, eles

nos indicam que a ideia de troca de calor entre objetos e/ou substâncias e, principalmente, o

conceito de conservação da energia, não foram assimilados e retidos de forma significativa

(MOREIRA; CABALLERO; RODRÍGUEZ, 1997) pelos estudantes.

Ao final do experimento, algumas perguntas abertas foram debatidas com toda a

turma. Os registros feitos no diário de bordo do professor indicam que neste momento dois

pontos chamaram bastante atenção dos estudantes: a falta de uniformidade dos valores


73

encontrados nos cálculos e a importância da precisão das medidas de massa e temperatura

feitas durante o experimento.

Durante o debate foi mostrado que estas duas questões estão intimamente

relacionadas, já que a tomada de medidas imprecisas necessariamente irá interferir nos valores

encontrados. Também se buscou falar que em análises feitas em laboratórios profissionais,

além dos equipamentos terem uma qualidade muito maior, as metodologias usadas pelos

cientistas são elaboradas de maneira mais cuidadosa e repetidas várias vezes para que

possíveis erros possam ser minimizados com a média de resultados. Esta foi uma das

diferenças que o professor buscou mostrar para a execução de experimentos em laboratórios

profissionais e laboratórios didáticos.

Por fim, se fez uma breve explanação acerca dos conceitos de capacidade térmica e

calor específico, e como eles estiveram presentes nos cálculos executados. Além da

diferenciação progressiva, esta atividade buscou desenvolver a reconciliação integrativa, já

que muitos conceitos vistos anteriormente foram utilizados aqui de forma conjunta. Ficou

evidente que os debates ocorridos ao final da execução da parte experimental foram tão – ou

mais – importantes quanto à atividade em si, haja vista que os elementos de aprendizagem que

se mostraram presentes só podem se configurar como significativos se forem incorporados de

forma não arbitrária ao campo cognitivo do estudante. (MOREIRA; CABALLERO;

RODRÍGUEZ, 1997).

5.4. A Construção dos Aparelhos de uma Estação Meteorológica

Esta atividade aconteceu de maneira simultânea às demais aulas pertencentes à

sequência de ensino. Foram necessários alguns encontros com os estudantes no contra turno

das aulas, ou seja, no turno da tarde, para a realização de reuniões de orientação com as

equipes, no LMC da escola. O objetivo geral foi que os estudantes se apropriassem dos

princípios de funcionamento dos aparelhos, dos conceitos das variáveis de clima e tempo que

estes aparelhos se propõem à medir, e dos conceitos de Física Térmica envolvidos neste

processo.

Devido a natureza desta atividade, o número de etapas e a complexidade de sua

execução, é possível observar que ela se comportou como uma UEPS auxiliar à sequência

didática principal, sendo possível identificar elementos como, situação-problema e estímulo à

interação verbal entre os participantes. (MOREIRA, 2011).


74

Com a intenção de utilizar conceitos da Física do Clima para auxiliar o estudo de

conceitos relacionados à Física Térmica, a atividade de construção de aparelhos de medidas

presentes em estações meteorológicas foi proposta aos estudantes durante a segunda aula da

UEPS. Para a execução desta atividade as turmas foram divididas em equipes de 3 à 6

estudantes, para as quais se apresentou a seguinte situação-problema: como construir uma

estação meteorológica (EM)?

Figura 5.5: Parte dos aparelhos de monitoramento climático construído pelas equipes. Fonte: Autor.

Segundo Moreira (2011), tais situações-problema são responsáveis por dar sentido a

conhecimentos novos, devendo ser criadas para instigar a intencionalidade do estudante para a

aprendizagem significativa.

As análises acerca desta atividade foram baseadas em dois grupos de informações, a

saber: registros nos diários de bordo e; análise dos instrumentos de medidas construídos pelos

estudantes, observando sua complexidade e funcionalidade.

Durante as rodadas de orientação ocorridas no LMC, primeiramente foi discutido o

que os estudantes haviam pesquisado acerca do tema, uma vez que eles foram orientados a

buscar informações em livros, revistas e sites acerca do que deveriam construir e como

montar seus aparelhos. Ainda que a estrutura do LMC (ferramentas, bancadas, vidrarias, etc.)

estivesse à disposição das equipes, os estudantes foram encorajados a utilizar prioritariamente

materiais de baixo custo.

Este tipo de interação aberta entre estudantes e professor, discutindo quais aparelhos

deveriam ser montados e quais materiais deveriam ser utilizados, gerou algumas

particularidades nas equipes, que refletiu em suas produções finais, momento em que equipes


75

mostraram diferentes tipos de aparelhos para se fazer uma mesma medida, assim como

diferentes quantidades de aparelhos construídos.

Essa abertura para que se respeitasse o ritmo das equipes se deu de forma

intencional. Como cada equipe pesquisou o que lhe chamava mais atenção e buscou

desenvolver, sob a orientação do professor, seus aparelhos baseados em seus esforços, se

tentou abrir espaço para que se fizesse presente os conhecimentos que os estudantes já

possuíam, pois essa é a variável mais importante que influencia a aprendizagem.

Este ambiente dialógico, favorecido pela metodologia prática utilizada, abriu espaço

para que se pudessem observar perguntas feitas pelos estudantes ao professor acerca dos

conceitos envolvidos na produção dos equipamentos. Conceitos até então pouco explorados

nas aulas regulares, passaram a ser citados de maneira recorrente durante tais perguntas: então

por que a roupa seca no varal se tem água no ar?, questionou um estudante durante a

discussão sobre umidade relativa do ar e a construção de um psicrômetro.

Quando o aluno formula uma pergunta relevante, apropriada e substantiva,

ele utiliza seu conhecimento prévio de maneira não arbitrária e não literal, e

isso é evidência de aprendizagem significativa. Quando aprende a formular

esse tipo de questão sistematicamente, a evidência é de aprendizagem

significativa crítica (MOREIRA, 2014, p. 288).

Outro importante aspecto observado durante o desenvolvimento desta atividade foi a

diferenciação progressiva dos conceitos abordados, auxiliada pelo refinamento gradual dos

aparelhos construídos. Como estas atividades ocorriam de maneira simultânea às aulas

regulares, enquanto os estudantes eram apresentados à conceitos de Física Térmica, era

possível trazer tais conceitos para as discussões em torno da construção e funcionamento dos

aparelhos, possibilitando uma visão mais abrangente destes.

A diferenciação progressiva é o princípio segundo o qual as ideias e

conceitos mais gerais e inclusivos do conteúdo da matéria de ensino devem

ser apresentados no início da instrução e, progressivamente, diferenciados

em termos de detalhe e especificidade (MOREIRA et al, 1997, p.37).

O ato de construir e reconstruir aparelhos, fazendo ajustes baseados nas pesquisas

realizadas pelos estudantes e nas discussões ocorridas durante as orientações, foi um

movimento constante durante todo o processo. E na medida em que os aparelhos eram

reconstruídos, eram reconstruídos também os conceitos à eles relacionados.

Durante a construção de termômetros, por exemplo, foi possível migrar de um

primeiro protótipo inicial que utilizava vidrarias de laboratório (tubo de ensaio, tubo de vidro


76

e rolha de borracha), para outro que, além de utilizar materiais mais baratos e acessíveis

(frasco de amostra grátis de perfume de 1,5 mL, cola quente e capilar de vidro), se mostrou

muito mais preciso na medida de temperaturas. Tudo isto se deu em meio à discussões acerca

da capacidade térmica dos termômetros, o conceito de reservatório térmico e interferência

mínima nas trocas de calor.

Figura 5.6: Termômetros construídos com materiais alternativos ao lado de um termômetro químico.

Fonte: Autor.

Para marcar o encerramento desta atividade, foram organizados seminários para que

cada uma das equipes pudesse apresentar suas produções para o restante da turma. Neste

momento foi possível observar aspectos referentes às diferentes interpretações dadas por

estudantes acerca de um mesmo tema. Mostrou-se promissor e recorrente as tentativas de

relacionar conceitos de Física Térmica àqueles referentes à Física do Clima.

Durante a explicação do princípio de funcionamento de um barômetro, vários

estudantes lançaram mão dos conceitos de pressão e temperatura, para falar sobre pressão

atmosférica e sua medida. Para a explicação do funcionamento de um termômetro, foi

recorrente a utilização de conceitos relacionados à processos de propagação de calor, como

condução térmica. Discussões acerca do funcionamento do psicrômetro eram feitas com o

auxílio da ideia de evaporação, transferência de calor e calor específico da água, já que no

modelo construído pelos estudantes se utilizavam termômetros com bulbo úmido.

Tais relações, muitas vezes não triviais, ganharam forma depois das discussões

orientadas pelo professor e as pesquisas realizadas pelos estudantes durante o processo de

construção dos aparelhos.


77

Assim ficou claro o potencial que esta atividade tem para o estímulo à reconciliação

integrativa (MOREIRA, 2014), pois durante a construção de um equipamento, ou durante a

explicação de seu princípio de funcionamento, os estudantes tiveram que usar vários conceitos

físicos de forma coordenada entre si, ficando mais fácil perceber que estes conceitos fazem

parte de um corpo teórico mais geral.

Figura 5.7: Equipe apresentando os resultados finais de seu trabalho para o restante da turma. Fonte:

Autor.

Fundamentado nas análises apresentadas, podemos afirmar que atividades desta

natureza podem ser usadas para evidenciar a aprendizagem significativa, uma vez que, a

melhor forma de procurar esse tipo de evidência “é formular questões e problemas de maneira

nova e não familiar, que requeira máxima transformação do conhecimento adquirido”

(MOREIRA, 2014, p. 164).

A compreensão genuína de um conceito, que evidencia a aprendizagem significativa,

exige por parte do estudante a posse de significados claros, diferenciados e transferíveis.

Apesar de ser possível que isto seja verificado a partir de situações que envolvem problemas

típicos, nestes casos existe uma probabilidade maior de que os estudantes respondam

questionamentos de forma mecanicamente memorizados, ainda que estas respostas estejam

conceitualmente corretas. Sendo assim, a avaliação baseada apenas em problemas típicos,

pode levar a uma falsa evidência de aprendizagem significativa. Este é mais um motivo para

diversificar as metodologias de ensino e, neste sentido, incorporar atividades de laboratório no

cotidiano das aulas de Física.


78

5.5. Os Mapas Conceituais e a Conclusão da UEPS

O último encontro, referente à UEPS analisada, teve como propósito à construção de

mapas conceituais. O início da aula foi marcado pela explicação do professor sobre o que é, e

como construir, um mapa conceitual. Durantes as orientações iniciais, que foram

fundamentadas em Moreira (2012), foi mostrado aos estudantes exemplos de mapas

conceituais já prontos e quais elementos seriam importantes na sua produção.

Para atuar como organizador prévio, antes da produção dos mapas, cada aluno recebeu

um texto denominado Repensando sobre o Clima e Tempo (ANEXO 5). Em seguida foi

solicitado que após a leitura do texto eles produzissem um mapa conceitual acerca do

entendimento sobre o tema.

O motivo de utilizar os mapas conceituais como ferramenta de coleta de dados no

momento final da UEPS está na concordância desta técnica com a abordagem utilizada na

pesquisa e na sequência didática desenvolvida. Aqui eles terão uma aplicação voltada para a

avaliação da aprendizagem dos estudantes, muito embora também possam ser empregados

com outras finalidades.

Os mapas conceituais podem ser usados como instrumentos de ensino e/ou

aprendizagem, assim como instrumentos de avaliação e

organização/consecução curricular. Contudo, em cada uma dessas

aplicações, mapas conceituais sempre podem ser interpretados como

instrumentos para a negociação de significados (ALMEIDA e MOREIRA,

2008, p.4403-2).

Como esta atividade foi realizada de maneira individual, obtivemos um total de 55

mapas construídos pelos estudantes. Para a análise deste material utilizamos os critérios

sugeridos em Moreira (2013), que são: presença dos conceitos mais importantes;

hierarquização conceitual expressa de forma clara; relações adequadas sugeridas pelos

conectores (linhas e palavras de enlace) e; existência, não apenas de relações verticais, mas de

relações cruzadas, indicando reconciliação integrativa.

Para o refinamento do diagnóstico pretendido, também separamos os mapas

conceituais em grupos de análise, tendo como referência as categorias propostas por Almeida

e Moreira (2008). Este processo de categorização foi desenvolvido de forma que cada mapa se

enquadrasse em apenas uma categoria. São elas:


79

Categoria A – (C.A):

Aqui se enquadram os mapas conceituais que apresentam várias relações de

significado e conectores identificados. Caracteriza-se por mapas bem estruturados e que

relacionam de maneira adequada a maioria dos conceitos.

Categoria B – (C.B):

Pertencem a esta categoria os mapas que apresentam boa estrutura conceitual, mas

que não apresentam identificação em seus conectores.

Categoria C – (C.C):

Esta categoria é constituída por mapas conceituais superficiais, com pouca

elaboração conceitual e que transparece pouca representatividade.

Destacaremos agora as principais informações observadas a partir de nossa análise.

Para isto, utilizaremos a imagem de alguns mapas conceituais – um por categoria –, que aqui

serão apresentados de maneira mais fiel possível ao produzido pelos seus autores. Como em

seções anteriores, usaremos códigos para nos dirigir aos estudantes.

O mapa conceitual abaixo foi produzido pelo estudante E24T1.

Figura 5.8: Mapa conceitual construído pelo estudante E24T1.

É possível observar que o estudante não utiliza nenhum mecanismo visual para

destacar conceitos que seriam chaves. Conceitos importantes como Homem e outros que

designam ação antrópica não foram considerados. Podemos observar também que existe uma

Radiação solar

Que recebe uma

Região

Com intensos

Ventos

Alcançando

Temperaturas

Que determina o Clima


80

relação de linearidade entre os termos utilizados, não havendo relações cruzadas que

indiquem reconciliação integrativa. De forma geral, é possível verificar pouca elaboração

conceitual neste mapa, o que nos remete à características associadas à categoria C.C.

Produzido pelo estudante E24T2, o mapa abaixo apresenta caraterísticas relativas à

categoria B.


Foi utilizado o destaque de conceitos chaves a partir do tamanho das letras e a

circulação de conceitos. Podemos observar que dos conceitos principais partem o maior

número de linhas conectoras, o que reforça a ideia de hierarquização dos termos empregados.

As principais ideias encontradas no texto – clima e as causas de sua formação,

variáveis climáticas e ação antrópica – são expressas no mapa. A disposição dos conceitos no

plano da folha remete à relações complexas entre os mesmos, o que é corroborado pela

Radiação solar

Homem

Terra

Vales

Ventos

Vegetação

Temperatura

Poluição

Clima

Montanhas Solo

Água Região

Umidade

Relativa

do Ar

Pressão

atmosférica


81

existência de várias relações cruzadas, indicando a existência de reconciliação integrativa, e

por conseguinte, aprendizagem significativa.

Ainda que este mapa apresente boa estrutura conceitual e transpareça relações

adequadas entre a maioria dos conceitos, seu enquadramento na categoria B se deu ao fato de

não apresentar palavras de identificação em seus conectores, o que pode levar a dúvidas

quanto à natureza de algumas relações entre conceitos. Já o mapa abaixo, produzido pelo

estudante E6T2, apresentou características sensivelmente diferentes.


Solo

Composição da atmosfera

Poluição da água

e do solo

Desmatamento

de florestas

Repressão de

rios

Inclinação do eixo Terra

Radiação solar

Clima

Homem

Gás carbônico

Equilíbrio

Aumento da

atmosfera

Pressão

atmosférica

Intensidade

do ar

Umidade

relativa

do ar

Água

Determinam a quantidade

Recebe a mesma quantidade

Vegetação

Temperatura diferente

Ao lançar


82

Aqui também observamos o destaque de conceitos principais, todos associados à

ideia geral do texto. O destaque foi feito utilizando a circulação dos termos. Para relacionar os

conceitos, o estudante utilizou linhas cheias, linhas pontilhadas e setas, isto indica que para

ele existem diferentes níveis de relação entre os conceitos. De maneira mais recorrente que o

mapa anterior, observamos relações bidirecionais. Esses elementos indicam de forma clara a

hierarquia entre conceitos.

Uma visão geral do mapa revela relações para além das verticais – lineares –, como a

presença de algumas relações cruzadas. Aqui podemos verificar a presença de vários

conectores através de palavras ou pequenas sentenças. A estrutura conceitual geral indica que

este mapa conceitual tem características compatíveis à categoria A.

Após a análise de todos os mapas produzidos, a tabela abaixo apresenta um quadro

estatístico geral do processo de categorização.

Tabela 5.2: Categorias referentes aos mapas conceituais.

CATEGORIA FREQUÊNCIA PERCENTUAL (%)

C.A 24 43,63%

C.B 17 30,90%

C.C 14 25,45%

Se levarmos em conta que as características presentes nas categorias C.A e C.B

fazem referência direta à aprendizagem significativa, notamos que grande parte dos mapas

apresentam tais evidências. Esse comportamento já á bastante promissor e qualitativamente

superior aquele observado nas primeiras atividades desenvolvidas na UEPS.

Isso por si só não nos garante que os estudantes que construíram esses mapas tenham

internalizado os conceitos trabalhados e incorporados à sua estrutura cognitiva de forma

adequada. Além disso, o mapa aqui apresentado pertencente à categoria C.C, assim como os

demais mapas enquadrados nesta categoria, não nos permite identificar elementos de

aprendizagem significativa, o que não quer dizer necessariamente que esta não tenha ocorrido.

Como em qualquer processo de avaliação, é necessário que lancemos mão de

técnicas abrangentes e plurais, para evitarmos o risco de avaliar de maneira simplista um

processo que, por natureza, é complexo.


83

As técnicas de coleta e análise de dados, bem como a opção de realizar essas

intervenções em diferentes momentos da UEPS, se fundamentam no referencial teórico desta

pesquisa. “A aprendizagem significativa é progressiva, o domínio de um campo conceitual é

progressivo; por isso, a ênfase em evidências, não em comportamentos finais” (MOREIRA,

2011, p.5).


84

Capítulo 6

Conclusões e Perspectivas

A tendência de um olhar mais abrangente acerca de questões envolvendo a

aprendizagem levou ao desenvolvimento de uma série de trabalhos que apontam para o uso de

sequências didáticas aplicadas ao ensino (BELLUCCO e CARVALHO, 2014; MOREIRA,

2011; RODRIGUES e FERREIRA, 2011). Isto porque, como a aprendizagem deve ser

entendida como um processo complexo, nada mais natural que analisar as diferentes etapas e

o desenvolvimento deste processo.

Entender como um certo grupo de conceitos é internalizado por um indivíduo,

requer, por parte do educador, o entendimento dos aspectos que possibilitaram tal

internalização. Deste modo, a forma mais eficaz de pensar o ensino e a aprendizagem não é

em termos do ensino de conceitos de forma isolada, mas, que estes estejam integrados a um

corpo mais geral de conhecimentos, que expresse uma ideia mais abrangente e dentro de uma

sequência de atividades, que apresente coerência interna, para facilitação da aquisição desses

conhecimentos.

Neste cenário, a UEPS desenvolvida sobre Física Térmica se mostrou uma boa

estratégia de ensino. Partindo das análises realizadas neste trabalho, observamos que as

primeiras atividades realizadas na UEPS mostraram mais indicativos de diferenciação

progressiva, enquanto que as atividades finais mostraram mais indícios de reconciliação

integrativa. Este tipo de ocorrência é muito importante, pois está diretamente ligada ao

sucesso da sequência didática.

A UEPS somente será considerada exitosa se a avaliação do desempenho dos

alunos fornecer evidências de aprendizagem significativa (captação de

significados, compreensão, capacidade de explicar, de aplicar o

conhecimento para resolver situações-problema) (MOREIRA, 2011, p. 5).


85

Como essas sequências didáticas são compostas de uma série de momentos,

pensados previamente para se alcançar os objetivos estabelecidos, existe a possibilidade de

diversas metodologias fazerem parte de uma mesma sequência. Em se tratando de UEPS, que

tem como aporte teórico a teria da aprendizagem significativa, as metodologias usadas

durante sua execução devem ser escolhidas de modo a convergirem teoricamente para a ideia

de que “só há ensino quando há aprendizagem e esta deve ser significativa; ensino é o meio,

aprendizagem significativa é o fim; materiais de ensino que busquem essa aprendizagem

devem ser potencialmente significativos” (MOREIRA, 2011, p. 2).

Assim, durante o desenvolvimento deste trabalho, foi possível observar que o uso de

atividades experimentais se mostrou bastante promissor como forma de potencializar alguns

elementos associados à aprendizagem significativa. Experimentos como os desenvolvidos na

atividade 5 – processos de propagação de calor – da UEPS analisada, se mostraram muito

eficazes para a introdução de situações-problema, tais como: Por que o leite sobe ao ser

aquecido?, por que o balão com água demora tanto a estourar? Por que o termômetro

localizado acima da lâmpada aquece mais que o localizado na lateral?

Estas atividades também se mostraram eficazes como organizadores prévios, já que

permitiram a introdução de elementos associados a processos de propagação de calor, antes

mesmo dos conceitos de Convecção Térmica, Condução Térmica e Irradiação Térmica, sendo

uma boa estratégia de estímulo à socialização de conhecimentos prévios.

Nesta situação, os experimentos desenvolvidos se mostraram em consonância com

aos objetivos para eles estabelecidos, pois segundo Moreira (2008):

A principal função do organizador prévio é a de servir de ponte entre o que

aprendiz já sabe e o que ele deveria saber a fim de que o novo material

pudesse ser aprendido de forma significativa. Ou seja, organizadores prévios

são úteis para facilitar a aprendizagem na medida em que funcionam como

pontes cognitivas (p. 2).

A produção pelos estudantes de aparelhos de uma estação meteorológica, iniciada na

atividade 4 e terminada na atividade 15, foi outro processo que demostrou como atividades de

cunho experimental podem servir como auxílio à UEPS. Como esta atividade acompanhou

praticamente toda a sequência didática, ela se mostrou um importante espaço para

diferenciação progressiva de conceitos, assim como o trabalho de conteúdos procedimentais e

atitudinais (POZO e CRESPO, 2009).


86

Porém, devido à variedade de métodos experimentais que podem ser aplicados em

situações de ensino, há que se destacar que sem o prévio planejamento da atividade, esta pode

ser subutilizada e não chegar aos objetivos pretendidos. Isto pôde ser verificado ao

analisarmos a execução da atividade 10 – construção de um calorímetro e determinação de

calor específico e capacidade térmica –, na qual a mecanização dos procedimentos adotados e

o excesso de etapas, levaram esta atividade a favorecer a aprendizagem predominantemente

mecânica.

A utilização de atividades experimentais, por si só, não garante o sucesso das aulas.

Assim, associar esta metodologia à excelência no ensino de Ciências é uma ideia que deve ser

relativizada. (CACHAPUZ et al., 2011).

Entender a multiplicidade de formas de se utilizar as atividades experimentais e

refletir sobre os limites de cada uma delas, deve ser o primeiro passo para que esta

metodologia seja usada com sucesso em sala de aula. Para isto, o professor deve ter em mente

que antes da execução de experimentos é necessário pensar sobre: a autonomia do estudante

frente ao experimento; o momento a ser empregada esta atividade; os conteúdos abordados; os

materiais a serem utilizados; o local a ser desenvolvida a atividade e; os objetivos gerais que

se espera desta.

A promoção de espaços que permitissem a interação verbal foi fundamental para o

desenvolvimento da UEPS. Neste processo, a linguagem e a interação social foram

fundamentais para a apreensão de significados (VIGOTSKI, 2005). Aqui destacamos as

interações entre os indivíduos, mas, também a interação entre os novos conhecimentos e

aqueles especificamente relevantes, que já existiam na estrutura cognitiva dos estudantes. É

durante os momentos de compartilhamento de significados que outros novos são criados.

Neste cenário:

O professor apresenta ao aluno os significados já compartilhados pela

comunidade a respeito dos materiais educativos do currículo. O aluno, por

sua vez, deve devolver ao professor os significados que captou. Se o

compartilhar significados não é alcançado, o professor deve, outra vez,

apresentar, de outro modo, os significados aceitos no contexto da matéria de

ensino. O aluno, de alguma maneira, deve externalizar novamente os

significados que captou (MOREIRA, 2003, p.8).

Aqui reside a importância de atividades que priorizem a externalização e o debate

entre ideias, como ocorreu durante as atividades experimentais sobre processos de propagação

de calor e ao longo da atividade acerca da construção de aparelhos meteorológicos.


87

Outro aspecto relevante acerca do uso de atividades experimentais em UEPS é a

possibilidade de se discutir de forma mais detalhada elementos relacionados à natureza da

Ciência, que podem auxiliar os alunos a desenvolverem uma visão menos deformada e mais

realista do trabalho científico.

A percepção da Ciência como uma forma de conhecimento individualista, ateórica,

aproblemática, cumulativa e empiro-indutivista pode ser colocada em cheque, caso as

atividades experimentais com finalidade didática deem o devido valor à discussão em torno

dos erros e forem realizadas num ambiente de intenso debate e estímulo ao questionamento.

(CACHAPUZ et al., 2011).

Há que se priorizar a execução de experimentos num caráter mais aberto, como as

atividades 4 e 5 acima citadas. Isto garante que seja possível trazer para a sala de aula

elementos voltados à aprendizagem das Ciências, aprendizagem sobre a natureza das

Ciências, e a prática da Ciência em si (HODSON, 1994).

Fruto desta pesquisa, desenvolvemos um texto de apoio que apresentamos como

Produto Educacional desta dissertação de Mestrado Profissional, para auxiliar professores à

aplicarem em suas aulas UEPS em que contenham atividades experimentais. Este material,

denominado Atividades Experimentais em Sequências Didáticas de Física: Potencializando a

Aprendizagem Significativa no Ensino Médio, contido no apêndice A deste trabalho, trás

algumas orientações gerais de como utilizar experimentos em aulas de Física, e busca discutir,

com os professores, quais aspectos se deve levar em consideração para escolher ou produzir

uma atividade experimental, que atenda as expectativas nela depositada.

O texto de apoio acima citado também trás duas UEPS já montadas e testadas, entre

elas, a que foi o foco desta pesquisa, que podem ser usadas por outros professores ou servir de

inspiração para que estes montem suas próprias sequências didáticas. Como o processo que

deu origem a este trabalho foi muito dinâmico, durante a produção do texto de apoio, fizemos

alguns ajustes na UEPS sobre Física Térmica, como a inclusão de alguns roteiros

experimentais.

Partindo do princípio de que, uma atividade diferenciada deve ser avaliada com uma

técnica diferenciada, incluímos no texto de apoio algumas orientações de como podemos

utilizar os mapas conceituais como ferramenta de avaliação em aulas de Física.


88

Na escola em que esta pesquisa foi realizada, é possível e desejável que mais

professores de Ciências desenvolvam atividades usando a metodologia aqui apresentada.

Outras escolas que apresentem contexto semelhante também poderão se apropriar das

discussões aqui realizadas ou, utilizar de forma independente, o texto de apoio por nós

produzido. Isto é uma forma de potencializar o uso dos laboratórios didáticos, muitas vezes

subutilizados nas unidades de ensino que os possuem.

Observamos também, que outros experimentos, que não aqueles dependentes do

laboratório didático, podem ser usados, como parte integrante da UEPS, para que possam

auxiliar no desempenho da sequência didática. É importante que se diga que estes não serão

menos significativos que os desenvolvidos em laboratórios didáticos. Aliás, baseados nos

apontamentos de Moreira (2011), podemos dizer que não existe experimento significativo,

mas sim Atividades Experimentais Potencialmente Significativas, que serão melhores

utilizadas de acordo com o contexto em que forem empregadas.

Devemos destacar que este trabalho não deve ser visto como algo acabado. Como

cada sala de aula apresenta sua dinâmica própria, as análises aqui apresentadas devem ser

vistas como o ponto de partida para o entendimento de outras situações particulares, em que

se tenha o interesse semelhante ao nosso – entender a relação entre UEPS e Atividades

Experimentais.

Por fim, é possível perceber que a interação entre atividades experimentais e UEPS

expressa uma via de mão dupla. Foi possível verificar que, não apenas a UEPS pôde

apresentar melhoras de suas características, mas que as atividades experimentais também

foram beneficiadas por esta relação, uma vez que este processo necessariamente estimula o

professor a pensar criticamente sobre a abordagem experimental a ser utilizada.

89

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30-34, 2008.

MUNIZ, R. M.; Aquecimento Global: Uma investigação das representações sociais e

concepções de alunos da escola básica. Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo.

Faculdade de Educação. São Paulo. 2010. Disponível em: http://docplayer.com.br/6933617-

Aquecimento-global-uma-investigacao-das-representacoes-sociais-e-concepcoes-de-alunos-

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PSSC, Física – Parte I. Brasília: UNB, tradução autorizada com direitos reservados para o

Brasil pelo IBECC-UNESCO. 1963.

PINO, A. O biológico e o cultural nos processos cognitivos. In: MORTIMER, E. F.;

SMOLKA, A. L. B. (Orgs.). Linguagem, cultura e cognição: reflexões para o ensino e a sala

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POZO, J. I.; CRESPO, M. A. G. A Aprendizagem e o ensino de ciências: do conhecimento

cotidiano ao conhecimento científico. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, 2009.

RODRIGUES, G. M.; FERREIRA, H. S. Elaboração e análise de uma sequência de ensino-

aprendizagem sobre os estados da matéria. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA

EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS, 8., 2011, Campinas. Atas... Campinas: Brasil, 2011.

SCHNETZLER, R. P. O professor de Ciências: Problemas e Tendências na sua Formação. In:

SCHNETZLER, R. P.; ARAGÃO, R. M. R. Ensino de Ciências: Fundamentos e

Abordagens. Campinas: UNIMEP/CAPES, 2000, p. 12-42.

SÉRÉ, M. La enseñanza en el laboratorio. ¿Qué podemos aprender en términos de

conocimiento práctico y de actitudes hacia la ciencia? Enseñanza de lãs Ciencias, v. 20, n. 3,

p. 357-368, 2002.

SOLINO, A. P. GEHLEN, S. T. A Contextualização na Abordagem Temática Freireana e no

Ensino de Ciências por Investigação. IX Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em

Ciências (ENPEC), Águas de Lindóia/São Paulo, 2013.

http://moreira.if.ufrgs.br/mapasport.pdf

http://www.if.ufrgs.br/asr/artigos/Artigo_ID10/v1_n2_a2011.pdf

http://docplayer.com.br/6933617-Aquecimento-global-uma-investigacao-das-representacoes-sociais-e-concepcoes-de-alunos-%20%20%20da-escola-basica.html



92

VAREJÃO-SILVA, M.A. Meteorologia e climatologia. Brasília: INMET, 2006.

VIGOTSKI, L.S. Pensamento e linguagem. São Paulo: Martins Fontes, 2005.

______. A formação social da mente. São Paulo: Martins Fontes, 2007.

VINTURI, E. F. et al.; Sequências didáticas para a promoção da alfabetização científica:

relato de experiência com alunos do ensino médio. Experiências em Ensino de Ciências, v.

9, n. 3, p. 11-25, 2014.

.

93

Anexos

______________________________________________________________ANEXO 1

PENSANDO SOBRE O CLIMA

Baseado nas informações que chega à você pelos jornais, telejornais, internet, etc., responda as

questões abaixo.

1. O que é mudança climática?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

2. O que é “efeito estufa” e qual a sua relação com o clima do nosso planeta?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

3. Qual é a evidência sobre o aquecimento global?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

4. As temperaturas vão aumentar no futuro? Quais serão os impactos disso?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

DISCIPLINA: FÍSICA ESCOLA:

MÉ

DIO

PROF. ALUNO: N°

TURNO: SÉRIE: DATA: ___/___/___ TURMA:

ATIVIDADE DE FÍSICA

94

______________________________________________________________ANEXO 2

PARA COMPREENDER O TEMPO E CLIMA

Tempo e clima são termos diferentes, designam fenômenos distintos, além de

apresentarem objetos de estudo de diferentes áreas do saber. Sendo assim, existe uma

diferenciação entre condições meteorológicas e climatológicas. A diferença principal entre

tempo e clima está na escala temporal que os envolve. O tempo é um estado momentâneo da

atmosfera, enquanto o clima é a configuração mais permanente ou referente a um período de

tempo maior.

Quando falamos na previsão e também na análise do tempo atmosférico, estamos

falando da meteorologia, ou seja, da ciência que estuda o comportamento imediato da

atmosfera. Por outro lado, o clima é referente à climatologia. Geralmente, o climatologista

utiliza-se do conjunto de dados fornecidos pelo meteorologista ao longo do tempo para realizar

conclusões amplas e definitivas sobre a atmosfera de um determinado local.

Vejamos com mais detalhes cada um desses conceitos.

Tempo

Todos se interessam pelo tempo. Na maior parte dos

países, boletins de previsão do tempo são os mais populares

programas de TV. Pessoas em todo o mundo precisam saber

como será o tempo hoje ou amanhã para que possam saber as

possibilidades de semeadura, plantio e colheita, viagens

marítimas ou por outro meio de transporte, fazer preparativos

contra perigos naturais eminentes, como furacões. Querem

saber as condições para a prática de esportes ao ar livre ou

atividades recreativas ou, simplesmente, o que vestir ou se é

necessário levar consigo um guarda-chuva.

Os Serviços Meteorológicos Nacionais observam o tempo e o clima de forma contínua,

fornecendo um fluxo regular de dados que são transmitidos ao redor do mundo com o propósito

de previsões e planejamento. O tempo não respeita fronteiras nacionais, e o trabalho realizado

por meteorologistas, comumente nos bastidores, para nosso benefício e segurança é um trabalho

de equipe.

Em média, uma previsão de cinco dias hoje é tão confiável como uma previsão de dois

dias vinte anos atrás. Apesar desse progresso científico, desafios permanecem e a precisão de

previsões individuais ainda varia significantemente. Os desafios incluem caracterizar e

comunicar as incertezas mutáveis em previsões individuais e avançar em nossa habilidade de

previsão em áreas onde o progresso tem sido difícil (por exemplo, chuvas fortes e sua origem,

intensidade e estrutura de ciclones tropicais).

O tempo, portanto, refere-se ao estado da atmosfera no exato momento tratado. Veja

alguns exemplos:

- Faz muito calor agora em Belém, com ausência total de nuvens.

- Em Ananindeua, está muito úmido hoje.

- Choveu muito em São Paulo durante essa semana.

- Como vem fazendo calor nesses últimos dias.


MÉ

DIO

PROF. ALUNO: N°



95

Clima

Em um nível simples, o tempo é o que está

acontecendo na atmosfera em qualquer momento.

O clima, em sentido estreito, pode ser considerado

o "tempo médio", ou de uma forma

cientificamente precisa, pode ser definido como a

"descrição estatística em termos de média e

variabilidade de quantidades relevantes durante

determinado período de tempo". Em sentido

amplo, o clima é o status do sistema de clima que compreende a atmosfera, a hidrosfera, a

criosfera, a litosfera de superfície e a biosfera. Todos estes elementos determinam o estado e a

dinâmica do clima da Terra.

A maior parte dos atlas tem mapas de temperatura e precipitação de todo o mundo,

alguns contém mapas de pressão atmosférica, ventos predominantes, correntes oceânicas e a

quantidade de gelo nos oceanos em determinado ano. Muitos países têm classificações mais

detalhadas por várias razões. Por exemplo, a média de data da primeira e última geada "de

morte" (uma geada forte o suficiente para matar plantações), informação esta importante para

agricultores e fazendeiros.

O clima, por sua vez, refere-se a condições comuns ou referentes a um período mais

amplo.

- Todo final de ano é a mesma coisa, chove muito em Belém!

- O inverno curitibano é sempre muito rigoroso.

- O aquecimento global deverá aumentar as temperaturas nas próximas décadas.

As Estações Meteorológicas e as Variáveis Estudadas

Os fenômenos meteorológicos são estudados a partir das observações, experiências e

métodos científicos de análise. A observação meteorológica é uma avaliação ou uma medida de

um ou vários parâmetros meteorológicos. As observações são sensoriais quando são adquiridas

por um observador sem ajuda de instrumentos de medição, e instrumentais, em geral chamadas

medições meteorológicas, quando são realizadas com instrumentos meteorológicos.

Uma estação meteorológica convencional é composta de vários sensores isolados que

registram continuamente os parâmetros meteorológicos (pressão atmosférica, temperatura e

umidade relativa do ar, precipitação, radiação solar, direção e velocidade do vento, etc), que são

lidos e anotados por um observador a cada intervalo e este os envia a um centro coletor por um

meio de comunicação qualquer.

Portanto, os instrumentos meteorológicos (termômetro, barômetro, anemômetro,

psicrômetro, etc.) são equipamentos utilizados para adquirir dados meteorológicos.

Fontes

http://www.inmet.gov.br/portal/

http://www.mundoeducacao.com/geografia/qual-diferenca-entre-tempo-clima.htm

http://www.estacao.iag.usp.br/instrumentos.php

PARA REFLETIR

1. Qual a principal diferença entre tempo e clima?

2. Quais as principais variáveis meteorológicas (parâmetros meteorológicos) e quais os

aparelhos de medida dessas variáveis?

3. Qual a relação entre os conceitos da física térmica e essas variáveis?




96

______________________________________________________________ANEXO 3

CONSTRUINDO APARELHOS DE UMA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

ORIENTAÇÕES GERAIS:

Equipes de 05 alunos.

Cada equipe construirá uma pequena Estação Meteorológica (EM) cujo princípio de

funcionamento de seus aparelhos tenham relação com os conceitos de física térmica.

Cada equipe fará uma pesquisa em livros e sites sobre quais as principais variáveis

meteorológicas e como construir aparelhos para sua medição.

Cada equipe deverá utilizar, preferencialmente, materiais de baixo custo e/ou sucata para

a produção dos aparelhos.

As equipes deverão marcar reuniões de orientação, no contra-turno, com o professor na

escola.

Caso a equipe julgue necessário, os equipamentos poderão ser construídos nas

dependências da escola (no laboratório de ciências ou espaço equivalente, caso exista),

usando como suporte as ferramentas e materiais disponíveis no local ou trazidos de casa.

QUANTO À APRESENTAÇÃO:

Serão apresentados os aparelhos já construídos e demonstrado o funcionamento destes.

Cada equipe deverá preparar uma apresentação, preferencialmente em PowerPoint, que

contenha o princípio de funcionamento dos aparelhos, descreva como ocorreu sua

construção, a variável meteorológica que eles medem, e sua relação para as previsões

climáticas e do tempo.

Os slides em PowerPoint devem ser entregues ao professor, em formato PDF, e constarão

como parte da avaliação.

DATA DE ENTREGA E APRESENTAÇÃO:

Dia __/__/__ será o dia da apresentação, com a mostra dos aparelhos de cada equipe e a

demonstração do funcionamento dos equipamentos.

CRITÉRIOS DE PONTUAÇÃO:

A nota será atribuída segundo os critérios descritos na tabela abaixo:

Critérios de avaliação

Domínio do conteúdo

(apresentação)

Clareza na explicação

(apresentação)

Sequência lógica

(apresentação)

Qualidade do

conteúdo e

formatação (slides)

Nota

Geral


MÉ

DIO

PROF. EQUIPE: N°



97

OBSERVAÇÕES:

Não deixe a construção dos equipamentos para as últimas semanas. Siga o cronograma

indicado pelo professor.

Trabalhos com qualidade elevada poderão ganhar pontuação extra.

Antes de começar a montagem dos equipamentos, peça ajuda ao professor para evitar

acidentes e gastos financeiros desnecessários.

CRONOGRAMA DE REUNIÕES DE ORIENTAÇÃO:

1ª rodada de reuniões de orientação (contra-turno): de __/__ à __/__.

Nesta semana ocorrerá a primeira rodada de orientação das equipes no contra turno.

Durante as reuniões, será visto o que cada equipe pesquisou, quais os tipos de aparelhos de

baixo custo que eles viram em vídeos, sites e textos, orientar quais as melhores opções para

serem construídos e pedir pra que eles iniciem a construção dos mesmos, pois na próxima

rodada de orientação, eles já deverão trazê-los montados para os primeiros testes de

funcionamento.


Nesta semana, ao virem à escola para as reuniões, as equipes devem trazer seus aparelhos

já montados. Se necessário serão feitos pequenos ajustes. Também será discutido o princípio

de funcionamento de cada aparelho.


Nesta semana as orientações terão como objetivo fazer pequenos ajustes no que ainda não

está funcionando bem e orientar sobre a apresentação da semana seguinte, incluindo a

montagem dos slides em PowerPoint.

OBS: caso não haja possibilidade de reunião com as equipes no contra-turno, o professor

pode separar uma parte de suas aulas regulares para a orientação das equipes.

98

______________________________________________________________ANEXO 4

CONSTRUÇÃO DE UM CALORÍMETRO E DETERMINAÇÃO DE CALOR

ESPECÍFICO E CAPACIDADE TÉRMICA

Nº ALUNO (A)

Objetivos:

- Montar um calorímetro, determinar o calor específico de substâncias e

a capacidade térmica de objetor.

O calorímetro é um aparelho usado na determinação do calor

específico de substância e na capacidade térmica de objetos. Trata-se de

um aparelho (semelhante a uma garrafa térmica) que busca isolar

termicamente objetos do resto do ambiente, que irão trocar calor entre si

e com a possibilidade de monitorar a temperatura em que isso ocorre.

Para um calorímetro ideal (este não participará dos processos de troca de

calor) sua capacidade térmica é nula (C = 0). Para calorímetros reais,

devemos considerar a capacidade térmica do mesmo durante os

processos que ocorrem no seu interior.

Vale lembrar que para trocas de calor entre corpos, teremos:

QA + QB + QC = 0

Q = m . c . Δθ C = m .c Q = C . Δθ

Onde:

Q é a quantidade de calor;

c é o calor específico da substância;

C é a capacidade térmica do objeto.

Procedimentos Experimentais:

Você vai precisar de:

Lata de refrigerante vazia;

Copos de isopor usados como

conservador térmico de latas de

refrigerante;

Béquer de 150 mL;

Balança (de precisão,

preferencialmente);

Pedaço de vela (Parafina)

Termômetro químico


MÉ

DIO

PROF. EQUIPE: N°



99

Como fazer:

Construção do Calorímetro

1- Coloque a lata vazia em um dos copos de isopor e use o outro

para fazer uma tampa, de maneira que a lata fique bem justa dentro

dos dois copos.

2- Faça um furo no copo usado como tampa e introduza o

termômetro no interior da lata. É importante que o termômetro não

se encoste ao fundo da lata e que a escala termométrica fique numa

posição de fácil visualização.

3- Este será o nosso calorímetro.

OBS: para as medidas que serão feitas a seguir, é necessário que os procedimentos sejam feitos o

mais rápido possível.

OBS: para a água adotaremos: 1 g = 1mL

Determinação da Capacidade Térmica do Calorímetro.

1- Verifique com o termômetro a temperatura ambiente. Esta temperatura será a temperatura inicial do

calorímetro.

2- Coloque 100 mL de água aquecida no béquer e verifique com o termômetro a temperatura. Essa

será a temperatura inicial da água. Após fazer essa medida (tente ser o mais rápido possível).

3- Coloque a água aquecida no interior do calorímetro.

4- Tampe o calorímetro e logo após a temperatura do termômetro se estabilizar, anote o valor. Esta

será a temperatura final (temperatura de equilíbrio) para as parcelas do cálculo a seguir.

5- Usando a expressão abaixo, onde QA são valores para a massa de água e Qc são os valores para o

calorímetro, calcule a capacidade térmica do calorímetro (CC).

QA + QC = 0

(mA . cA . Δθ) + (CC . Δθ) = 0

6- Anote o valor de CC na tabela abaixo. Este valor será usado para os cálculos que virão a seguir.

Determinação do Calor específico da parafina.

1- Verifique com o termômetro a temperatura ambiente. Esta temperatura será a temperatura inicial do

calorímetro e da parafina.

2- Verifique com a balança de precisão a massa da parafina (pedaço de vela).

3- Coloque 100 mL de água aquecida no béquer e verifique com o termômetro a temperatura. Essa

será a temperatura inicial da água. Após fazer essa medida (tente ser o mais rápido possível).

4- Coloque a água aquecida e a parafina no interior do calorímetro.

5- Tampe o calorímetro e logo após a temperatura do termômetro se estabilizar, anote o valor. Esta

será a temperatura final (temperatura de equilíbrio) para as parcelas do cálculo a seguir.

6- Usando a expressão abaixo, onde QA são valores para a massa de água, Qp são os valores da

parafina e Qc são os valores para o calorímetro, calcule o calor específico da parafina (cp).

QA + Qp + QC = 0

100

(mA . cA . Δθ) + (mp . cp . Δθ) + (CC . Δθ) = 0

7- Anote o valor de cB na tabela abaixo.

Questões:

a) Você poderia ter feito os cálculos acima usando mais ou menos água? Justifique.

a) Você poderia ter feito os cálculos acima usando temperaturas diferentes para as massas de água?

Justifique.

b) Por que devemos fazer os procedimentos de medida o mais rápido possível?

c) O que poderíamos fazer para que nosso calorímetro fosse mais eficiente?

Pesquise:

a) O que é a capacidade térmica de uma substância? O que ela nos informa?

b) Faça uma lista com dez substâncias comuns em nosso cotidiano e apresente seus calores

específicos em ordem crescente.

Capacidade térmica

do Calorímetro

Calor específico

da parafina

101

__________________________________________________________________ANEXO 5

REPENSANDO SOBRE O CLIMA E O TEMPO

Leia o texto e baseado nas orientações do professor construa um mapa conceitual que expresse o

seu entendimento sobre os conceitos apresentados abaixo e suas relações com o que foi

trabalhado ao longo das aulas.

A inclinação do eixo da Terra,

a localização de uma região (latitude e

longitude) determinam a quantidade de

radiação solar que a região recebe. (ver

figura ao lado).

O solo, a água e a vegetação,

entretanto, alcançam temperaturas

diferentes ao receberem a mesma

quantidade de radiação solar. O

aquecimento diferenciado do solo, da

água e da vegetação, a presença de maior ou menor quantidade desses elementos numa localidade, as

diferentes formações rochosas, como as montanhas e vales, determinam o clima de uma região. A

intensidade dos ventos, a umidade relativa do ar, a temperatura e a pressão atmosférica (cada um

podendo ser medido com um aparelho específico) são alguns dos parâmetros utilizados para

definirmos o clima de uma região, assim como para fazermos previsões do tempo de uma localidade.

O homem pode interferir nesse equilíbrio ao lançar no ar partículas de gás carbônico (CO2)

em quantidade que alterem significativamente a composição da atmosfera, ao represar os rios nas

construções de hidroelétricas, desmatando florestas, provocando erosões, poluindo o solo e a água.

Essas alterações, poderiam provocar um aumento na temperatura média do nosso planeta que é de

15ºC e não se modifica ao longo de muitos anos. Um aumento de cerca de 2ºC na temperatura média

da Terra seria suficiente para transformar terras férteis em áridas e duplicar o número de furacões.

Adaptado de: http://www.fisica.net/gref/termo2.pdf


MÉD

IO

PROF. ALUNO: N°



http://www.fisica.net/gref/termo2.pdf

102

Apêndice A

O texto de apoio ao professor, Atividades Experimentais em Sequências Didáticas de

Física, equivale ao produto educacional produzido durante o desenvolvimento da presente

dissertação.

2

ATIVIDADES EXPERIMENTAIS EM

SEQUÊNCIAS DIDÁTICAS DE FÍSICA

Potencializando a Aprendizagem Significativa no

Ensino Médio

2016

3

APRESENTAÇÃO

Este material busca preencher a lacuna existente entre o imaginário de

professores acerca da eficácia da experimentação e a falta de subsídios para que estes

possam explorar de maneira consciente e deliberada as potencialidades desta

metodologia. Desta forma, não se trata de uma coleção de roteiros experimentais

rigidamente construídos e prontos para serem aplicados em sala de aula, nem tampouco

este material se limita em fazer uma discussão simplificada dos conhecimentos e

técnicas que os professores devem ter para usarem de forma plena a metodologia

experimental.

Pretendemos fazer uma discussão, orientada para professores da educação

básica, sobre as várias possibilidades de se usar metodologias experimentais nas aulas

de ciências, em especial, nas aulas de física. Aqui empregaremos o termo atividade

experimental pela consolidação histórica que este representa, muito embora o estejamos

usando numa visão mais abrangente, que envolve atividades práticas de forma geral.

Inicialmente faremos uma reflexão sobre o que vem a ser a atividade

experimental em aulas de ciências e quais aspectos o professor deve levar em

consideração para produzir, ou escolher, a atividade a ser desenvolvida. Buscaremos

mostrar a importância de esta estratégia estar associada a outras metodologias e, aqui

apresentaremos a possibilidade da experimentação fazer parte de uma sequência de

ensino, orientada de acordo com a teoria da Aprendizagem Significativa. Mostraremos

também uma sugestão de instrumento para avaliar atividades nessa proposta, que por ser

diferenciada, exige técnicas de avaliação diferenciadas.

Por fim, mostraremos alguns exemplos de sequências didáticas, em que as

atividades experimentais são parte integrante, para que possam ser usadas pelos

professores em suas aulas ou, que de posse dos conhecimentos e discussões trazidos

neste material, possam servir de parâmetro para que professores produzam suas próprias

sequências providas de atividades experimentais.

Este texto de apoio ao professor é o produto educacional desenvolvido a partir

da dissertação de mestrado profissional em ensino de física (MNPEF – Polo 37),

contendo discussões de caráter geral, que podem ser aplicadas em qualquer série da

educação básica, na área das ciências naturais (ciências, química, física e biologia) e na

Parte II, apresentamos exemplos de sequências didáticas elaboradas e aplicadas relativas

aos conteúdos de Cinemática e Física Térmica.

Esperamos que este material possa ser relevante para professores que já usam

experimentos em sala de aula e principalmente para aqueles que buscam uma melhor

formação para fazer uso desta metodologia.

4

SUMÁRIO

Apresentação .......................................................................................................... 3

PARTE I

1. Atividades Experimentais em Sala de Aula ............................................................ 6

2. Como Produzir ou Escolher a Atividade Experimental? ........................................ 8

3. O que é Aprendizagem Significativa? ..................................................................... 18

4. Como Montar uma UEPS? ...................................................................................... 21

5. Mapas Conceituais como Instrumento de Avaliação .............................................. 23

PARTE II

6. Exemplos de UEPS ................................................................................................. 26

7. Considerações Finais ............................................................................................... 42

PARTE III

8. Anexos .....................................................................................................................

9. Aparelhos da Estação Meteorológica ......................................................................

44

64

10. Sugestões de Leitura ............................................................................................... 81

Referências ............................................................................................................. 82

5

PARTE I

______________ATIVIDADES EXPERIMENTAIS EM SEQUÊNCIAS DIDÁTICAS DE FÍSICA

6

1. ATIVIDADES EXPERIMENTAIS EM SALA DE AULA

Quando falamos em experimentos executados em sala de aula, logo lembramos

de algumas opiniões comumente emitidas acerca deste tema: sinônimo de excelência na

sala de aula, dificuldade em sua implementação devido às limitações estruturais das

escolas, vivência do método científico pelo aluno (CACHAPUZ et al., 2011). Estas

opiniões podem revelar a importância dada pelos professores a esta metodologia.

Porém, para que a sua utilização possa ser feita de forma plena, é importante

refletir sobre algumas questões a ela associada.

O primeiro passo para a implementação de tais atividades em sala de aula, é

analisar tal metodologia em suas varias faces e definir o que queremos com ela: Como

será implementada?, Com quais objetivos?, Em qual espaço físico?. Como isso

normalmente não é feito, se carece de um modo de potencializar seu uso e de entendê-la

em sua plenitude. Esta tarefa não é simples, tendo em vista a complexidade das

interações entre os sujeitos (professor e estudantes), o conhecimento e a sociedade, em

sala de aula. Por este motivo, se torna bastante complexo definir os limites, muitas

vezes difusos, entre as facetas da experimentação.

Outra questão importante é a imagem que se faz da experimentação. Muitas

vezes ela é vista equivocadamente como uma estratégia de ensino fixa, imutável,

fazendo com que o professor que dela queira fazer uso, não tenha a iniciativa (ou em

muitos casos, a formação necessária) de fazer pequenos ajustes para adequá-la ao

contexto em que será aplicada. Assim, uma atividade desenvolvida em certa situação,

com grande potencial para ser explorada pelo professor, pode gerar experiências

insatisfatórias e desestimulantes em outras situações.

Experimento comparando um termômetro recém-construído com materiais alternativos e um

termômetro químico. Fonte: Sérgio Bezerra.


7

Também se faz necessário perceber que a experimentação em sala de aula,

ainda que bem utilizada, por si só, não garante a aprendizagem de todos (HODSON,

1994). Em ambientes onde temos um número grande de estudantes, cada um com suas

particularidades, a aprendizagem deve ser buscada de forma coordenada com várias

metodologias.

Sendo assim, buscaremos discutir o uso da experimentação não como um fim,

mas analisar como podemos utilizá-la como um meio para atingir melhores resultados

nas aulas de Física e nas Ciências em geral.


8

2. COMO PRODUZIR OU ESCOLHER A ATIVIDADE

EXPERIMENTAL?

É fácil perceber o universo de abordagens que podem ser desenvolvidas tendo

como foco principal o trabalho experimental em sala de aula. A análise destas

atividades, tanto pelos seus aspectos logísticos, metodológicos ou epistemológicos,

quanto pelo alto grau de complexidade que apresentam, deve ser feita cuidadosamente

de forma a contribuir para discussões acerca das reais potencialidades do trabalho

experimental nas aulas de ciências.

Para facilitar a escolha da atividade a ser desenvolvida, sugerimos que o

professor tome como referência os seis tópicos abaixo.

Cada tópico apresenta diferentes categorias, cada uma com suas

particularidades. Isto não significa dizer que não seja possível a mescla de categorias de

um mesmo tópico, dependendo dos objetivos estabelecidos pelo professor.

Esta classificação em tópicos tem o objetivo de auxiliar o professor na

adequação de atividades experimentais já existentes em livros, revistas e sites às suas

necessidades e, sobretudo, ajudar o professor a ganhar autonomia para produzir suas

próprias atividades experimentais.

Quanto à autonomia do estudante frente ao experimento:

1. Demonstrativo pelo professor: Pouca autonomia mecânica e intelectual.

Aqui se enquadram as práticas em que o professor manipula os objetos,

geralmente em uma mesa no local de destaque da sala de aula. O estudante não tem

contato físico com os aparatos experimentais e se busca com que ele siga o raciocínio

do professor que está à frente da atividade. O professor é quem executa o experimento e

explica para os estudantes o que está acontecendo durante a execução.

Nesta perspectiva é comum não relacionar o conhecimento científico com

outras formas de conhecimento, sendo difícil levar em conta os conhecimentos prévios

apresentados pelos estudantes. A ciência se configura como ponto de partida e chegada

do processo e de forma recorrente se admite que o estudante aprenda por repetição e

memorização passiva. (AMARAL, 1997).


9

2. Demonstrativo pelo estudante: Grande autonomia mecânica e pouca intelectual.

Nesta abordagem os estudantes manipulam os objetos. Normalmente se

reproduz um experimento simples, que pode ser baseado em livros ou internet, em que

os estudantes, individualmente ou em equipes, têm o controle total do que ocorrerá. A

reflexão acerca dos princípios científicos envolvidos é pequena, pois as explicações são

baseadas naquelas fornecidas pela fonte de onde o experimento foi retirado.

Este tipo de abordagem, assim como a anterior, pode provocar a falsa

impressão que o experimento tem um propósito em si mesmo, ou seja, que o

compromisso de quem o executa é com que o experimento dê certo. Isto diminui as

reflexões em torno do fenômeno e conceitos científicos nele tratado.

3. Redescoberta: Grande autonomia mecânica e pouca intelectual.

Aqui o experimento é executado pelos estudantes, baseados em roteiros

previamente construídos. A utilização destes roteiros abre margem para a realização de

experimentos mais complexos. Porém, como o estudante segue os passos previamente

estabelecidos por quem os construiu, sua autonomia intelectual ainda é relativamente

baixa.

Embora esta abordagem seja muito interessante para familiarizar os estudantes

ao manuseio de algumas técnicas e aparelhos de medida, problemas como a não

delimitação adequada do problema inicial; falta de precisão na coleta de dados e;

hipóteses formuladas de maneira insatisfatória não aparecem, uma vez que tudo isso já

foi pensado previamente por quem desenvolveu o roteiro. Assim se cria uma imagem

caricaturada do trabalho científico, com este tendo pouca relação com o contexto

histórico e praticamente imune as limitações humanas. (AMARAL, 1997).

4. Projetos de investigação: Grande autonomia mecânica e intelectual.

Aqui se enquadram situações que se caracterizam, por sua natureza aberta, ou

seja, o professor juntamente com os estudantes definem um tema ou problema a ser

investigado e só então começam as discussões sobre possíveis formas de se executar a

atividade.

Nem o que fazer e nem como fazer estão de antemão definidos. Isto exige um

papel ativo dos estudantes tanto para manusear equipamentos e construir experimentos,

quanto para pensar em como fazer, elaborar e testar hipóteses. Aqui aparece um espaço

privilegiado para se levar em conta os conhecimentos prévios dos estudantes, que

naturalmente irão influenciar as formas que eles irão propor a solução dos problemas

durante a execução da atividade. Tudo isto, com a supervisão ativa e apoio do professor.

Outro aspecto importante é a necessidade de se conviver de maneira

propositiva com o erro. Este deve ser visto como fonte de estímulo para novas

possibilidades de desenvolvimento das tarefas (SÉRÉ, 2002).


10

Este tipo de abordagem necessita um tempo maior para o seu desenvolvimento,

já que se faz necessário respeitar o tempo de maturação das ideias trabalhadas e a

execução das estratégias pensadas pelos estudantes e professor, sendo este, talvez, o

principal entrave para que seja utilizada de maneira mais recorrente durantes as aulas.

Quanto ao momento a ser trabalhado:

1. Para introdução do tema a ser estudado: criação de uma situação problema.

Podemos utilizar uma atividade experimental para fazer a introdução de temas

que serão vistos no decorrer das aulas. Sendo assim, o trabalho com experimento

executado não necessita ter grande profundidade em suas discussões teóricas. Ele pode

servir como o momento de mobilizar a atenção dos estudantes e não tratar em detalhes

de conteúdos específicos.

Ao se utilizar um experimento no início de dado conteúdo, ou sequência de

ensino e aprendizagem, podemos identificar dois objetivos principais que este pode

desencadear: a criação de situações problema que sirvam como base de sustentação para

o conteúdo a ser visto; e um ambiente propício à externalização dos conceitos prévios

dos alunos sobre o tema a ser trabalhado. Em ambos os casos é recomendável que o

experimento seja executado em um ambiente onde se estimule a interação verbal entre

alunos e professor.

2. Durante uma sequência de ensino: reconciliação integrativa.

Ao utilizar um experimento durante uma sequência didática, este poderá ser um

importante instrumento para estimular os estudantes a entender como os vários

conceitos trabalhados até o momento estão conectados e interagem entre si. Este tipo de

atividade é importante, pois, ajuda a internalização de vários conceitos, dando a eles um

significado dentro de um corpo teórico mais complexo. Isto também ajuda a preparar a

turma para os conceitos que ainda virão pela frente, no decorrer do desenvolvimento do

restante da sequência (MOREIRA, 2014).

Também é possível que a atividade experimental seja planejada para durar

toda, ou quase toda, a sequência de ensino. Desta forma, ela servirá como pano de fundo

para as demais atividades que irão ocorrer durante a sequência.

3. No final de uma sequência: consolidação.

Para a consolidação de certo conteúdo, formado por vários conceitos

científicos interligados, é importante a proposição de atividades que exijam a utilização

destes de forma conjunta. Isto pode ser realizado através da execução de experimentos,

ocorridos ao final de uma sequência de ensino, que busque trabalhar a consolidação do

que foi visto. Atividades como esta tendem a ser mais complexas que as demais.


11

Tal complexidade não estará, necessariamente, na execução dos experimentos,

mas poderá estar na profundidade das discussões que o acompanham, tendo em vista o

grande número de conceitos que podem ser abordados ao final de uma sequência

didática (MOREIRA, 2014).

Quanto aos conteúdos que podem ser trabalhados:

1. Conceitual: os conceitos que fazem parte dos tópicos da disciplina.

O conteúdo conceitual (COLL et al. 2000) diz respeito aos conceitos

científicos em si (calor, velocidade, corrente elétrica, força, onda, campo, etc.). Ainda

que o professor trabalhe em suas aulas apenas com metodologias consideradas

tradicionais, como as aulas expositivas, este tipo de conteúdo sempre estará presente.

A utilização de experimentos para se trabalhar conteúdos conceituais é

importante, pois ajuda o entendimento por parte dos estudantes de que os conceitos

criados pelas ciências tem o propósito de explicar algo para além dos problemas por ela

mesma criados. Situações cotidianas, envolvendo conceitos científicos para seu

entendimento, podem ser uma boa estratégia de uso de experimentos para o trabalho de

conteúdos conceituais.

2. Procedimental: o manuseio de técnicas e instrumentos da ciência.

Aqui se enquadram os procedimentos próprios das ciências (COLL et al.

2000). O manuseio de instrumentos simples (régua, compasso, termômetro, cronômetro,

etc.), assim como o de instrumentos complexos (microscópios, multímetros, algumas

vidrarias), e o entendimento de suas finalidades, seus princípios de funcionamento e os

procedimentos que devem ser adotados para sua utilização, fazem parte dos conteúdos

procedimentais.

Uma forma interessante de abordar tais conteúdos é propor que os estudantes

possam construir alguns desses aparelhos. Durante a construção de um eletroscópio de

folhas, por exemplo, inevitavelmente os estudantes deverão testar hipóteses para

solucionar problemas e escolher os caminhos adequados para obter êxito na finalização

do equipamento. Este tipo de conteúdo dificilmente é abordado em aulas que trabalhem

metodologias exclusivamente tradicionais.

3. Atitudinal: atitudes científicas.

Ao se estudar ciências, algumas atitudes devem ser estimuladas e não tolhidas,

como costumamos observar nas salas de aula. A curiosidade e o estímulo ao

questionamento são algumas das atitudes que profissionais da ciência devem ter. Estas

atitudes também devem ser encorajadas nos estudantes em geral, ainda que estes não

venham a seguir a carreira científica (COLL et al. 2000).


12

Outras atitudes como o trabalho colaborativo e o estímulo a proposição de

soluções lógicas para problemas, que comumente encontramos os círculos científicos,

também devem ser estimuladas entre os estudantes. Este tipo de conteúdo facilita o

desenvolvimento de uma visão menos deformada do trabalho científico e ajuda os

estudantes incorporarem os aprendizados da escola em seu cotidiano.

Quanto aos objetivos do professor:

Neste tópico será bastante comum a mescla de mais de uma categoria, o que

não exclui a importância do professor refletir sobre qual, ou quais, os principais

objetivos a serem alcançados com a atividade experimental a ser desenvolvida.

1. Abordar conceitos.

Utilizada quando o professor vai introduzir pela primeira vez um conceito ou

grupo de conceitos, as atividades experimentais podem ser usadas quando os estudantes

irão ter o primeiro contato com um conteúdo, ou ao menos da forma em que ele será

tratado. O conteúdo trabalhado pode não ser novo para os estudantes, como a ideia de

energia que é discutida em varias séries do ensino médio, mas será abordado pela

primeira vez pelo professor na serie corrente.

2. Avaliar o entendimento dos estudantes individualmente ou em grupo.

Fazer a avaliação da aprendizagem de um estudante, ou grupo de estudantes,

normalmente é uma tarefa complicada. Vários são os fatores que se deve considerar

para aferir o que o aluno aprendeu durante o decorrer das aulas. Uma forma de fazer

esta avaliação é a aplicação dos conceitos partindo da realização de atividades

experimentais. Se bem planejada, esta forma de avaliação é muito interessante, pois

possibilita ao professor observar se os conteúdos trabalhados em aula são usados em

situações que extrapolam as questões teóricas. Isto pode ser um importante indício de

aprendizagem significativa.

3. Motivar os estudantes.

Talvez o relato mais recorrente feito por professores que utilizam a

experimentação seja a motivação que este tipo de atividade trás para as aulas. Numa

situação em que as aulas de física tendem a ser associadas à discussões difíceis e

desconectadas do cotidiano dos estudantes, esta característica da experimentação pode

ser um grande aliado do professor. Muito embora este aspecto seja muito importante, e

até desejável, há de se tomar cuidado para que a experimentação em sala de aula, que

em nosso caso deve ter um caráter centralmente didático, não se torne algo apenas


13

lúdico, fazendo com que os estudantes não consigam tirar o proveito esperado pelo

professor que planejou a atividade.

Quanto aos materiais usados:

1. Baixo custo.

Boa parte dos experimentos sugeridos por livros didáticos e paradidáticos,

revistas da área de ensino e sites especializados indicam o uso de materiais encontrados

em sucata ou materiais reciclados e/ou reutilizados. Isto é interessante, pois deixa o

custo de uma aula experimental bastante acessível e permite a reposição de peças com

facilidade. Estes materiais podem ser conseguidos pelos próprios estudantes, o que

ajuda os envolverem na aula desde o seu início.

Eletroscópios montados com materiais de baixo custo. Fonte: Sérgio Bezerra.

2. Kits.

Com um custo muito variado, os kits desenvolvidos por empresas

especializadas podem ser um importante investimento para escolas e professores quando

se dispõe de verba para equipar a escola. Existem experimentos muito interessantes que

podem ser realizados com esses kits e, dependendo da disponibilidade e experiência do

professor, com os mesmos materiais presentes nos kits é possível pensar em

experimentos para além dos sugeridos pelo fabricante. Normalmente esses kits

acompanham roteiros para orientação dos experimentos e quase sempre estes roteiros

são desenvolvidos baseados no método da redescoberta. Por isso, uma vez que a escola

disponha destes materiais, um importante exercício para professores e grupo de

professores é utilizá-los para além dos roteiros preestabelecidos e os adequarem as suas

necessidades.


14

3. Aparelhos e instrumentos profissionais (ou quase).

Algumas escolas dispõem de aparelhos que normalmente foram adquiridos

com verbas específicas (caso das escolas públicas) ou parcerias com universidades. São

microscópios, destiladores, telescópios, estufas, multímetros, etc. Como tais aparelhos

normalmente tem um alto custo de aquisição e manutenção, muitos professores

preferem não utilizá-los temendo que sejam danificados. Porém estes aparelhos tem

uma vida útil e devem ser usados antes que o tempo faça o seu trabalho. Além de

auxiliarem as atividades experimentais, o que normalmente é dificultado pelo fato de a

escola, quando possui, ter apenas uma unidade de cada um destes aparelhos, eles podem

servir como modelo para que em aulas experimentais se desenvolva aparelhos similares

de baixo custo, o que pode ser de grande valor pedagógico, já que durante a construção

de aparelhos é essencial que se estude e conheça seu princípio de funcionamento.

Quanto ao local:

1. Em sala de aula.

Devido à estrutura encontrada na ampla maioria das escolas brasileiras, após

décadas de ensino orientadas por abordagens ditas tradicionais, o uso da experimentação

na sala de aula talvez seja a única possibilidade do uso dessa metodologia, uma vez que

a maioria das escolas não apresentam outros espaços apropriados para esta finalidade.

Trazer este tipo de prática para um ambiente já familiar aos estudantes pode ser

interessante para evitar o desvio de atenção que pode ocorrer em ambientes novos. Por

outro lado, utilizar a sala de aula, com a pouca estrutura que elas normalmente oferecem

(somente mesas e cadeiras, ou simplesmente carteiras), pode dificultar a realização de

certos experimentos, devido o local ser inapropriado.

2. No laboratório da escola.

Nas escolas onde existe um espaço destinado ao trabalho prático de ciências,

tais atividades podem adquirir outro patamar de qualidade. Porém é importante que se

diga que é bastante improvável que esses espaços apresentem uma estrutura adequada

para a realização de qualquer experimento didático. Por mais bem planejado que sejam

esses espaços, o dinamismo das aulas experimentais, sempre mostrarão pequenas

adequações necessárias para potencializar as aulas experimentais. Tampouco devemos

prescindir de buscar espaços com instalações físicas adequadas para a realização de tais

atividades. Vale ressaltar que um laboratório didático bem equipado é importante,

porém não é suficiente para uma boa aula experimental, ficando essa centralidade na

formação do professor e no planejamento de tal atividade. Um cuidado que se deve

tomar com o uso dos laboratórios é que o fenômeno tratado nas atividades


15

experimentais pode ser visto como exclusivo do ambiente de laboratório e não uma

reprodução de um fenômeno mais geral da natureza.

Laboratório de ciências escolar. Fonte: Sérgio Bezerra.

3. Ao ar livre.

Varias atividades experimentais podem ser pensadas para serem executadas em

espaços abertos, sejam nas dependências das escolas em pátios, áreas de recreação,

horta, etc. (quando esses espaços existirem), ou até mesmo fora das dependências da

escola, como praças e bosques. Este tipo de alternativa, se bem planejado, ajuda os

estudantes na compreensão de que a ciência é uma forma de conhecimento que busca

explicar fenômenos presentes em nosso cotidiano, e que não é apenas uma disciplina

escolar. Permite-nos também a problematização de certos fenômenos em loco. O

problema que podemos encontrar neste tipo de ambiente é a dificuldade em realizar

certos experimentos devido o local ser inapropriado para o uso de alguns equipamentos

de medida e coleta de dados, e o fato de nos tornarmos reféns do clima (chuvas, sol

excessivo, escuridão da noite).

4. Universidades, museus e centros de ciências.

Algumas cidades brasileiras possuem projetos educacionais vinculados a

instituições científicas, que tem como finalidade atender estudantes da educação básica.

Tais projetos se constituem em mostras científicas (fixas ou itinerantes), projetos de

extensão e até mesmo colônias de férias. Não é difícil encontrar instituições que tem

como diretriz de trabalho o estabelecimento de parcerias com as escolas e que podem

levar suas atividades até o local solicitado. Muito desses espaços contam com atividades

de caráter experimental que podem e devem ser usados como auxílio às aulas regulares

de ciências. É importante que, antes de visitar estes espaços o professor tenha em mente

os objetivos que pretende alcançar. Isto é fundamental para que a visita tenha uma


16

função didática na formação dos estudantes e não se torne apenas um momento de

descontração.

5. Em casa.

Oura forma de realização de experimentos com caráter didático é a realização

destes, pelos estudantes, em suas casas. Com a popularização de mídias que nos permite

a interação mais rápida e de qualidade com o nosso interlocutor, uma forma que

podemos utilizar é a solicitação da realização de experimentos baseados em orientações

fornecidas pelo professor, vistas em livros ou sites na internet. Isto será possível se a

atividade tiver um grau moderado de dificuldade, que não necessite de professor para

orientação, e utilizar materiais de fácil aquisição. O registro de tais atividades em vídeo

pode ser uma forma interessante de produção de material para avaliação da atividade.

Sobre esta forma de uso da experimentação, o professor deverá ter cuidado redobrado

durante o planejamento para evitar que os estudantes corram riscos durante a execução.

______________________________________________________________

Como acabamos de mostrar, existem vários fatores que estão envolvidos na

execução de uma atividade experimental e a análise destes fatores é o primeiro passo

para o uso exitoso desta estratégia. Ainda que o professor desenvolva atividades

experimentais em suas aulas sem a prévia reflexão do que aqui foi discutido, não quer

dizer que ele, de maneira consciente ou inconsciente, não acabe por escolher algumas

dessas opções durante seu trabalho. Isto terá relação direta com suas concepções de

Ciência e Ensino. O que aqui estamos propondo é que este movimento de reflexão sobre

a própria prática seja feito de forma consciente, para potencializar os ganhos

educacionais de se utilizar este tipo de atividade. Portanto, o primeiro passo para a

implementação desta metodologia pode ser, após o conhecimento do que aqui foi

discutido, o preenchimento do quadro à seguir.


17

PLANEJAMENTO DA ATIVIDADE EXPERIMENTAL

Título:

Conceitos a serem abordados:

Quanto à autonomia do estudante

frente ao experimento:

Quanto ao momento a ser trabalhado:

Quanto aos conteúdos que podem ser

estudados:

Quanto aos objetivos do professor:

Quanto aos materiais usados:

Quanto ao local:

Como Avaliar a atividade:


18

3. O QUE É APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA?

Proposta pelo psicólogo norte americano David Ausubel, a teoria da

Aprendizagem Significativa busca descrever, de maneira ampla, como ocorrem os

processos de assimilação e retenção significativa de determinados conhecimentos pela

estrutura cognitiva dos indivíduos (AUSUBEL, 2003).

No ambiente escolar, a aprendizagem significativa pode ser entendida como o

processo no qual um conhecimento novo se liga de forma não arbitrária e substantiva

(não-literal) à estrutura cognitiva do estudante. Não arbitraria, pois o novo

conhecimento não se relaciona com qualquer conhecimento previamente existente no

campo cognitivo do estudante, mas com aqueles que são especificamente relevantes.

Substantiva, pois se refere à substância/essência do conhecimento trabalhado, e não

necessariamente às palavras usadas para expressá-los (não-literal) (MOREIRA;

CABALLERO; RODRÍGUEZ, 1997).

Para que este tipo de aprendizagem seja concretizado também é necessária a

apresentação de um material potencialmente significativo. É considerado material

potencialmente significativo o conjunto de informações que encontre na estrutura

cognitiva do estudante ideias âncoras, os chamados subsunçores, com as quais seja

possível se relacionar o novo conhecimento. Desta forma só podemos falar em material

potencialmente significativo num contexto individual, já que o campo cognitivo de uma

pessoa é sempre único (MOREIRA, 2006).

Se tomarmos como exemplo uma turma de estudantes do 2º ano do ensino

médio é comum observar o contato prévio da turma com o conceito de energia,

normalmente abordado nos conteúdos trabalhados no 1º ano do ensino médio. Este

possível conhecimento prévio pode ser usado como subsunçor para a aprendizagem do

conceito de calor, já que ao apresentá-lo como uma forma de energia, esse novo

conceito irá se conectar a outros já existentes na estrutura cognitiva do estudante e isto,

possivelmente, ocorrerá segundo algumas relações que para ele parecem lógicas.

É fundamental reconhecer que este processo de aprendizagem significativa,

diferente da aprendizagem mecânica, não estabelece entre o novo conhecimento e os já

existentes uma relação simples de adição. Ao contrário, tanto o conhecimento recém-

adquirido pelo estudante quanto os já presentes em seu campo cognitivo tendem a

interagir de forma complexa durante o processo de assimilação, fazendo com que ambos

sofram modificações, ou até fusões.

O processo de assimilação pode ser melhor entendido a partir do esquema

abaixo:

Nova informação Subsunçor Produto da interação

a A a’A’


19

Inicialmente uma nova informação potencialmente significativa a é

apresentada ao indivíduo. Essa informação tenderá se relacionar com um subsunçor A

pré-existente e a interação entre eles produzirá modificações em ambos, o que

apresentará como produto a’A’.

No transcorrer do tempo ocorrerá um segundo estágio do processo de

assimilação em que os componentes antes dissociáveis a e A, passarão a figurar como

uma nova unidade A’, com elementos residuais dos que lhe deram origem, porém com a

retenção do que para o indivíduo é essencial na relação entre eles. Este estágio

conhecido como assimilação obliteradora tem como características o abandono

(esquecimento) de informações desnecessárias (tendência de assimilação do que é o

mais importante da informação); indissociabilidade entre os conceitos inicialmente

apresentados e; a formação de um novo subsunçor A’.

Na Teoria da Aprendizagem Significativa é possível identificar dois princípios

programáticos, a saber, diferenciação progressiva e reconciliação integrativa

(MOREIRA, 2014).

Diferenciação progressiva se relaciona mais especificamente à aprendizagem

significativa subordinada. Ela trata da diferenciação sofrida por conceitos subsunçores

toda vez que este é mobilizado para a assimilação de um conceito novo, o que

progressivamente faz com que o subsunçor se diferencie do que ele era antes da

sequência de várias interações com conceitos novos (MOREIRA, 2014).

Ao abordarmos em sala de aula o conceito de temperatura, podemos buscar

como subsunçor a ideia que o estudante geralmente apresenta sobre os conceitos quente

e frio. Caso o estudante ainda não tenha discutido de maneira formal estes dois últimos

conceitos, provavelmente eles estarão relacionados às sensações térmicas vivenciadas

pelo indivíduo, a partir dos seus órgãos dos sentidos, ao longo de sua vida. Ao se

deparar com o conceito formal de temperatura, eles poderão sofrer mudanças

sucessivas, incorporando significados que sejam lógicos para o estudante e passarão a

um maior grau de abrangência e complexidade.

É importante destacar que o termo progressiva não deve ser confundido com

linear, pois, o conjunto de sucessivas transformações pode produzir como resultado um

conceito subsunçor que é essencialmente diferente daquele que lhe deu origem, e a

profundidade dessa diferença não pode ser relacionada com a quantidade de interações

que o subsunçor sofreu, ou seja, um subsunçor mais elaborado não é necessariamente

Produto da interação Novo subsunçor

a’A’ A’


20

aquele mais antigo e que tenha passado por um número maior de interações. Isso revela

uma interação dialética entre os conceitos novos e os já existentes no campo cognitivo

do indivíduo, no sentido de que num mesmo processo os conceitos mudam, o outro e a

si mesmo, produzindo como resultado a síntese proveniente da assimilação obliteradora.

A reconciliação integrativa, por sua vez, está relacionada principalmente à

aprendizagem significativa subordinante e combinatória. Trata-se da reorganização das

informações assimiladas pelo indivíduo, o que pode gerar novos conceitos. Durante a

reorganização das novas informações, o indivíduo tende a acomodá-las de forma que

interajam de maneira lógica com informações mais generalizantes. Esse processo é

fundamental para apontar relações entre ideias, reconciliar discrepâncias e apontar

similaridades entre conceitos existentes no campo cognitivo do indivíduo (MOREIRA,

2014).

Neste contexto, embora aparentemente a teoria molecular (ideia de que toda

matéria é composta por átomos e moléculas) pareça mais simples, este conceito é muito

mais abrangente do que a ideia de temperatura, quente e frio, logo, caso esta teoria seja

apresentada ao estudante após ele ter aprendido esses três conceitos, eles ganharão um

novo significado e possivelmente serão mais facilmente percebidos como ideias

relacionadas e logicamente subordinadas à teoria molecular.

Ausubel parte de duas hipóteses, de que é mais fácil aprender algo mais geral e

posteriormente, de maneira paulatina, ir discutindo informações (aplicações) específicas

desse conceito e; a organização de uma disciplina se faz de forma hierárquica no campo

cognitivo do aluno, o que facilitaria a incorporação primeiro de ideias mais gerais e

posteriormente a incorporação de conceitos menos inclusivos e mais diferenciados. O

que, no exemplo em questão, significaria optar pela apresentação da teoria molecular no

início da sequência, para que em seguida fossem discutidos conceitos hierarquicamente

menos abrangentes.


21

4. COMO MONTAR UMA UEPS?

Uma abordagem metodológica que utiliza de sequências didáticas são as

Unidades de Ensino Potencialmente Significativas – UEPS (MOREIRA, 2011), que

busca incluir os conceitos trabalhados dentro de um corpo coerente de conhecimentos

preexistentes no campo cognitivo do aprendiz. Partindo do pressuposto de que para

haver ensino deve haver, necessariamente, aprendizagem, essas unidades têm como

objetivo o desenvolvimento de sequências didáticas que sejam potencialmente

facilitadoras da aprendizagem significativa.

Segundo Moreira (2011, p. 2), as Unidades de Ensino Potencialmente

Significativas “são sequências de ensino fundamentadas teoricamente, voltadas para a

aprendizagem significativa, não mecânica, que podem estimular a pesquisa aplicada em

ensino, aquela voltada diretamente à sala de aula”.

Neste sentido, as UEPS tendem a apresentar características que se harmonizam

com esta visão, apresentando um grupo ideias centrais, dentre as quais podemos

destacar: a variável que mais influencia a aprendizagem é o conhecimento prévio do

aluno; cabe ao aluno decidir se quer aprender determinado conhecimento

significativamente; os materiais instrucionais introdutórios (organizadores prévios)

devem trazer, ainda que de forma incipiente, a relação entre novos conhecimentos e

conhecimentos prévios; a linguagem e a interação são à base para a apreensão de

significados e; o professor tem o papel de provedor de situações-problema que

desencadeiem a aprendizagem significativa e de organizador do ensino e mediador de

significados (MOREIRA, 2011).

Para o desenvolvimento de uma UEPS podemos seguir alguns passos que são

organizados de forma a fazer que nossa sequência didática esteja de acordo com o

referencial teórico à ela associada (MOREIRA, 2011). São eles:

6. Definição do assunto a ser trabalhado nas aulas, sendo importante para o professor

ter claro os aspectos procedimentais e declarativos que se deseja abordar.

7. Criação de situações que permitam os estudantes externalizarem seus conhecimentos

prévios sobre o assunto.

8. Proposição de situações problema em vários momentos ao longo da sequência, com

diferentes graus de complexidade, possibilitando a interação de conhecimentos prévios,

conhecimentos recém adquiridos e reelaboração conceitual.

9. Apresentação do conhecimento a ser trabalhado levando-se em conta a Diferenciação

Progressiva, fazendo ao longo do trabalho a retomada de aspectos mais gerais e

estruturantes para o tópico trabalhado.

10. Finalização da sequência com a retomada das características mais gerais,

buscando a Reconciliação Integrativa.


22

Nas etapas que compõe a sequência, privilegia-se o desenvolvimento de

atividades colaborativas, mas não se excluem atividades de caráter individual. Por

buscarmos constantemente estimular a autonomia dos estudantes, em alguns casos eles

podem ser os propositores das situações problemas a serem analisadas, desde que isso

se dê no âmbito do tópico estudado.

Não obstante os pontos 1 e 5 acima sejam naturalmente associados,

respectivamente, ao início e ao final da UEPS, não devemos tomar os demais pontos

como uma receita linear e rígida. A diversidade do ambiente de sala de aula, a

experiência do professor responsável pela aplicação da sequência e, principalmente, o

retorno da turma durante as atividades devem ser observados e levados em conta para

possíveis correções/mudanças. Aqui é fundamental chamarmos a atenção para o fato

desta metodologia ser orientada à avaliação do processo, que se desenvolve durante toda

a sequência e não simplesmente do produto observado ao seu final.

Deste modo é importante utilizarmos parâmetros de avaliação da UEPS que

estejam em consonância com seu aporte teórico, ou seja, utilizar ferramentas que

consigam fornecer evidências de aprendizagem significativa por parte dos estudantes ao

longo do processo. Análise das discussões/argumentos em grandes e pequenos grupos,

análise de respostas de questionários abertos sobre problemas propostos, elaboração de

mapas conceituais produzidos individualmente ou em grupo e exposição em forma de

seminários de materiais produzidos ao longo das aulas, são algumas opções que podem

auxiliar o professor no processo de avaliação.

A diversificação das estratégias de ensino que deve ser um traço marcante

deste tipo de metodologia nos permite supor que a utilização de atividades práticas,

associadas ao laboratório didático, pode ser de grande auxílio na dinamização das

UEPS, estimulando ambiente propícios para a interação entre estudantes, professor e os

aspectos declarativos e procedimentais dos tópicos estudados.


23

5. MAPAS CONCEITUAIS COMO INSTRUMENTO DE

AVALIAÇÃO

Mapas conceituais são diagramas que expressam a relação entre conceitos.

Apesar de em muitos casos estes mapas de conceitos serem parecidos com

organogramas ou diagramas de fluxo (os quais também podem expressar organização

hierárquica e até o uso de setas), não devem ser confundido com estes últimos, pois sua

estrutura não implica hierarquias de poder, ou temporalidade. Mapas conceituais têm

como propósito explicitar as relações significativas e de hierarquia entre conceitos, por

isto devem ser vistos como diagramas de significados. (MOREIRA, 2012).

Para a construção de um mapa conceitual não existe um roteiro com regras

fixas. Em alguns casos, podemos observar conceitos sendo expressos dentro de elipses

ou retângulos, para que se indique maior grau de importância. O uso deste artifício é

conjuntural, e não obrigatório. A utilização de figuras, ou ainda, o tamanho e forma das

linhas que ligam os conceitos, só terá significado se for previamente estabelecido.

Abaixo está um mapa conceitual produzido por um estudante, durante a

implementação da UEPS analisada neste trabalho:

Mapa conceitual construído por um estudante após a leitura e discussão do texto intitulado

Repensando sobre o clima e o tempo.

Sol

Solo Água Vegetação

Umidade do ar

Ventos

Pressão atmosférica

Temperatura

Radiação solar

Partículas de

gás

carbônico

Clima

Interfere

Homem


24

Como a produção deste tipo de material expressa a compreensão individual de

quem o construiu, acerca do tema trabalhado, independente do formato das linhas ou

outros tipos de marcadores, o que se espera é que conceitos conectados na produção do

mapa tenham uma relação que o seu construtor seja capaz de explicar. Para melhorar o

entendimento do mapa, uma técnica que pode ser usada, não de maneira obrigatória, é a

introdução de uma ou duas palavras sobre as linhas que conectam os conceitos. Isso

pode ajudar a formar uma sentença que expresse com mais clareza a relação que se

queira mostrar.

Como cada mapa conceitual é único e representa externamente o pensamento

de quem o construiu, não é adequado atribuirmos as ideias dicotômicas de ‘certo’ e

‘errado’ a um determinado mapa. Sendo assim, devemos então estabelecer alguns

parâmetros que nos possibilitem avaliar os mapas conceituais, para que deles possamos

extrair as informações necessárias. Utilizaremos então, os critérios de avaliação

propostos por Moreira (2013), que são:

5. Presença dos conceitos mais importantes do tema abordado.

6. Hierarquização conceitual expressa de forma clara (conceitos mais importantes em

destaque).

7. De acordo com a matéria de ensino, as linhas conectando conceitos e as palavras de

enlace (os conectores) devem sugerir relações adequadas.

8. Existência, não apenas de relações verticais, mas de relações cruzadas, indicando

reconciliação integrativa.

Assim, é possível compreender que os mapas conceituais são instrumentos de

avaliação diferentes daqueles normalmente usados em aulas tradicionais, como provas e

testes de múltipla escolha. Eles estão orientados para uma avaliação qualitativa, o que

pode ser facilitada com o estímulo ao estudante de explicações orais ou escritas acerca

do seu mapa.


25

PARTE II


26

6. EXEMPLOS DE UEPS

Apresentaremos a seguir dois exemplos de UEPS que foram aplicadas em

turmas regulares de ensino médio na disciplina física. Em cada uma das turmas o

encontro semanal com o professor era composto de 3 aulas, com 45 minutos cada,

perfazendo um total de 2 horas e 15 minutos de atividades semanais na escola. Estas

UEPS podem ser aplicadas da forma que estão expostas ou servir de inspiração para que

os professores montem suas sequências, levando em conta suas necessidades

específicas.

______________________________________________________________

UEPS CINEMÁTICA:

Esta sequência foi desenvolvida para o trabalho dos conceitos de cinemática

com turmas de 1º ano do ensino médio. Foram abordados os conteúdos: elementos de

localização, conceitos fundamentais da cinemática, sistemas de referência, velocidade,

aceleração, movimento uniforme, movimento uniformemente variado, classificação dos

movimentos, gráficos e tabelas. Ainda que a abordagem escolhida tenha sido

prioritariamente conceitual, também foi feita a abordagem matemática dos movimentos

a partir do trabalho com equações, gráficos e tabelas. Abaixo segue a descrição da

sequência completa e a indicação dos anexos utilizados.

Primeira semana:

Atividade 1:

Título: Ajude seu amigo a encontrar nossa escola!

Objetivo: Essa atividade (individual) tem como objetivo coletar os conceitos

prévios dos alunos acerca de elementos de localização.

Orientação: Os estudantes recebem um material (ANEXO 1) com a seguinte

instrução: Você está conversando com um amigo pelo Watsapp e deve ajuda-lo

a encontrar nossa escola. Sabendo que você acabou de enviar para ele o mapa

abaixo, que texto você escreveria para ajuda-lo a chegar até aqui?

Observação: O Anexo 1 contém um mapa, retirado da internet, relativo à localização

da escola onde foi desenvolvida esta UEPS. Sugerimos que antes do início desta

atividade o professor troque o mapa por um relacionado à localidade da escola em que a

atividade será desenvolvida.


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Atividade 2:

Título: Elaborando o texto coletivamente.

Objetivo: Esta atividade coletiva busca estimular a colaboração entre os alunos

e o sequenciamento lógico de ideias.

Orientação: Cada aluno pode formular uma frase de até 5 palavras que serão

escritas no quadro pelo professor. Um após o outro, devem trabalhar de

maneira conjunta e colaborativa para construir o texto referente ao mapa

utilizado no Anexo 1. Apesar de cada aluno formular a sua frase, deve-se

estimular a interação dos alunos no momento da atividade. Ao final da tarefa,

será anotada pelo professor o texto completo para posterior análise.

Segunda semana:

Atividade 3:

Título: Conceitos iniciais da cinemática.

Objetivo: Iniciar o processo de formalização dos conceitos, alguns dos quais

podem ter aparecido na atividade anterior, com nomes diferentes dos usados na

cinemática.

Orientação: Aula expositiva e dialogada sobre conceitos iniciais de

Cinemática. Sugerimos a apresentação da definição dos conceitos de

Referencial, Espaço, Posição, Trajetória e Deslocamento. Sugerimos também

que sejam mostrados exemplos de como podemos os conceitos.

Atividade 4:

Título: Refazendo o texto da aula anterior.

Objetivo: Estimular a diferenciação progressiva de termos apresentados na

Atividade 1.

Orientação: Será devolvido o texto de cada aluno e será pedido para que eles

destaquem no texto original as palavras ou trechos referentes aos conceitos de

Referencial, Espaço, Posição, Trajetória e Deslocamento. Em seguida será

solicitado que cada aluno refaça seu texto levando em conta as discussões

feitas em sala até o momento.

Atividade 5:

Título: Qual a importância dos sistemas de referências?

Objetivo: Estimular a interação entre os estudantes e a explicitação de

situações do cotidiano em que os conceitos acima são importantes.

Orientação: Os alunos irão responder verbalmente a pergunta: qual a

importância dos sistemas de referências? O professor anotará no quadro as


28

respostas e tentará construir uma síntese do pensamento da turma acerca da

questão levantada.

Terceira semana:

Atividade 6:

Título: Introdução dos conceitos de velocidade e aceleração.

Objetivo: Fazer o resgate dos conceitos vistos nas aulas anteriores e introduzir

os conceitos de Velocidade e Aceleração.

Orientação: Exposição e debate de vídeo sobre cinemática (sugestão:

www.youtube.com/watch?v=-soN1pXw-Jc).

Atividade 7:

Título: Conceitos de velocidade e aceleração.

Objetivo: Formalização dos conceitos de velocidade e aceleração.

Orientação: Aula expositiva e dialogada, no quadro ou recurso de projeção

(data-show), sobre a definição dos conceitos de velocidade e aceleração,

primeiramente com uma abordagem mais conceitual e mostrando vários

exemplos. Posteriormente deverá ser feita a diferenciação entre grandezas

instantânea e média. Também devem ser apresentadas as fórmulas de

velocidade média e aceleração média e por fim discutiremos a diferença entre

grandezas escalares e vetoriais.

Atividade 8:

Título: Resolução de situações problema/exercícios.

Objetivo: Estímulo à reconciliação integrativa dos conceitos vistos.

Orientação: Devem ser escolhidas para a resolução em sala de aula questões

que abordem a temática até então estudada. Tais questões podem ser retiradas

de livros didáticos ou formuladas pelo professor, sempre explorando a

aplicação em situações próximas ao cotidiano dos estudantes.

Atividade 9:

Título: Atividade para casa.


Orientação: O professor deve solicitar aos estudantes pesquisar na internet

(citar referências) três diferentes animais, suas velocidades médias de

locomoção e calcular o tempo gasto e a aceleração de cada um deles para


29

percorrer uma distância de 500m partindo do repouso. Atividade individual e

que deverá ser feita no caderno.

Quarta semana:

Atividade 10:

Título: Tipos de movimento.

Objetivo: Formalização de conceitos.


(data-show), acerca da definição dos conceitos de movimento progressivo,

retrógrado, acelerado e retardado. Será feita uma abordagem conceitual e

mostrando vários exemplos.

Atividade 11:

Título: Teste individual com consulta ao caderno e livro didático (se houver).

Objetivo: Aplicação dos conceitos estudados até o momento em situações do

cotidiano.

Orientação: Os alunos devem ler e responder as perguntas do texto Fim de

semana com a família (ANEXO 2).

Atividade 12:



cotidiano.

Orientação: Cada aluno deve fazer um texto, tomando como modelo o texto

trabalhado no teste feito em sala (ANEXO 2), com quatro perguntas ao final.

Esta atividade deve ser entregue na aula seguinte.

Quinta semana:

Atividade 13:

Título: MU E MUV.

Objetivo: Apresentação dos conceitos de MU e MUV e preparação para a

atividade experimental.


(data-show), acerca da definição de Movimento Uniforme (MU) e Movimento

Uniformemente Variado (MUV), primeiramente com uma abordagem mais

conceitual e mostrando vários exemplos. Serão apresentadas as fórmulas de


30

MU e MUV e por fim discutido a diferença entre esses movimentos e os

demais tipos que normalmente não são estudados no ensino médio.

Atividade 14:







Sexta semana:

Atividade 15:

Título: Estudando o movimento de bicicletas (Atividade Experimental).


cotidiano e estímulo à reconciliação integrativa.

Orientação: Esta atividade poderá ser feita na quadra de esportes ou no pátio

da escola. Os alunos se organizam em equipes de 4 ou 5 membros e recebem

um roteiro (ANEXO 3) para auxiliar a execução da atividade. Analisando o

movimento de suas bicicletas, os alunos devem preencher as tabelas com as

informações solicitadas no roteiro e responder as perguntas contidas ao final.

Como as perguntas tem caráter aberto, sugerimos que as respostas sejam feitas

em casa e trazidas na próxima aula, assim o professor pode estimular as

equipes a pesquisar sobre o tema para responder corretamente o que está sendo

pedido. Sugerimos também que as questões sobre a produção de gráficos seja

feita em sala, com a ajuda e supervisão do professor, no encontro seguinte.

Realização da atividade na quadra de esportes da escola. Fonte: Sérgio Bezerra.


31

Sétima semana:

Atividade 16:

Título: Trabalhando com gráficos e tabelas.

Objetivo: Formalização matemáticas dos conceitos de MU e MUV.

Orientação: Será feita a construção e análise, em sala, dos gráficos dos objetos

estudos na atividade experimental da aula anterior. Após essa atividade, as

equipes entregam os roteiros recebidos na atividade 15 devidamente

preenchidos.

Oitava semana:

Atividade 17:

Título: Discutindo a atividade experimental.

Objetivo: Analisar elementos de aprendizagem que possam ter sido

desencadeados pelo trabalho experimental.

Orientações: Será feita uma roda de discussão com toda a turma para que os

estudantes possam relatar suas impressões acerca da atividade experimental e

seu desfecho (produção de gráficos). O professor deve orientar este momento

de diálogo para que os estudantes expressem como eles observam à aplicação

dos conceitos estudados em sala na análise de uma situação do cotidiano, e

quais os pontos positivos e negativos de se incorporar a linguagem da física em

situações como esta.

Atividade 18:


Objetivo: Estímulo à reconciliação integrativa e revisão final dos conceitos

trabalhados ao longo da UEPS.





Nona semana:

Atividade 19:

Título: Como produzir um mapa conceitual?

Objetivo: Explicar como se produz um mapa conceitual para ser utilizado

como instrumento de avaliação.


32

Orientação: Esta aula terá início com a explicação do que é, e como construir,

um mapa conceitual. Durante as discussões, que serão baseadas em Moreira

(xxxx, mapas conceituais), serão mostrados à turma alguns exemplos de mapas

conceituais já prontos.

Atividade 17:

Título: Produzindo mapas conceituais.

Objetivo: Produção de mapas conceituais. Reconciliação integrativa.

Avaliação da aprendizagem.

Orientação: Será solicitado que cada aluno liste em seu caderno os conceitos

trabalhados durante as aulas. Em seguida será solicitado que um faça um mapa

conceitual acerca do entendimento sobre o que foi abordado ao longo da

UEPS.

Abaixo o quadro relacionado à atividade experimental desenvolvida na sexta semana da

UEPS sobre cinemática (atividade 15).


Título: Estudando o Movimento de Bicicletas

Conceitos a serem abordados: Movimento Uniforme e Movimento Uniformemente

Variado



Redescoberta

Quanto ao momento a ser trabalhado: Durante uma sequência de ensino


estudados:

Principalmente, Procedimental e

Conceitual

Quanto aos objetivos do professor: Abordar conceitos

Quanto aos materiais usados: Baixo custo

Quanto ao local: Ao ar livre (quadra de esportes)

Como Avaliar a atividade: Empenho dos estudantes durante à atividade; resolução

das questões propostas ao final do roteiro e; desempenho na aula seguinte que

necessitava, como pré-requisito, dos conhecimentos tratados durante o experimento.

Avaliação da aprendizagem na UEPS:

A avaliação deverá ser feita baseada nos materiais produzidos pelos estudantes

ao longo da UEPS, tentando identificar indícios de aprendizagem significativa e

mudança conceitual. A atividade correspondente ao anexo 1 deve ser avaliada de forma

à comparar os textos 1 e 2, observando os conceitos incorporados à estrutura

argumentativa da escrita do estudante. A resolução de problemas em sala de aula e em


33

casa também deve ser levada em consideração para avaliação e o teste individual

proposto (ANEXO 2) será fundamental para identificar a diferenciação progressiva de

conceitos. O preenchimento do roteiro experimental, assim como a produção dos

gráficos deverá ser usado para avaliar a compreensão acerca da análise matemática dos

movimentos e o mapa conceitual deverá ser analisado à luz da reconciliação integrativa

dos conceitos.

______________________________________________________________

UEPS FÍSICA TÉRMICA

Esta sequência foi desenvolvida para o trabalho dos conceitos de física térmica

com turmas de 2º ano do ensino médio. Foram abordados os conteúdos: calor, princípio

da conservação da energia, calor específico, quantidade de calor sensível, capacidade

térmica, quantidade de calor latente, relação entre temperatura e pressão e mudanças de

fase. A abordagem escolhida foi prioritariamente conceitual, o que não exclui a

abordagem matemática de conceitos centrais. Foi utilizado o estudo do clima para a

aproximação dos conceitos de física ao cotidiano dos estudantes. Foram realizados

vários experimentos durante a sequência e um deles (construção de aparelhos de medida

de uma estação meteorológica) serviu como suporte para praticamente toda a sequência,

tendo sido desenvolvido de forma paralela às demais atividades. Abaixo segue a

descrição da sequência completa e a indicação dos anexos utilizados.

Primeira semana:

Atividade 1:

Título: Pensando sobre o clima.

Objetivo: fazer o levantamento de conceitos prévios sobre o tema.

Orientação: Como situação inicial, será pedido aos estudantes que respondam

a um questionário (ANEXO 4), contendo quatro perguntas abertas sobre

conceitos relacionados ao clima.

Atividade 2:

Título: Vídeo e debate.

Objetivo: Introdução de organizador prévio para o debate sobre clima.

Orientação: Será exibido um vídeo (série Cosmos, episódio 7) seguido de

debate aberto sobre o clima, a importância de conhecer os fatores que o

influenciam e como a ação antrópica pode gerar impactos em escala global.


34

Segunda semana:

Atividade 3:

Título: Para compreender o tempo e o clima.

Objetivo: Apresentar e discutir como a medição das variáveis climáticas está

relacionada com os conceitos da física térmica, tais como, temperatura, calor, e

pressão.

Orientação: Será apresentado o texto (ANEXO 5) para leitura, seguido de

discussão aberta, orientada pelas perguntas contidas neste anexo, sobre os

conceitos de clima, tempo, aparelhos de medida de uma estação meteorológica

(EM) e, suas medições.

Atividade 4:

Título: Construindo Aparelhos de uma estação meteorológica (Atividade

Experimental).

Objetivo: Propor que os alunos construam aparelhos de medidas que farão

parte da atividade proposta e com isso se apropriem dos seus princípios de

funcionamento, das variáveis que estes aparelhos se propõe à medir e dos

conceitos de física térmica envolvidos neste processo.

Orientação: A turma será dividida em equipes e iremos propor a atividade

prática baseada no seguinte questionamento (situação problema): como

construir uma estação meteorológica? Será entregue a cada equipe um roteiro

(ANEXO 6) com orientações gerais de como proceder durante a execução da

atividade de construção da EM. Ao final desta aula, será solicitado às equipes

que façam uma pesquisa em livros e sites sobre quais aparelhos são possíveis

construir utilizando materiais alternativos e de baixo custo.

1ª Rodada de Orientações: Nesta semana ocorrerá a primeira rodada de orientação das

equipes no contra turno. Durante as reuniões será visto o que cada equipe pesquisou,

quais os tipos de aparelhos de baixo custo que eles viram em vídeos, sites e textos,

orientar quais as melhores opções para serem construídos e pedir pra que eles iniciem a

construção dos mesmos, pois na próxima rodada de orientação, eles já devem trazer

parte desses aparelhos montados para os primeiros testes de funcionamento.

Terceira semana:

Atividade 5:

Título: Processos de propagação de calor (Atividade Experimental).

Objetivo: Organizador prévio para a introdução dos conceitos de processos de

propagação de calor.


35

Orientação: A turma deverá ser dividida em equipes e cada uma realizará um

dos experimentos referentes aos processos de propagação de calor (ANEXOS

7, 8 e 9). Durante a execução dos experimentos, será solicitado que os alunos

tomem nota em seus cadernos, de acordo com as orientações contidas nos

roteiros. Não há problemas em mais de uma equipe realizar o mesmo

experimento. Como neste caso a atividade, que apesar de ter um roteiro para

orientação, apresenta um caráter aberto, o principal foco será nas discussões

que ocorrerão após a realização dos experimentos.

Estudantes realizando experimento sobre irradiação térmica no laboratório da escola. Fonte:

Sérgio Bezerra.

Atividade 6:

Título: Explicando os processos de propagação de calor.

Objetivo: Início da formalização dos conceitos de condução térmica,

convecção térmica e irradiação térmica. Reconciliação integrativa dos

conceitos vistos até o momento.

Orientação: A turma será novamente reagrupada e será pedido as anotações

que cada equipe fez durante a execução da atividade experimental. Antes de

começar as discussões, é importante que o professor explique a diferença entre

descrever e explicar um evento. Na sequência, será solicitado que cada equipe

faça um breve relato oral do experimento que realizou. Será estimulado que

durante esse relato as equipes não apenas descrevam o que viram, mas, que

tentem explicar o que aconteceu.

Atividade 7:


Objetivo: Internalização dos conceitos estudados e estímulo à explicação de

eventos baseados em observação do experimento.


36

Orientação: Será solicitado à cada equipe que reescreva suas impressões do

experimento, buscando explicá-los utilizando os conceitos construídos na

discussão com a turma. Orientá-los a utilizar, se necessários, o livro didático e

pesquisa na internet, e entregar suas anotações na aula seguinte.

Quarta semana:

Atividade 8:

Título: Quantidade de Calor Sensível e Quantidade de Calor Latente.

Objetivo: Introdução e formalização de conceitos. Diferenciação progressiva

do conceito de calor.

Orientação: Aula expositiva e dialogada sobre Quantidade de Calor Sensível e

Quantidade de Calor Latente. Nesta aula será importante ressaltar as unidades

de medida de calor, principalmente a usada no S.I. Na sequência, serão

resolvidos exercícios sobre os temas vistos.

2ª Rodada de Orientações: Nesta semana, ao irem à escola para as reuniões, as equipes

devem trazer seus aparelhos, ou parte deles, já montados. Se necessário serão feitos

pequenos ajustes. Também será discutido o princípio de funcionamento de cada

aparelho.

Quinta semana:

Atividade 9:

Título: Capacidade térmica e calor especifico.

Objetivo: Introdução de conceitos. Diferenciação progressiva do conceito de

calor.

Orientação: Uma breve Aula expositiva sobre capacidade térmica e calor

especifico.

Atividade 10:

Título: Construção de um calorímetro e determinação de calor específico e

capacidade térmica (Atividade Experimental).

Objetivo: Formalização os conceitos de capacidade térmica e calor específico.

Orientação: O experimento consiste em construir um calorímetro com

materiais de baixo custo, medir sua capacidade térmica e, calcular o calor

específico da parafina. É importante que se tenha uma balança de precisão ou

que a massa dos objetos usados seja previamente conhecida. Além das

orientações dadas pelo professor, cada equipe receberá um roteiro (ANEXO

10), para auxiliar a realização desta atividade.


37

Sexta semana:

Atividade 11:

Título: Temperatura e Pressão.

Objetivo: Introdução de conceitos e abordar a relação entre temperatura e

pressão. Organizador prévio para o tema discutido na aula.

Orientação: Iniciar a aula com a proposição de uma situação-problema

referente à relação entre temperatura e pressão. Por que na panela de pressão os

alimentos cozinham mais rapidamente?

Atividade 12:

Título: Relação entre temperatura e pressão (Atividade Experimental).

Objetivo: Diferenciação progressiva. Aprofundamento dos conceitos.

Orientação: Realizar o experimento (ver figura abaixo) demonstrativo sobre a

relação entre temperatura e pressão (balão de vidro com ladrão e pressão

interna variável), onde será abordada a fenomenologia do experimento e a

explicação teórica (diagrama de fases).

Com a seringa é possível alterar a pressão interna do recipiente fazendo variar a temperatura

de ebulição da água. Fonte: Sérgio Bezerra.

Atividade 13:



trabalhados até o momento.

Orientação: Devem ser escolhidas para a resolução em casa questões que

abordem a temática até então estudada. Tais questões podem ser retiradas de


38

livros didáticos ou formuladas pelo professor, sempre explorando a aplicação

em situações próximas ao cotidiano dos estudantes.

3ª Rodada de Orientações: Nesta semana as orientações terão como objetivo fazer

pequenos ajustes no que ainda não está funcionando bem e orientar sobre a apresentação

da semana seguinte, incluindo a montagem dos slides em PowerPoint.

Sétima semana:

Atividade 14:



trabalhados ao longo da UEPS.





Oitava semana:

Atividade 15:

Título: Apresentação dos trabalhos.

Objetivos: Reconciliação integrativa.

Orientação: As equipes apresentam seus instrumentos de medidas montados.

Por sorteio, cada equipe explica o princípio de funcionamento dos aparelhos,

fala sobre a variável climática que ele se propõe a medir e demostra, quando

possível, o seu funcionamento em sala. Também deve ser explicada pelo

professor a relação entre as variáveis, a sensação térmica e o conforto térmico.

Instrumentos construídos por estudantes. Fonte: Sérgio Bezerra.


39

Nona semana:

Atividade 16:

Título: Como produzir um mapa conceitual?

Objetivo: Explicar como se produz um mapa conceitual para ser utilizado

como instrumento de avaliação.

Orientação: Esta aula terá início com a explicação do que é, e como construir,

um mapa conceitual. Durante as discussões, que serão baseadas em Moreira

(xxxx, mapas conceituais), serão mostrados à turma alguns exemplos de mapas

conceituais já prontos.

Atividade 17:

Título: Produzindo mapas conceituais.

Objetivo: Produção de mapas conceituais. Reconciliação integrativa.

Avaliação da aprendizagem.

Orientação: Cada aluno receberá um texto denominado Repensando sobre o

Clima e Tempo (ANEXO 11), e será solicitado que após a leitura eles

produzam um mapa conceitual acerca do entendimento sobre o texto e sua

relação com o que foi abordado ao longo da UEPS.

Abaixo os quadros relacionados às atividades experimentais desenvolvidas ao longo da

UEPS sobre física térmica.


Título: Construindo Aparelhos de uma Estação Meteorológica (Atividade 4)

Conceitos a serem abordados: calor, temperatura, pressão, trocas de calor, umidade

relativa do ar, índice pluviométrico, conforto térmico e sensação térmica.



Projetos de investigação



estudados:

Atitudinal, Procedimental e Conceitual



Quanto ao local: Em casa e no laboratório da escola.

Como Avaliar a atividade: Empenho dos estudantes durante à atividade; qualidade e

funcionalidade dos aparelhos construídos; apresentação dos trabalhos finais (Atividade

15).


40


Título: Processos de Propagação de Calor (Atividade 5)

Conceitos a serem abordados: condução térmica, convecção térmica e irradiação

térmica.



Redescoberta (roteiro com perguntas

abertas)

Quanto ao momento a ser trabalhado: Para introdução do tema a ser estudado


estudados:

Atitudinal e Conceitual

Quanto aos objetivos do professor: Abordar conceitos e motivar os estudantes


Quanto ao local: Laboratório da escola ou em sala de aula

Como Avaliar a atividade: Empenho dos estudantes durante à atividade e

profundidade da argumentação expressas nas respostas por escrito.


Título: Construção de um Calorímetro e Determinação de Calor Específico e

Capacidade Térmica (Atividade 10)

Conceitos a serem abordados: calor específico e capacidade térmica.



Redescoberta



estudados:

Conceitual e Procedimental



Quanto ao local: No laboratório da escola.

Como Avaliar a atividade: Empenho dos estudantes durante à atividade; coerência

dos valores encontrados e qualidade dos aparelhos (calorímetros) construídos.


41


Título: Relação entre Temperatura e Pressão (Atividade 12)

Conceitos a serem abordados: temperatura, pressão e mudanças de fase.



Demonstrativo pelo professor

Quanto ao momento a ser trabalhado: Para introdução do tema a ser estudado


estudados:

Conceitual


Quanto aos materiais usados: Aparelhos e instrumentos quase

profissionais.

Quanto ao local: Em sala de aula

Como Avaliar a atividade: Interação dos estudantes durante a execução do

experimento.

Avaliação da aprendizagem na UEPS:

A avaliação deverá ser feita baseada nos materiais produzidos pelos estudantes

ao longo da UEPS, considerando tarefas individuais e em grupo, tentando identificar

indícios de aprendizagem significativa e mudança conceitual. A atividade 4,

correspondente ao anexo 6, deve servir como parâmetro para a avaliação de indícios de

reconciliação integrativa entre os conceitos de Física Térmica e Física do Clima. As

atividades 5 e 6 devem ser avaliadas de forma à comparar os textos produzidos,

observando os conceitos incorporados à estrutura argumentativa da escrita das equipes.

A resolução de problemas em sala de aula e em casa também deve ser levada em

consideração para avaliação, tanto em relação à diferenciação progressiva, quanto à

reconciliação integrativa de conceitos. O preenchimento do roteiro experimental da

atividade 10 deverá ser usado para avaliar a compreensão acerca dos conceitos

relacionados à capacidade térmica, calor específico e conservação da energia. O mapa

conceitual, atividade individual, deverá ser analisado à luz da reconciliação integrativa

dos conceitos.


42

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS

As orientações contidas neste Texto de Apoio não devem substituir o

planejamento das atividades por parte do professor. Assim como o livro didático é

utilizado como material de apoio (muitas vezes, o principal) para o planejamento

conceitual das aulas, sugerimos que este material seja utilizado como apoio ao

planejamento metodológico das atividades experimentais, estimulando a autonomia do

professor na elaboração de atividades que se adequem ao seu contexto de trabalho. Não

devemos perder de vista que a elaboração de hipóteses, medidas de variáveis, análise

dos resultados e a proposição de problemas e soluções práticas, além de ser apenas uma

parte do trabalho científico, são passos dinâmicos, de uma forma de conhecimento

também dinâmico. Por isso, o estudo experimental deve ser encarado como um dos

pilares do estudo das ciências, sempre acompanhado do pensamento racional.

A opção de apresentar o trabalho experimental como parte de uma sequência de

didática tem como propósito buscar integrar esta metodologia a um corpo maior de

conceitos. Assim o experimento não é visto de maneira isolada e com fim em si próprio,

mas integrado a várias outras metodologias, buscando abarcar uma variedade de

técnicas que podem ser usadas pelo professor. Usar como suporte a Aprendizagem

Significativa revela a opção pelo trabalho que privilegia a qualidade do que é abordado

em sala de aula, em detrimento da quantidade dos conceitos que são propostos em livros

textos regulares. As atividades práticas podem contribuir para os dois pilares centrais da

aprendizagem: o levantamento de conceitos prévios e a relação de conceitos novos aos

já existentes no campo cognitivo do estudante. Sendo assim, é importante que antes do

início do trabalho em sala o professor tenha claro quais conceitos centrais serão

trabalhados na UEPS, quais conceitos secundários serão discutidos e como fazer. Isto se

chama planejamento didático e é aqui que este livro pretende ajudar o trabalho do

professor (MOREIRA, 2011).

Esperamos que este material sirva de suporte às aulas experimentais de

professores da educação básica, em especial os que trabalham com disciplinas do campo

das ciências naturais. Ainda que isto não seja sempre evidente, a forma de se abordar os

conceitos em sala de aula está diretamente relacionado com as concepções

desenvolvidas pelo professor durante sua formação. Uma visão de ciência rígida e

linear, necessariamente fará com que o professor opte por trabalhar com metodologias

que reforcem esta visão. Sendo assim, o uso de atividades experimentais nas aulas de

ciências, em especial de física, deve trazer um processo de reflexão permanente por

parte do professor, para que este evite estimular em seus estudantes visões deformadas

do trabalho científico. (CACHAPUZ et al., 2011).


43

PARTE III

44

8. ANEXOS ______________________________________________________________ANEXO 1

AJUDE SEU AMIGO A ENCONTRAR NOSSA ESCOLA!

Você está conversando com um amigo pelo Whatsapp e deve ajudá-lo a encontrar nossa escola.

Sabendo que você acabou de enviar para ele o mapa abaixo e que ele se encontra no complexo

da Cidade Nova 8, que texto você escreveria para ajudá-lo a chegar até aqui?

TEXTO 1

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

TEXTO 2

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________


MÉD

IO

PROF. ALUNO: N°



LN

45

______________________________________________________________ANEXO 2

FIM DE SEMANA COM A FAMÍLIA

Leia o texto abaixo com atenção e responda as questões a seguir.

Ao sair de casa com seus pais para um passeio de final de semana, João e sua família,

que moram na WE 32 da Cidade Nova IV entraram no carro e pegaram a SN 3 (Pista que passa

em frente à escola de idiomas ASLAN). Como o pai de João é um motorista muito prudente,

manteve a velocidade do seu carro constante e dentro do limite de 60 km/h.

Ao se aproximarem da lombada eletrônica localizada em frente ao Colégio Ideal, o pai

de João reduziu a velocidade do carro da família para 25 km/h, evitando desta forma uma

possível multa por excesso de velocidade. Em seguida acelerou um pouco e se manteve a 50

km/h até chegarem à rotatória da Praça da Bíblia, onde parou o carro e esperou pacientemente a

sua vez, para então entrar na rotatória e continuar seu trajeto pela Av. Três Corações. Chegando

ao semáforo na esquina da rodovia Mário Covas, o pai de João parou no sinal vermelho e o

esperou ficar verde. Sinal aberto, o motorista fez a conversão à esquerda e entrou na rodovia

Mário Covas, ganhando velocidade gradativamente até atingir 50 km/h, quando parou de

acelerar para que o carro permanecesse nesta velocidade, indo em direção à BR 316.

Após chegar a BR 316 o pai de João acelerou seu carro até atingir 60 km/h e se manteve

assim. Da frente da UNAMA até o sinal localizado nas proximidades do Hospital

Metropolitano, o pai de João manteve a velocidade do carro inalterada em 60 km/h, neste trajeto

que tem cerca de 500m (ou 0,5 km). Mais à frente, percebendo a aproximação de um sinal que

se encontrava amarelo, o pai de João que mantinha nesse momento o carro da família em 54

km/h, começou a frear lentamente até que depois de 200 m, a velocidade do seu carro era nula.

Após alguns instantes o sinal ficou verde e a família de João seguiu seu passeio.

Depois de mais alguns minutos chegaram ao seu destino, o Shopping Castanheira,

localizado na entrada de Belém, próximo ao início da BR 316. Graças à experiência e, sobretudo

a educação no trânsito do pai de João, ele e toda sua família chegaram em segurança ao destino

para assistirem a um filme e depois curtirem uma deliciosa pizza.

Responda as questões:

1. Transcreva um trecho do texto onde é possível afirmar que o carro da família de João

desempenhava um movimento uniforme (M.U.). Justifique sua resposta.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________


MÉD

IO

PROF. ALUNO: N°



46

2. Transcreva dois trechos do texto onde é possível afirmar que o carro da família de João

desempenhava um movimento acelerado.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

3. Transcreva dois trechos do texto onde é possível afirmar que o carro da família de João

desempenhava um movimento retardado.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

4. Transcreva um trecho do onde se pode afirmar que o carro da família de João desempenha

um movimento retrógrado. Justifique sua resposta.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

5. Qual a velocidade do carro do pai de João, em m/s, ao passar pela lombada eletrônica em

frente ao Colégio Ideal?

6. Qual o tempo gasto pelo carro para ir da UNAMA ao Hospital Metropolitano?

7. Calcule a aceleração do carro da família de João nos 200m antes de parar no sinal após o

Hospital metropolitano?

47

______________________________________________________________ANEXO 3

ESTUDANDO O MOVIMENTO DE BICICLETAS

Nº ALUNO (A)

Objetivo Geral:

- A partir da observação do movimento de bicicletas, entender a diferença entre tipos de

movimento e os padrões que eles apresentam.

Objetivos Específicos:

- Construir gráficos e tabelas para identificar os padrões relacionados aos movimentos.

- Utilizando as fórmulas adequadas, calcular a velocidade média e a aceleração média das

bicicletas.

Introdução:

Quando um móvel se desloca com uma velocidade constante, diz-se que este móvel está

em um Movimento Uniforme (M.U.). Particularmente, no caso em que ele se desloca com uma

velocidade constante em trajetória reta, tem-se um movimento retilíneo uniforme.

Se existe variação em sua velocidade e essa variação de velocidade for sempre igual em

intervalos de tempo iguais, então dizemos que este é um Movimento Uniformemente Variado

(M.U.V., também chamado de Movimento Uniformemente Acelerado), ou seja, que tem

aceleração constante e diferente de zero.

Vale lembrar que:



Caderno para as anotações.

Cronômetro (celular).

Lápis.

Bicicleta

Borracha.

Fita métrica ou trena.

Papel quadriculado.


MÉ

DIO

PROF. ALUNO: N°



Vm = ∆S ∆t

am = ∆v ∆t

48

Como fazer:

1. Esta atividade deve ser feita em equipe (preferencialmente de 5 alunos) que deverão se

distribuir em 5 posições de acordo com a orientação do professor.

2. Cada aluno irá ocupar um local definido na quadra ao longo de uma linha reta. Estes locais

serão indicados pelo professor e serão escolhidos de forma a apresentarem as mesmas distâncias

entre si.

3. As equipes devem previamente definir as características do movimento de sua bicicleta.

4. Quatro alunos estarão dispostos ao longo da trajetória, quando o quinto membro da equipe

(aluno com bicicleta) passar pela posição 1, todos disparam seu cronômetros simultaneamente e

ao passar por cada aluno da equipe estes devem registrar o momento em que a bicicleta passou.

5. Todos os alunos deverão fazer as marcações com o máximo de precisão possível.

6. Repita o procedimento para três para cada situação (se necessário, repita o procedimento

mais de três vezes e discuta com seus colegas de equipe os melhores dados à serem utilizados).

7. Preencha as tabelas abaixo com os dados anotados pelos membros da equipe.

8. Com os valores das tabelas faça um gráfico Espaço X Tempo para cada situação, em uma

folha de papel quadriculado ou no seu caderno.

Situação 1 Aluno 1

(5m)

Aluno 2

(10 m)

Aluno 3

(15 m)

Aluno 4

(20 m)

Tempos

Situação 2 Aluno 1

(5m)

Aluno 2

(10 m)

Aluno 3

(15 m)

Aluno 4

(20 m)

Tempos

Agora, com a ajuda do professor, responda em seu caderno.

1. Analisando os dados coletados, quais as principais diferenças entre a situação 1 e a

situação 2?

2. Quais os valores, aproximados, da velocidade e aceleração das bicicletas? (apresente os

cálculos)

3. Analisando os gráficos construídos, em quais regiões eles se aproximam de gráficos do

Movimento Uniforme (M.U.) e em quais regiões eles se aproximam de gráficos do

Movimento Uniformemente Variado (M.U.V.)?

4. Cite duas situações cotidianas onde podemos observar o MU e o MUV,

respectivamente.

49

______________________________________________________________ANEXO 4

PENSANDO SOBRE O CLIMA

Baseado nas informações que chega à você pelos jornais, telejornais, internet, etc., responda as

questões abaixo.

5. O que é mudança climática?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

6. O que é “efeito estufa” e qual a sua relação com o clima do nosso planeta?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

7. Qual é a evidência sobre o aquecimento global?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

8. As temperaturas vão aumentar no futuro? Quais serão os impactos disso?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________


MÉ

DIO

PROF. ALUNO: N°



50

______________________________________________________________ANEXO 5

PARA COMPREENDER O TEMPO E CLIMA

Tempo e clima são termos diferentes, designam fenômenos distintos, além de

apresentarem objetos de estudo de diferentes áreas do saber. Sendo assim, existe uma

diferenciação entre condições meteorológicas e climatológicas. A diferença principal entre

tempo e clima está na escala temporal que os envolve. O tempo é um estado momentâneo da

atmosfera, enquanto o clima é a configuração mais permanente ou referente a um período de

tempo maior.

Quando falamos na previsão e também na análise do tempo atmosférico, estamos

falando da meteorologia, ou seja, da ciência que estuda o comportamento imediato da

atmosfera. Por outro lado, o clima é referente à climatologia. Geralmente, o climatologista

utiliza-se do conjunto de dados fornecidos pelo meteorologista ao longo do tempo para realizar

conclusões amplas e definitivas sobre a atmosfera de um determinado local.

Vejamos com mais detalhes cada um desses conceitos.

Tempo

Todos se interessam pelo tempo. Na maior parte

dos países, boletins de previsão do tempo são os mais

populares programas de TV. Pessoas em todo o mundo

precisam saber como será o tempo hoje ou amanhã para

que possam saber as possibilidades de semeadura,

plantio e colheita, viagens marítimas ou por outro meio

de transporte, fazer preparativos contra perigos naturais

eminentes, como furacões. Querem saber as condições

para a prática de esportes ao ar livre ou atividades

recreativas ou, simplesmente, o que vestir ou se é

necessário levar consigo um guarda-chuva.

Os Serviços Meteorológicos Nacionais observam o tempo e o clima de forma contínua,

fornecendo um fluxo regular de dados que são transmitidos ao redor do mundo com o propósito

de previsões e planejamento. O tempo não respeita fronteiras nacionais, e o trabalho realizado

por meteorologistas, comumente nos bastidores, para nosso benefício e segurança é um trabalho

de equipe.

Em média, uma previsão de cinco dias hoje é tão confiável como uma previsão de dois

dias vinte anos atrás. Apesar desse progresso científico, desafios permanecem e a precisão de

previsões individuais ainda varia significantemente. Os desafios incluem caracterizar e

comunicar as incertezas mutáveis em previsões individuais e avançar em nossa habilidade de

previsão em áreas onde o progresso tem sido difícil (por exemplo, chuvas fortes e sua origem,

intensidade e estrutura de ciclones tropicais).

O tempo, portanto, refere-se ao estado da atmosfera no exato momento tratado. Veja

alguns exemplos:

- Faz muito calor agora em Belém, com ausência total de nuvens.

- Em Ananindeua, está muito úmido hoje.

- Choveu muito em São Paulo durante essa semana.

- Como vem fazendo calor nesses últimos dias.


MÉ

DIO

PROF. ALUNO: N°



51

Clima

Em um nível simples, o tempo é o que está

acontecendo na atmosfera em qualquer momento.

O clima, em sentido estreito, pode ser considerado

o "tempo médio", ou de uma forma

cientificamente precisa, pode ser definido como a

"descrição estatística em termos de média e

variabilidade de quantidades relevantes durante

determinado período de tempo". Em sentido amplo, o clima é o status do sistema de clima que

compreende a atmosfera, a hidrosfera, a criosfera, a litosfera de superfície e a biosfera. Todos

estes elementos determinam o estado e a dinâmica do clima da Terra.

A maior parte dos atlas tem mapas de temperatura e precipitação de todo o mundo,

alguns contém mapas de pressão atmosférica, ventos predominantes, correntes oceânicas e a

quantidade de gelo nos oceanos em determinado ano. Muitos países têm classificações mais

detalhadas por várias razões. Por exemplo, a média de data da primeira e última geada "de

morte" (uma geada forte o suficiente para matar plantações), informação esta importante para

agricultores e fazendeiros.

O clima, por sua vez, refere-se a condições comuns ou referentes a um período mais

amplo.

- Todo final de ano é a mesma coisa, chove muito em Belém!

- O inverno curitibano é sempre muito rigoroso.

- O aquecimento global deverá aumentar as temperaturas nas próximas décadas.

As Estações Meteorológicas e as Variáveis Estudadas

Os fenômenos meteorológicos são estudados a partir das observações, experiências e

métodos científicos de análise. A observação meteorológica é uma avaliação ou uma medida de

um ou vários parâmetros meteorológicos. As observações são sensoriais quando são adquiridas

por um observador sem ajuda de instrumentos de medição, e instrumentais, em geral chamadas

medições meteorológicas, quando são realizadas com instrumentos meteorológicos.

Uma estação meteorológica convencional é composta de vários sensores isolados que

registram continuamente os parâmetros meteorológicos (pressão atmosférica, temperatura e

umidade relativa do ar, precipitação, radiação solar, direção e velocidade do vento, etc), que são

lidos e anotados por um observador a cada intervalo e este os envia a um centro coletor por um

meio de comunicação qualquer.

Portanto, os instrumentos meteorológicos (termômetro, barômetro, anemômetro,

psicrômetro, etc.) são equipamentos utilizados para adquirir dados meteorológicos.

Fontes




PARA REFLETIR

4. Qual a principal diferença entre tempo e clima?

5. Quais as principais variáveis meteorológicas (parâmetros meteorológicos) e quais os

aparelhos de medida dessas variáveis?

6. Qual a relação entre os conceitos da física térmica e essas variáveis?




52

______________________________________________________________ANEXO 6

CONSTRUINDO APARELHOS DE UMA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

ORIENTAÇÕES GERAIS:

Equipes de 05 alunos.

Cada equipe construirá uma pequena Estação Meteorológica (EM) cujo princípio de

funcionamento de seus aparelhos tenham relação com os conceitos de física térmica.

Cada equipe fará uma pesquisa em livros e sites sobre quais as principais variáveis

meteorológicas e como construir aparelhos para sua medição.

Cada equipe deverá utilizar, preferencialmente, materiais de baixo custo e/ou sucata para

a produção dos aparelhos.

As equipes deverão marcar reuniões de orientação, no contra-turno, com o professor na

escola.

Caso a equipe julgue necessário, os equipamentos poderão ser construídos nas

dependências da escola (no laboratório de ciências ou espaço equivalente, caso exista),

usando como suporte as ferramentas e materiais disponíveis no local ou trazidos de casa.

QUANTO À APRESENTAÇÃO:

Serão apresentados os aparelhos já construídos e demonstrado o funcionamento destes.

Cada equipe deverá preparar uma apresentação, preferencialmente em PowerPoint, que

contenha o princípio de funcionamento dos aparelhos, descreva como ocorreu sua

construção, a variável meteorológica que eles medem, e sua relação para as previsões

climáticas e do tempo.

Os slides em PowerPoint devem ser entregues ao professor, em formato PDF, e constarão

como parte da avaliação.

DATA DE ENTREGA E APRESENTAÇÃO:

Dia __/__/__ será o dia da apresentação, com a mostra dos aparelhos de cada equipe e a

demonstração do funcionamento dos equipamentos.

CRITÉRIOS DE PONTUAÇÃO:

A nota será atribuída segundo os critérios descritos na tabela abaixo:

Critérios de avaliação

Domínio do conteúdo

(apresentação)

Clareza na explicação

(apresentação)

Sequência lógica

(apresentação)

Qualidade do

conteúdo e

formatação (slides)

Nota

Geral


MÉ

DIO

PROF. EQUIPE: N°



53

OBSERVAÇÕES:

Não deixe a construção dos equipamentos para as últimas semanas. Siga o cronograma

indicado pelo professor.

Trabalhos com qualidade elevada poderão ganhar pontuação extra.

Antes de começar a montagem dos equipamentos, peça ajuda ao professor para evitar

acidentes e gastos financeiros desnecessários.

CRONOGRAMA DE REUNIÕES DE ORIENTAÇÃO:


Nesta semana ocorrerá a primeira rodada de orientação das equipes no contra turno.

Durante as reuniões, será visto o que cada equipe pesquisou, quais os tipos de aparelhos de

baixo custo que eles viram em vídeos, sites e textos, orientar quais as melhores opções para

serem construídos e pedir pra que eles iniciem a construção dos mesmos, pois na próxima

rodada de orientação, eles já deverão trazê-los montados para os primeiros testes de

funcionamento.


Nesta semana, ao virem à escola para as reuniões, as equipes devem trazer seus aparelhos

já montados. Se necessário serão feitos pequenos ajustes. Também será discutido o princípio

de funcionamento de cada aparelho.


Nesta semana as orientações terão como objetivo fazer pequenos ajustes no que ainda não

está funcionando bem e orientar sobre a apresentação da semana seguinte, incluindo a

montagem dos slides em PowerPoint.

OBS: caso não haja possibilidade de reunião com as equipes no contra-turno, o professor

pode separar uma parte de suas aulas regulares para a orientação das equipes.

54

______________________________________________________________ANEXO 7

PROCESSOS DE PROPAGAÇÃO DE CALOR - 1

Nº ALUNO (A)

Objetivo:

- Identificar qual dos processos de propagação de calor ocorre no experimento proposto e

compreender seu mecanismo de funcionamento.

O calor está associado à transferência de energia térmica de um corpo para outro. Em

condições naturais, esta transferência sempre ocorre do corpo de maior temperatura para um

corpo de menor temperatura, ou seja, calor é a energia em trânsito.


Dois balões;

Água;

Vela;

Procedimento experimental:

1- Encha um dos balões apenas com ar.

2- Coloque um pouco de água no outro balão (cerca de 150 mL) e termine de enchê-lo com

água. Os dois balões devem ficar com o mesmo tamanho.

3- Acenda a vela e aproxime da chama, até encostar, o balão cheio apenas com ar.

4- Acenda a vela e aproxime da chama, até encostar, o balão cheio com ar e água.

5- Observe e faça as anotações.

Questões:

d) O que aconteceu com o balão, cheio apenas com ar, ao aproximá-lo da vela? Isto demorou

muito para acontecer?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

e) O que aconteceu com o balão, cheio com ar e água, ao aproximá-lo da vela? Isto demorou

muito para acontecer?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________


MÉ

DIO

PROF. EQUIPE: N°



55

OBS: Como a realização deste experimento pode molhar o local onde ele está sendo realizado,

sugere-se que a equipe se posicione próximo a pia e tenha sempre em mãos panos para enxugar

a bancada de trabalho.

Relato do experimento: Faça um breve relato do experimento, destacando os aspectos que

mais lhes chamaram atenção.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Pesquise:

a) Qual o nome do processo de propagação de calor observado neste experimento? Explique

como ele ocorre.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

b) Qual a diferença entre os termos DESCREVER e EXPLICAR?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

c) Cite uma situação de seu cotidiano em que podemos observar o processo de propagação de

calor acima ocorrendo.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Explicando o experimento: Refaça o texto produzido na aula experimental, focalizando na

explicação do que aconteceu, a partir das pesquisas realizadas pela equipe.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

56

______________________________________________________________ANEXO 8


Nº ALUNO (A)

Objetivos:







Dois Béqueres 100mL;

Pipeta Pasteur;

Vela;

Leite em Pó;


1- Encha um dos béqueres com 2/3 de água limpa.

2- No outro béquer, dissolva o leite em pó em um pouco de água.

3- Com o auxílio da pipeta pasteur coloque um pouco de leite (agora líquido) no fundo do

béquer que está com água. Tenha cuidado para que o leite que está sendo depositado no fundo

do béquer não se misture com a água nele contido.

4- Acenda a vela e coloque o béquer contendo água e leite sobre a chama. Deixe o fundo do

béquer bem próximo à vela, encostando-o na chama.


Questões:

a) Ao depositar o leite no fundo do béquer, ele permanece no fundo ou se mistura à água?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

b) Após o início do aquecimento do béquer com a chama da vela (10 segundos), como fica o

aspecto da mistura entre leite e água?


MÉ

DIO

PROF. EQUIPE: N°



57

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

c) Após se passarem 60 segundos do início do aquecimento do béquer com a chama da vela,

como fica o aspecto da mistura entre leite e água?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________



_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Pesquise:

a) Qual o nome do processo de propagação de calor observado neste experimento? Explique

como ele ocorre.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

c) Cite uma situação de seu cotidiano em que podemos observar o processo de propagação de


_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________



_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

58

______________________________________________________________ANEXO 9


Nº ALUNO (A)

Objetivos:







Lâmpada incandescente com soquete;

Dois termômetros químicos;

Régua;


1- Acenda a lâmpada incandescente.

2- Posicione um dos termômetros, verticalmente, sobre a lâmpada acesa. Deixe o seu bulbo

virado para a lâmpada e use a régua para posicioná-lo à 5 cm da lâmpada. Espere dois minutos e

faça a leitura da temperatura marcada pelo termômetro.

3- Posicione o outro termômetro, horizontalmente, na lateral da lâmpada acesa. Deixe o seu

bulbo virado para a lâmpada e use a régua para posicioná-lo à 5 cm da lâmpada. Espere dois

minutos e faça a leitura da temperatura marcada pelo termômetro.

4- Refaça os itens 2 e 3, reduzindo a distância entre os termômetros e a lâmpada para 1 cm.


Questões:

a) Quais as temperaturas marcadas pelos termômetros quando colocados à 5 cm da lâmpada?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

b) Quais as temperaturas marcadas pelos termômetros quando colocados à 1 cm da lâmpada?


MÉ

DIO

PROF. EQUIPE: N°



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_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________



_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Pesquise:

a) Quais os nomes dos processos de propagação de calor observados neste experimento?

Explique como eles ocorrem.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

c) Cite uma situação de seu cotidiano em que podemos observar os processos de propagação de


_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________



_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

60

_____________________________________________________________ANEXO 10

CONSTRUÇÃO DE UM CALORÍMETRO E DETERMINAÇÃO DE CALOR

ESPECÍFICO E CAPACIDADE TÉRMICA

Nº ALUNO (A)

Objetivos:

- Montar um calorímetro, determinar o calor específico de substâncias e

a capacidade térmica de objetor.

O calorímetro é um aparelho usado na determinação do calor

específico de substância e na capacidade térmica de objetos. Trata-se de

um aparelho (semelhante a uma garrafa térmica) que busca isolar

termicamente objetos do resto do ambiente, que irão trocar calor entre si

e com a possibilidade de monitorar a temperatura em que isso ocorre.

Para um calorímetro ideal (este não participará dos processos de troca de

calor) sua capacidade térmica é nula (C = 0). Para calorímetros reais,

devemos considerar a capacidade térmica do mesmo durante os

processos que ocorrem no seu interior.

Vale lembrar que para trocas de calor entre corpos, teremos:

QA + QB + QC = 0

Q = m . c . Δθ C = m .c Q = C . Δθ

Onde:

Q é a quantidade de calor;

c é o calor específico da substância;

C é a capacidade térmica do objeto.



Lata de refrigerante vazia;

Copos de isopor usados como

conservador térmico de latas de

refrigerante;

Béquer de 150 mL;

Balança (de precisão,

preferencialmente);

Pedaço de vela (Parafina)

Termômetro químico


MÉ

DIO

PROF. EQUIPE: N°



61

Como fazer:

Construção do Calorímetro

1- Coloque a lata vazia em um dos copos de isopor e use o

outro para fazer uma tampa, de maneira que a lata fique

bem justa dentro dos dois copos.

2- Faça um furo no copo usado como tampa e introduza o

termômetro no interior da lata. É importante que o

termômetro não se encoste ao fundo da lata e que a escala

termométrica fique numa posição de fácil visualização.

3- Este será o nosso calorímetro.

OBS: para as medidas que serão feitas a seguir, é necessário que os procedimentos sejam

feitos o mais rápido possível.

OBS: para a água adotaremos: 1 g = 1mL

Determinação da Capacidade Térmica do Calorímetro.

7- Verifique com o termômetro a temperatura ambiente. Esta temperatura será a temperatura

inicial do calorímetro.

8- Coloque 100 mL de água aquecida no béquer e verifique com o termômetro a temperatura.

Essa será a temperatura inicial da água. Após fazer essa medida (tente ser o mais rápido

possível).

9- Coloque a água aquecida no interior do calorímetro.

10- Tampe o calorímetro e logo após a temperatura do termômetro se estabilizar, anote o

valor. Esta será a temperatura final (temperatura de equilíbrio) para as parcelas do cálculo a

seguir.

11- Usando a expressão abaixo, onde QA são valores para a massa de água e Qc são os

valores para o calorímetro, calcule a capacidade térmica do calorímetro (CC).

QA + QC = 0

(mA . cA . Δθ) + (CC . Δθ) = 0

12- Anote o valor de CC na tabela abaixo. Este valor será usado para os cálculos que virão a

seguir.

Determinação do Calor específico da parafina.

8- Verifique com o termômetro a temperatura ambiente. Esta temperatura será a temperatura

inicial do calorímetro e da parafina.

9- Verifique com a balança de precisão a massa da parafina (pedaço de vela).

10- Coloque 100 mL de água aquecida no béquer e verifique com o termômetro a

temperatura. Essa será a temperatura inicial da água. Após fazer essa medida (tente ser o mais

rápido possível).

11- Coloque a água aquecida e a parafina no interior do calorímetro.

62

12- Tampe o calorímetro e logo após a temperatura do termômetro se estabilizar, anote o

valor. Esta será a temperatura final (temperatura de equilíbrio) para as parcelas do cálculo a

seguir.

13- Usando a expressão abaixo, onde QA são valores para a massa de água, Qp são os

valores da parafina e Qc são os valores para o calorímetro, calcule o calor específico da parafina

(cp).

QA + Qp + QC = 0

(mA . cA . Δθ) + (mp . cp . Δθ) + (CC . Δθ) = 0

14- Anote o valor de cB na tabela abaixo.

Questões:

b) Você poderia ter feito os cálculos acima usando mais ou menos água? Justifique.

f) Você poderia ter feito os cálculos acima usando temperaturas diferentes para as massas de

água? Justifique.

g) Por que devemos fazer os procedimentos de medida o mais rápido possível?

h) O que poderíamos fazer para que nosso calorímetro fosse mais eficiente?

Pesquise:

c) O que é a capacidade térmica de uma substância? O que ela nos informa?

d) Faça uma lista com dez substâncias comuns em nosso cotidiano e apresente seus calores

específicos em ordem crescente.

Capacidade térmica

do Calorímetro

Calor específico

da parafina

63

_____________________________________________________________ANEXO 11

REPENSANDO SOBRE O CLIMA E O TEMPO

Leia o texto e baseado nas orientações do professor construa um mapa conceitual que

expresse o seu entendimento sobre os conceitos apresentados abaixo e suas relações com o

que foi trabalhado ao longo das aulas.

A inclinação do eixo da

Terra, a localização de uma região

(latitude e longitude) determinam

a quantidade de radiação solar que

a região recebe. (ver figura ao

lado).

O solo, a água e a

vegetação, entretanto, alcançam

temperaturas diferentes ao

receberem a mesma quantidade de radiação solar. O aquecimento diferenciado do solo, da água

e da vegetação, a presença de maior ou menor quantidade desses elementos numa localidade, as

diferentes formações rochosas, como as montanhas e vales, determinam o clima de uma região.

A intensidade dos ventos, a umidade relativa do ar, a temperatura e a pressão atmosférica (cada

um podendo ser medido com um aparelho específico) são alguns dos parâmetros utilizados para

definirmos o clima de uma região, assim como para fazermos previsões do tempo de uma

localidade.

O homem pode interferir nesse equilíbrio ao lançar no ar partículas de gás carbônico

(CO2) em quantidade que alterem significativamente a composição da atmosfera, ao represar os

rios nas construções de hidroelétricas, desmatando florestas, provocando erosões, poluindo o

solo e a água. Essas alterações, poderiam provocar um aumento na temperatura média do nosso

planeta que é de 15ºC e não se modifica ao longo de muitos anos. Um aumento de cerca de 2ºC

na temperatura média da Terra seria suficiente para transformar terras férteis em áridas e

duplicar o número de furacões.

Adaptado de: http://www.fisica.net/gref/termo2.pdf


MÉD

IO

PROF. ALUNO: N°



http://www.fisica.net/gref/termo2.pdf

64

9. APARELHOS DA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

Neste tópico, faremos a descrição dos aparelhos construídos na Atividade 4

(Construindo aparelhos de uma estação meteorológica), da UEPS sobre Física Térmica.

Indicaremos os processos técnicos de confecção destes instrumentos, assim

como informações de como calibrá-los, materiais necessários na construção, e

informações didáticas quanto aos conceitos físicos que podem ser abordados no

processo de construção e uso dos aparelhos, além de questionamentos que podem ser

levantados durante todo o processo para o enriquecimento da atividade.

Psicrômetro:

O psicrômetro é um aparelho destinado a fazer medidas referentes à umidade

relativa do ar, assim indicando a quantidade de vapor de água existente em sua

composição. Esta medida é importante, pois está diretamente ligada ao conforto

térmico, bem como ao crescimento de vegetais e a dinâmica de populações de várias

espécies de animais. Para a meteorologia, os dados referentes à umidade relativa do ar

podem auxiliar na previsão do tempo e no entendimento do comportamento das

mudanças de temperatura de um dado local.

Dos diferentes tipos de psicrômetro existentes, aqui propomos a construção de

um modelo que utiliza dois termômetros: um com bulbo seco, que tem a função de

registrar a temperatura do ar; e outro com bulbo que fica constantemente úmido, que

tem a função de registrar temperaturas que sofrem influência da taxa de evaporação da

água que umedece seu bulbo (ver figuras na sequência).

Psicrômetro e, ao fundo, carta psicrométrica.

Fonte: Sérgio Bezerra.

65

Quanto mais vapor de água disperso na atmosfera, mais lenta será a evaporação

da água que umedece o bulbo do termômetro. Quanto menos água na atmosfera, maior

será a taxa de evaporação. Quando mais rápida for a taxa de evaporação, mais calor a

água que está evaporando retira do termômetro e faz cair a temperatura que ele registra.

A comparação da temperatura registrada pelo termômetro com bulbo úmido com a do

bulbo seco, nos indica a quantidade de vapor de água disperso na atmosfera e, por

conseguinte, a umidade relativa do ar.

a) Materiais necessários:

- 2 termômetros

- Recipiente para colocar água (béquer).

- Gaze ou algodão.

- Suporte.

- Carta psicrométrica.

b) Procedimentos de montagem:

1. Prenda os dois termômetros lado a lado num suporte, de maneira que eles fiquem na

posição vertical.

2. Enrole a gaze no bulbo de um dos termômetros.

3. Posicione o béquer em baixo do termômetro que está com a gaze.

4. Coloque água no béquer para que esta possa, por capilaridade, umedecer toda a gaze.

É importante que apenas a ponta livre da gaze fique mergulhada na água. O bulbo do

termômetro deve está envolvido pela gaze constantemente úmida, mas não mergulhado

na água.

5. Está pronto o aparelho.

Detalhe dos bulbos seco e úmido.


66

c) Calibrando e utilizando o aparelho:

Caso os termômetros utilizados para a construção do psicrômetro sejam de boa

qualidade, este também será.

Para realizar a medida da umidade relativa do ar, deve-se ter em mãos uma

carta psicométrica, para que, partindo da leitura das temperaturas, verificar como elas

estão relacionadas na carta, nos indicando o valor da umidade (ver a carta a seguir).

É importante que, ao se buscar fazer a medida da umidade relativa do ar, se

coloque o psicrômetro no local que se deseja e esperar a temperatura dos termômetros

se estabilizarem. Cada modelo de termômetro tem um tempo para isso. Mas sugerimos

algo em torno de 20 min.

d) Sugestões para a utilização nas aulas:

Durante a atividade de construção do aparelho, podem-se explorar conceitos

como:

- Evaporação.

- Equilíbrio térmico.

- Trocas de calor.

- Umidade relativa do ar.

- Ponto de saturação.

- Conforto térmico.

É interessante refletir com os estudantes sobre algumas questões referentes ao

funcionamento do psicrômetro.

- Como a água evapora do bulbo úmido se ele não chega a 100ºC?

- O que poderíamos fazer par melhorar a precisão do aparelho?

- O que significa dizer que a umidade relativa do ar chegou a 100%?

- Qual a relação existente entre o funcionamento do psicrômetro e o mecanismo de

termoregulação que temos (ficar suado)?

- Qual a relação desse suor, com a umidade relativa do ar?

- Por que em algumas regiões do país suamos mais e em outras menos, mesmo que os

termômetros marquem a mesma temperatura?

Termômetro:

A palavra termômetro vem do grego thermo (quente) e metro (medida). Desta

forma, termômetro é um aparelho usado para medir temperaturas e suas

variações. Geralmente é composto por uma substância que possua uma propriedade que

varie com a temperatura. Historicamente, os termômetros eram fabricados com base na

67

dilatação térmica de materiais com elevado coeficiente de dilatação. Desta maneira,

mesmo com pequenos aumentos de temperatura, era possível observar a variação de

comprimento dos materiais que compunham os termômetros.

O aparelho que aqui propomos construir é semelhante aos termômetros

químicos (de mercúrio ou álcool) normalmente encontrados em laboratórios escolares.

Trata-se de um bulbo de vidro onde armazenamos o líquido termométrico, no nosso

caso o álcool isopropílico, com um capilar também de vidro, acrescido de uma escala

numérica arbitrária (ver figuras na sequência).

Termômetros e baixo custo e Químico. Ao centro, o modelo por nós sugerido.


Quando colocamos o bulbo de vidro em contato com a substância a qual

pretendemos verificar a temperatura, o termômetro troca calor com a mesma. Ainda que

toda a estrutura do termômetro participe das trocas de calor, algumas de suas partes são

mais suscetíveis a essas trocas. No caso do termômetro receber calor, tanto as partes de

vidro quanto o álcool em seu interior irão ter um acréscimo de temperatura. Porém,

como o coeficiente de dilatação do álcool é bem maior que o do vidro, esse se dilatará

mais e verificaremos a subida do nível do álcool no capilar, indicando assim, pela escala

numérica, a temperatura da substancia analisada. Caso o termômetro perca calor, o

processo será inverso e a coluna de álcool no capilar diminuirá, indicando assim a

temperatura de equilíbrio do sistema formado pelo termômetro e a substância analisada.

É importante destacar que, para que o termômetro tenha sensibilidade

suficiente para que suas medidas sejam confiáveis, suas dimensões devem ser muito

menores que as da substância que se pretende analisar.


- Frasco de amostra grátis de perfume (1,5 ml).

68

- Tubo de ensaio de plástico.

- Álcool isopropílico ou álcool etílico 70% (quanto mais puro melhor).

- Capilar de vidro.

- Cola de silicone.

- Corante.

- Seringa com agulha.


1. Com um objeto pontiagudo, fure a tampa do frasco de perfume, que será o bulbo do

nosso termômetro.

2. Transpasse parte do capilar pelo furo e vede com cola de silicone. Espere secar.

3. Adicione ao frasco 1 ml do álcool com um pouco de corante. Tampe o franco com a

tampa já acrescida do capilar.

4. Faça uma escala numérica arbitrária para ser a escala termométrica adotada.

5. Use a seringa com agulha para ajustar o nível de álcool dentro do capilar, de modo

que a extremidade interna fique submersa no álcool. (ver figura a baixo).

6. Coloque a escala numérica no tubo de ensaio e use-o como proteção do capilar.


Termômetro de baixo custo, com escala termométrica arbitrária.



Para calibrar o termômetro recém-construído é necessário se ter um

termômetro químico que ser virá como referência.

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Mergulhe o bulbo dos dois termômetros em uma substância previamente

aquecida e espere eles estabilizarem. Anote a temperatura marcada pelo termômetro

químico e o numero correspondente na escala do termômetro recém-construído. Repita

o procedimento, só que agora mergulhando os termômetros em uma substância

previamente resfriada.

Com os valores obtidos na etapa anterior, proceda a determinação da fórmula

de conversão, como sugerida em vários livros didáticos como problema de lápis e papel.

Se tivéssemos encontrado os valores 50°C para 14°A e 15°C para 3°A, respectivamente

(chamamos de A a escala arbitrária), deveríamos proceder da seguinte maneira.

Usando o princípio da semelhança geométrica teríamos:

𝑇𝐶 − 15

𝑇𝐴 − 3=

50 − 15

14 − 3

Caso seu termômetro químico esteja graduado na escala Celsius, você

encontrará a fórmula de conversão entre sua escala arbitrária e a escala Celsius.



como:

- Dilatação térmica.

- Equilíbrio térmico.

- Trocas de calor.

- Reservatório térmico.

- Escalas termométricas.

- Líquidos termométricos.


funcionamento dos termômetros.

- Se fosse colocada menos álcool no frasco de perfume, o que aconteceria com o

termômetro?

- O que aconteceria se o tubo de vidro fosse mais grosso?

- O que aconteceria se usássemos este termômetro pra medir a temperatura de uma

massa líquida pequena (2 ml, p. ex.)?

- Quais as temperaturas máxima e mínima (na nossa escala) e quanto elas equivalem em

na escala Celsius?

- Quais os limites máximo e mínimo, teórico, que nosso termômetro pode medir? Por

quê?

- Cite e explique o princípio de funcionamento de outros dois tipos de termômetros.

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- A pureza do álcool usado tem relação com o funcionamento do termômetro? Por quê?

Pluviômetro:

O pluviômetro é um aparelho destinado a medir a quantidade de chuva

precipitada em um dado local. Esta medida normalmente é feita em milímetros ou

centímetros lineares e faz referência ao tempo em que o aparelho ficou exposto ao local

da coleta.

Normalmente encontrado em estações meteorológicas, medidas sucessivas

realizadas com os pluviômetros permite aos pesquisadores definirem o índice

pluviométrico de uma região, a partir do somatório da precipitação observada durante

um intervalo de tempo previamente estabelecido (ver figuras na sequência).

Pluviômetro.


Ao se colocar o pluviômetro no local da coleta, deve-se garantir que a abertura

deste esteja em local sem obstrução e perpendicular ao seu eixo vertical. O ideal é

colocá-lo afastado de muros e árvores, que podem servir como barreira física para a

chuva, atrapalhando o pleno funcionamento do aparelho.

Com o pluviômetro calibrado, após a chuva se faz a leitura de quantos

milímetros ou centímetros de água precipitou naquele local.


- Recipiente transparente, preferencialmente cilíndrico. (garrafa PET, p. ex).

- Funil (opcional).

- Régua.

71

- Cola de secagem instantânea.


1. Caso seja usada uma garrafa (opte por uma que seja cilíndrica, sem “cintura”), corte a

boca da garra na parte em que ela deixa de ser cônica e passa a ser cilíndrica. A boca da

garrafa poderá ser usada como funil.

2. Com o funil e a garrafa com a mesma abertura, coloque o funil invertido, como

mostra a figura abaixo.

3. Cole na lateral da garrafa a régua usando cola de secagem instantânea. Note que o

zero da régua deve estar localizado na parte cilíndrica da garrafa.

4. Se necessário, corte a régua para que ela não fique passando do tamanho da garrafa.


Pluviômetro calibrado.



Como as garrafas encontradas no mercado normalmente não são cilíndricas até

o fundo, deve-se encher de água o pluviômetro até que esta esteja na marca ‘zero’ da

régua. Este procedimento deve ser repetido toda vez que se for utilizar o aparelho.

Uma vez que a abertura para a coleta de água equivale à mesma área da secção

reta do cilindro usado para armazenar a água, os valores observados na régua, referente

a cada chuva, nos darão a quantidade de água precipitada em centímetros.

A função do funil é reduzir a evaporação e melhorar a precisão das medidas

realizadas por esse aparelho.

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como:

- Evaporação.

- Densidade.

- Dilatação térmica dos líquidos.


- Ponto de saturação.

- Vapor e gás.


funcionamento do pluviômetro.

- Caso o recipiente utilizada par a construção do aparelho não tivesse uma parte

cilíndrica, como poderíamos construí-lo?

- Qual o problema em deixar por muito tempo a água coletada no aparelho antes de

fazer a leitura do mesmo?

- O que garante que o nosso aparelho faz medidas equivalentes aos aparelhos

profissionais?

- A função do funil é essencial em nosso aparelho? Por quê?

Barômetro:

Os barômetros são aparelhos utilizados para fazer a medida da pressão

atmosférica. Tais valores tendem a variar com a composição da atmosfera local,

temperatura e altitude. É importante se definir a pressão atmosférica de um dado local,

pois, em conjunto com outras variáveis climáticas como umidade relativa do ar e

direção dos ventos, podem-se fazer previsões atmosféricas como a possibilidade de

chuvas.

Existem diferentes tipos de barômetros. O princípio de funcionamento de cada

um deles, assim como os materiais utilizados durante a construção, pode interferir na

precisão das medidas realizadas. Propomos a construção de um modelo simples, que

utiliza um recipiente de vidro (que pode ser substituído por qualquer outro que seja feito

de um material rígido); película de borracha, em nosso caso retirada de uma bexiga; um

palito de churrasco, que servirá como ponteiro; uma régua para se fazer as medições e;

uma base de madeira, para servir como suporte para a montagem do aparelho.

73

Parte dos materiais usados na montagem do barômetro.


Ao fechar a boca do recipiente com a película da bexiga, uma parcela de ar

ficara encerrada na parte interna. Devemos esticar a película de modo que esta fique

bem esticada. Para isso podemos usar fita crepe.

A parcela de ar que ficou dentro do recipiente tende a apresentar as mesmas

características do ar fora do recipiente, no momento deste procedimento. Isto garante

que as pressões, interna e externa ao recipiente, são iguais. Isto faz com que a película

fique perpendicular à abertura do recipiente.

Após algum tempo, caso a pressão externa sofra alguma variação, é possível

perceber a película ficar levemente curvada para dentro do recipiente (caso a pressão do

meio externo seja maior que a do meio interno), ou para fora (caso a pressão do meio

externo seja menor que a do interior do recipiente). Assim, este aparelho nos permite

comparar as pressões do meio externo com a apresentada no interior do aparelho.

Para que seja possível observar com mais facilidade as variações de pressão,

sugerimos prender, com o auxílio de um pedaço de fita, um pequeno palito no centro da

película. Depois disso, as leituras podem ser feitas com o auxílio de uma régua

posicionada na mesma base do restante do aparelho (ver figura a seguir).


- Recipiente de vidro com a boca “larga”.

- Bexiga.

- Régua.

- Palito de churrasco.

- Placa de madeira, para a base.

- Fita crepe.

- Pedaço de isopor.

74


1. Prenda um pedaço da bexiga na boca do recipiente, certificando-se que não tenha

passagem de ar e que a película da bexiga fique bem esticada. Para isso use fita crepe.

2. Fixe o palito de churrasco no centro da película, que deverá estar fechando o

recipiente de vidro.

3. Com o auxilio de pedaços de isopor, fixe a régua ‘em pé’ na placa de madeira.

4. Posicione o recipiente na placa de madeira, de modo que a ponta livre do palito fique

bem próxima à régua.


Barômetro ao centro. Nas laterais, pluviômetro e anemoscópio.



Para calibrar este tipo de barômetro, necessariamente devemos ter outro

aparelho já calibrado para servir como referência.

Como o movimento da película da bexiga, provocado pela variação de pressão

do meio externo ao recipiente, provocará a movimentação do ponteiro (palito de

churrasco), devemos fazer a leitura em milímetros da medida realizada. Após fazermos

um número suficiente de medidas com o nosso barômetro, sempre anotando ao lado o

valor correspondente medido pelo barômetro previamente calibrado, devemos fazer uma

tabela de referência para a conversão dos valores. Esta tabela nos permitirá usar o nosso

aparelho sem o auxílio do barômetro de referência.

Devemos advertir ao leitor que este modelo de barômetro não fará a aferição

tão precisa da pressão atmosférica e que após alguns dias, com o desgaste

(ressecamento) da película da bexiga, é necessário trocar esta ‘peça’ do aparelho e

refazer os procedimentos de calibragem.

75



como:

- Pressão.

- Pressão atmosférica.

- Relação entre pressão e temperatura.




funcionamento do barômetro.

- O volume do recipiente de vidro influencia na qualidade das medidas?

- O comprimento do ponteiro ajuda na aferição dos valores?

- Quais os limites do nosso aparelho?

- Qual a relação existente entre a pressão atmosférica e temperatura?

- Como os valores da pressão atmosférica podem nos ajudar a fazer a previsão do

tempo?

- Nos momentos que precedem a chuva, a pressão atmosférica tende a se elevar ou a

diminuir? Por quê?

Anemômetro:

Usado para medir a componente horizontal da velocidade dos ventos, este

aparelho pode ser encontrado em versões digitais e analógicas.

As versões analógicas normalmente são constituídas de uma folha vertical, que

fica presa pela parte superior em uma haste, de forma a ser defletida quando colocada

em ambientes que apresentam ventos. Neste caso, o ângulo de deflexão nos fornece a

medida da velocidade do vento.

No modelo digital, encontrados com mais facilidade nas estações

meteorológicas, um conjunto de pás ligadas a um eixo central gira quando submetidos

aos ventos. A frequência de rotação deste eixo indica a velocidade do vento.

O anemômetro aqui proposto apresenta este princípio de funcionamento, sendo

a medida da velocidade do vento sendo realizada de forma indireta, a partir da

observação da ddp (diferença de potencial) gerada por nosso aparelho.

76

Anemômetro.



- Motor elétrico (reutilizado de drive de CD/DVD).

- Pedaço de tubo de PVC de 32 mm.

- Cap para tubo de 32mm.

- 3 raios de bicicleta.

- 2 bolas de tênis de mesa.

- Multímetro

- Placa de madeira, para a base.

- Parafusos

- Cola de secagem instantânea ou cola quente.


1. Com um parafuso, fixe o cap no centro da base (placa de madeira).

2. Encaixe o pedaço de tubo de PVC no cap.

3. Na extremidade superior do tubo, faça três furos e atarraxe três parafusos.

4. Fixe o motor elétrico na extremidade superior do tubo com o auxílio dos parafusos.

5. Use os raios de bicicleta e as bolas de tênis de mesa, cortadas ao meio, para fazer as

pás do anemômetro.

6. Prenda as pás ao eixo do motor utilizando alguma peça retirada de sucata (pequena

engrenagem, por exemplo). Use cola instantânea.

7. Passe os fios elétricos, correspondentes aos terminais do motor, por dentro do tubo e

faça-os sair por um pequeno orifício que deve ser feito próximo à base do tubo.

8. Ligue os fios às extremidades do multímetro e selecione o modo voltímetro do

aparelho.

77


Detalhe da parte superior do anemômetro.



Para calibrar o anemômetro é necessário dispor de outro aparelho já calibrado

para servir como referência.

Com o movimento do vento, as pás do nosso anemômetro irão se movimentar,

fazendo com que gire o eixo do motor. Este giro produzirá uma ddp (voltagem), nos

terminais do motor elétrico, que será diretamente proporcional à frequência de rotação

do motor. Como o motor estará ligado ao voltímetro, pela intensidade da ddp registrada

pelo aparelho, teremos uma medida indireta da velocidade do vento.

Após fazermos um número suficiente de medidas com o nosso anemômetro, e

uma tabela de correspondência com os valores medidos pelo anemômetro de referência,

poderemos realizar as medidas independente deste último.

Caso tenhamos um multímetro de boa qualidade e um motor elétrico que

preserve suas características originais, nosso aparelho, mesmo tendo sido construído

com materiais de baixo custo, nos dará medidas relativamente confiáveis.



como:

- Velocidade.

- Velocidade do vento.

- Medidas indiretas.


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funcionamento do anemômetro.

- Quais modificações podemos implementar nas pás do anemômetro para melhorar sua

eficiência?

- O tipo de motor elétrico interfere na precisão das medidas?

- Seria possível calibrar nosso anemômetro sem ter outro aparelho de referência?

- Como os valores da velocidade do vento podem nos ajudar a fazer previsão do tempo?

Anemoscópio:

Usado para indicar a direção do vento, este aparelho é indispensável em uma

estação meteorológica. Em alguns casos, o anemoscópio vem integrado ao anemômetro

em um só aparelho. A função que ele desempenha também pode ser exercida pela

‘biruta’, porém o anemoscópio costuma realizar medidas mais eficazes.

O modelo aqui proposto apresenta um princípio de funcionamento é bem

simples. Trata-se de um leme, preso a um eixo de rotação, no qual é possível observar a

indicação dos pontos cardeais, através de uma rosa dos ventos, enquanto o leme se

movimenta.

Para manter a estabilidade, é importante que o aparelho seja montado sobre

uma base fixa, ou como em nosso caso, preso a um recipiente que seja pesado o

suficiente para que não trepide quando atingido por rajadas de vento.

Anemoscópio.



- Rolamento (reutilizado de HD de computador).

79

- Raio de bicicleta.

- Folha de acetato (reutilizada de radiografia).

- Engrenagem (reutilizada de sucata de impressora)

- Garrafa PET (cheia de algum material que a deixe estável).

- CD.

- Cola quente.


1. Faça um furo na tampa da garrafa PET, de modo a encaixar o rolamento.

2. Com a ajuda da cola quente e da engrenagem, prenda o raio de bicicleta no

rolamento.

3. Com a folha de acetato, faça um leme para o raio de bicicleta.

4. Desenhe a rosa dos ventos no CD e o posicione na boca da garrafa PET.

5. Enrosque a tampa (já preparada com o raio e o leme) na garrafa, não esquecendo de

enche-la com um material que a torne estável (usamos pedrinhas de aquário).


Detalhe da parte superior do anemoscópio.



A calibragem deste tipo de aparelho é muito simples. Pode ser feita com o

auxílio de uma bússola ou simplesmente com alguns conhecimentos de localização dos

pontos cardeais, baseados nas posições dos astros (o Sol, por exemplo).

Caso se tenha uma bússola, basta identificar o norte e em seguida alinhar a rosa

dos ventos de nosso anemoscópio de forma correta. Se formos usar a localização

80

partindo da posição do Sol, devemos lembrar que este nasce no leste e se põe no oeste,

alinhando assim, nossa rosa dos ventos.

Se o anemoscópio tiver sido construído com o rolamento que sugerimos, que

apresentam pouquíssimo atrito, mesmo ventos muito fracos já serão capazes de defletir

o ponteiro e indicar a sua direção. Outros rolamentos podem ser usados, porém isto

pode influenciar na precisão do aparelho.



como:

- Velocidade.

- Direção do vento.

- Formação dos ventos na atmosfera.



funcionamento do anemômetro.

- O tamanho do leme influencia na qualidade do anemoscópio? Por quê?

- As direções do vento observadas próximo à superfície são as mesmas para regiões

mais altas da atmosfera? Por quê?

- Como a determinação da direção do vento pode nos ajudar a fazer previsão do tempo?

81

10. SUGESTÕES DE LEITURA

Livros:

A APRENDIZAGEM E O ENSINO DE CIÊNCIAS: DO CONHECIMENTO

COTIDIANO AO CONHECIMENTO CIENTÍFICO.

POZO, J. I.; CRESPO, M. A. G. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009.

A NECESSÁRIA RENOVAÇÃO DO ENSINO DE CIÊNCIAS.

CACHAPUZ, A. et al.. São Paulo: Cortez, 2011.

ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DE FÍSICA: UMA NOVA

VISÃO BASEADA NA TEORIA DE VIGOTSKI.

GASPAR, A. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2014.

ENSINO DE CIÊNCIAS: FUNDAMENTOS E MÉTODOS.

DELIZOICOV, D.; ANGOTTI, J. A.; PERNAMBUCO, M. M.. 3 ed. São Paulo:

Cortez, 2009.

Artigos e textos:

APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA: DA VISÃO CLÁSSICA À VISÃO

CRÍTICA.

MOREIRA, M. A. In: V Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa,

Madrid, 2006.

MAPAS CONCEITUAIS E APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA.

MOREIRA, M. A., 2012. Disponível em: <http://moreira.if.ufrgs.br/mapasport.pdf>.

HACIA UM ENFOQUE MÁS CRÍTICO DEL TRABAJO DE LABORATÓRIO.

HODSON, D. Enseñanza de lãs Ciências, v. 12, n. 3, p. 299-313, 1994.


82

REFERÊNCIAS

AMARAL, I. A. Conhecimento formal, experimentação e estudo ambiental. Ciência &

Ensino. Campinas, SP, n. 3, p. 10-15, 1997.

AUSUBEL, D. P. Aquisição e Retenção de Conhecimentos: Uma Perspectiva

Cognitiva. Lisboa: Paralelo, 2003.

CACHAPUZ, A. et al. A necessária renovação do ensino de ciências. São Paulo:

Cortez, 2011.

COLL, C. et al. Os conteúdos na reforma: ensino e aprendizagem de conceitos,

procedimentos e atitudes. Porto Alegre: Artmed, 2000.

HODSON, D. Hacia un Enfoque más Crítico del Trabajo de Laboratório. Enseñanza de

lãs Ciências, v. 12, n. 3, p. 299-313, 1994.

MOREIRA, M. A. Aprendizagem significativa: da visão clássica à visão crítica. In: V

ENCONTRO INTERNACIONAL SOBRE APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA,

Madrid, 2006.

______. Mapas conceituais e aprendizagem significativa, 2012. Disponível em:

<http://moreira.if.ufrgs.br/mapasport.pdf>. Acesso em: 30 Jan. 2016.

______. Teorias de Aprendizagem. São Paulo: E.P.U, 2014.

______. Aprendizagem significativa em mapas conceituais. Textos de Apoio ao

Professor de Física, v.24, n.6, 2013. Disponível em

<www.if.ufrgs.br/public/tapf/v24_n6_moreira_.pdf>. Acesso em: 22 Fev. 2016.

______. Unidades de enseñanza potencialmente significativas – ueps. Aprendizagem

Significativa em Revista, Porto Alegre, v. 1, n. 2, p. 43-63, 2011. Disponível

em:<http://www.if.ufrgs.br/asr/artigos/Artigo_ID10/v1_n2_a2011.pdf>. Acesso em: 30

Jan. 2016.

MOREIRA, M. A.; CABALLERO M. C.; RODRÍGUEZ, M.L. Aprendizagem

significativa: um conceito subjacente. In: ENCUENTRO INTERNACIONAL SOBRE

EL APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO, 5.,1997, Burgos. Atas... Burgos:

Espanha,1997. p.19-44.

SÉRÉ, M. La enseñanza en el laboratorio. ¿Qué podemos aprender en términos de

conocimiento práctico y de actitudes hacia la ciencia? Enseñanza de lãs Ciencias, v.

20, n. 3, p. 357-368, 2002.


http://www.if.ufrgs.br/asr/artigos/Artigo_ID10/v1_n2_a2011.pdf

ATIVIDADES EXPERIMENTAIS EM UNIDADES DE ENSINO ... · 4.2.1 Calor ... Mapa conceitual construído...

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