Área temática: Problem Based Learning

Modalidade: Artigo

CONSTRUÇÃO DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA SOBRE PRODUÇÃO E

CONSUMO RACIONAL DE ENERGIA - Uma proposta baseada em problemas

Janine Ameku Neves¹ e João Ricardo Neves da Silva²

1. Mestranda em Engenharia de Energia – UNIFEI, 2. Professor do Instituto de Física e

Química - UNIFEI

RESUMO

O presente trabalho apresenta uma sequência de aulas com a temática Produção e Consumo de Energia de

uma disciplina obrigatória do curso de Licenciatura em Física na modalidade à Distância fundamentada

na Aprendizagem Baseada em Problema ou Problem Based Learning (PBL). O objetivo da sequência

consistiu na discussão de práticas metodológicas e orientação de futuros professores de Física a

conduzirem aulas a partir de temas controversos e buscar soluções aos problemas propostos através da

construção coletiva. Este método gera desequilíbrios e dúvidas motivadoras que proporcionam pesquisas

interdisciplinares e reflexões sobre aplicabilidade no cotidiano. Entende-se que estas práticas

metodológicas estimulam a autonomia, o pensamento crítico e a reformulação de conceitos anteriores. A

perspectiva do "aprender a aprender" é válida nas interações entre formadores e licenciandos (ensino

superior) no Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) como também na atuação destes nas salas de

aula (ensino médio). Conclui-se que a metodologia exige planejamento é dinâmico colaborativa e

adaptativa.

INTRODUÇÃO

O curso de Licenciatura em Física historicamente enfrenta diversas dificuldades,

entre elas a evasão escolar e desvalorização da carreira, o que corrobora com a crescente

demanda por professores na rede de ensino pública (INEP, 2013). Com o intento de

estender as possibilidades de formação de professores, iniciou-se o processo de criação

de cursos de licenciaturas à distância. A modalidade de licenciaturas à distância

acrescenta ao desafio de formação o rompimento das barreiras geográficas e temporais,

sendo delegado aos alunos a construção do seu aprendizado de forma independente.

Algumas características são bastante próprias da Educação a Distância (EaD)

sendo a principal delas a necessidade de uma auto organização dos estudos por parte do

licenciando, na qual é de fundamental importância a pré disposição do educando

(NEAD, 2014).

O cuidado no planejamento das disciplinas, em especial aquelas voltadas ao

ensino de física, se dá no sentido de aproximar as produções práticas dos estudantes

daquelas que seriam possíveis de serem realizadas em um curso presencial, ou seja, as

atividades elaboradas e solicitadas pelos formadores devem ser planejadas de forma a

instigar no aluno a possibilidade de realmente promover exercício do Ensino de Física.

Neste sentido, a disciplina Prática de Física III ofertada no curso de Licenciatura

em Física à Distância da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) utilizou as

ferramentas disponíveis no Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) TelEduc para

sistematizar mecanismos didáticos metodológicos aos futuros professores de Física.

Todo o conteúdo da disciplina de Prática de Ensino de Física III e as atividades

solicitadas aos licenciandos estão pautadas nos referenciais que versam sobre as

possibilidades formativas da construção e abordagem de Temas Controversos e

Questões Sociocientíficas na formação de futuros professores de ciências.

De modo geral, a proposta CTS chama a atenção para a necessidade de uma

avaliação dos riscos e benefícios associados à aplicação da Ciência e da Tecnologia.

Conforme Santos e Mortimer (2002), os currículos CTS se articulam em torno de temas

científicos ou tecnológicos que são potencialmente problemáticos e controversos do

ponto de vista social. Ainda segundo os autores, no currículo elaborado a partir do

enfoque CTS há um destaque especial para aqueles temas diretamente relacionados com

a Ciência e a Tecnologia que apresentam diferentes opiniões, sendo que muitas vezes

essas estão em campos diametralmente opostos. (SILVA e CARVALHO, 2009, p. 136)

Então, a abordagem de temas controversos, a partir dessa perspectiva, trata de

um conjunto de temas amplos e que despertam a possibilidade de discussão e ensino dos

componentes científicos, sociais, ambientais, entre outros de um determinado assunto.

A ideia principal é que os futuros professores possam construir um conjunto de

conhecimentos amplo e contextualizado das ciências e suas presenças no convívio

social consciente. Estão embutidos a esta perspectiva conceitos educacionais tais como

a Conscientização, Tematização e Contextualização (FREIRE, 1995).

Lopes e Carvalho (2013), ao desenvolverem uma análise da interação dos

professores e alunos em uma situação de tratamento da questão sociocientífica relativa à

energia, relata que:

Ainda ressaltamos o fato de que “essas propostas e os debates em torno dessa

questão ficam restritos, na maioria das vezes, aos meios técnicos e acadêmicos.

Porém, um grande contingente populacional experimenta as decisões tomadas

em torno dela” (SILVA; CARVALHO, 2002, p.244). Neste contexto,

percebemos a necessidade de socializar o conhecimento produzido nesta área, e

o ensino de ciências na escola básica, por meio das práticas dos professores,

mostra-se como um meio propício para estas discussões. (LOPES e

CARVALHO, 2013, p. 213)

Dessa maneira, o trabalho de construção de sequências didáticas balizadas pelas

referências dos temas controversos está ligada a uma concepção de formação de

professores que valoriza e valida o ensino de ciências a partir da exploração de

problemas sociocientíficos reais.

OBJETIVOS E JUSTIFICATIVA

O presente trabalho objetiva propor um conjunto didático fundamentado em

problemas controversos para o eixo temático de “Princípios Conservativos” do Ensino

Médio e discutir ações metodológicas. Segundo a análise feita por Ventura (2005) do

Conteúdo Básico Comum de Física, a importância na definição de leis gerais, como a

Lei da Conservação da Energia, é estabelecer condições universais e aplicáveis que

sustenta e organiza o mundo à nossa volta.

A habilidade em descrever e explicar os fenômenos físicos ligados ao cotidiano

exige o treinamento de competências fundamentais da formação docente como

pesquisar, interpretar, relacionar, argumentar, sistematizar e avaliar. Neste sentido, as

atividades buscaram propor o desenvolvimento das competências e habilidades pautadas

em problemas da temática de Energia refletindo ações mitigadoras para atual situação

de escassez hídrica.

"As atividades se desenvolvem no tempo, ritmo de trabalho e espaço em que

cada participante se localiza, de acordo com um planejamento." (MEZZANI, 2010).

METODOLOGIA

No que se refere à metodologia desenvolvida para este trabalho, a principal

ênfase deve ser posta no processo de ensino da disciplina por meio do AVA Teleduc. A

ordem das aulas e a organização das atividades está pautada nas recomendações

advindas das pesquisas sobre o trabalho com Questões Controversas e Temas

Sociocientíficos no ensino de Ciências. A premissa da observação dos fenômenos mais

simples e construção de modelos explicativos que vão se sofisticando à medida que o

tema vai sendo trabalhado, considera, em muitos casos, o uso de tecnologias.

A abordagem temática sobre questões controversas que envolvem a produção e

o consumo racional de energia elétrica se deu pela seguinte ordem organizativa:

Contextualização do problema

A primeira etapa consistiu no levantamento do conhecimento prévio sobre as

práticas pedagógicas baseadas em abordagens curriculares temáticas. Tal observação

permite que o aluno identifique dificuldades, carências, discrepâncias, de várias ordens,

que serão transformadas em problemas, ou seja, serão problematizadas e passará a ser

referência para as outras etapas do estudo (BERBEL, 1998).

Foi proposta a seguinte questão “O que você entende por um ensino baseado

em uma abordagem temática? Como você compreende que seria o encaminhamento das

atividades em um currículo assim fundamentado?”. Esta atividade foi realizada no

Fórum de Discussão do AVA e tinha como orientação respostas espontâneas e sem

consultas. Dos 12 participantes, aproximadamente 41% não tinha conhecimento sobre

abordagens temática. As demais respostas1 eram embasadas nas disciplinas cursadas

anteriormente ou adquiridas por meio de experiências pessoais.

"Estudamos em Estrutura e Funcionamento de Ensino, os Planos Nacional e

Estadual de Educação. No Estado de Minas, por exemplo, no plano do curso

de física, o assunto energia é tratado como prioridade na formação dos

alunos. Entendo que é mais ou menos nesse caminho ...". (Aluna 1)

Como muitos não eram familiarizados com o assunto, o próximo passo foi

apresentar alguns artigos em que era discutido a ênfase na descrição matemática

criticada por alguns educadores, aspectos factuais desvinculados com um contexto mais

amplo e a consideração de situações concretas vivenciadas pelos estudantes.

Teorização

O desafio do ensino de ciências, particularmente o ensino de física, vai além de

ensinar conceitos e técnicas desvinculados dos processos históricos, filosóficos

políticos, humanísticos, econômicos e sociais. As atividades propostas solicitavam

análise das leituras e discussão do conhecimento científico neutro, impessoal,

pragmático, utilitarista, abstrato, dogmático, objetivo e essencialmente factual. A

1 Os nomes dos alunos foram mantidos em sigilo.

reflexão permitiu uma síntese das propostas de Ciências, Tecnologia e Sociedade (CTS)

e a conclusão de que não se trata apenas de “maquiar currículos” (SANTOS e

MORTIMER, 2002, p.18) com ilustrações do cotidiano conforme pontuou a Aluna 2 na

discussão da formação de cidadãos críticos. Propiciar a educação científica é

instrumentalizar os alunos para tomadas de decisões que envolve a sociedade e

diferentes aspectos da ciência e tecnologia, ou seja, pré requisitos para o exercício pleno

da cidadania.

"Como já atuo como professora de Matemática no Ensino Médio, penso que

(inspirada em minha prática e nas situações que já presenciei) o papel de

todo e qualquer professor é mostrar ao aluno além das fórmulas, algumas

aplicações para o conteúdo, indicando ao mesmo que o que ele aprende na

escola será útil em sua vida. O professor deve mostrar ao aluno que o

estudo, em si, é extremamente importante para que ele possa "sobreviver"

na sociedade em que vivemos, sem sofrer muitas injustiças; para que ele

saiba dialogar, defender suas opiniões e lutar por seus direitos." (Aluna 2)

Segundo Santos (2007) um dos caminhos de efetivar uma educação científica

que auxilie os estudantes a construírem conhecimentos, habilidades e valores

necessários para tomar decisões responsáveis e atuar na solução tem sido a

contextualização do ensino. O autor afirma que a partir de situações problemáticas reais,

busca-se o conhecimento necessário para entendê-las e procurar solucioná-las. A ideia é

problematizar um tema e a partir deste procedimento fazer considerações sobre a forma

como a Física aborda o problema. Isto implica a reorganização da experiência cotidiana

e espontânea e a reflexão crítica e interativa sobre situações reais existenciais.

Hipóteses de solução – Metodologia da Problematização

Considerando a atual escassez hídrica em várias regiões do país, os exemplos

citados pelos alunos nas resenhas e a prioridade do conteúdo programático no currículo

básico comum foi definido o tema de Energia a ser trabalhado em uma sequência de três

aulas (Tabela 1). Nesta metodologia as hipóteses são construídas após o estudo como

fruto da compreensão profunda que se obteve sobre o problema, investigando-o de

todos os ângulos possíveis” (BERBEL, 1998).

Tabela 1 - Plano de aulas de Energia

Materiais e métodos Proposta temática Aula

Balanço energético nacional (BEN, 2013)

Disponível em:

https://ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio_Final_BEN_2014.pdf

Matriz energética 1

Vídeos da Agência Nacional das Águas (ANA)

Disponível em:

http://www2.ana.gov.br/Paginas/imprensa/Video.aspx?id_video=83

Reportagens (Carta na Escola)

Disponível em: http://www.cartanaescola.com.br/single/show/447

Contextualizando o

progresso 2 Música Sobradinho (Sá e Guarabyra)

Disponível em:

https://www.youtube.com/watch?v=WUi38wsiAdQ

Habilidades de interpretação textual e utilização de fórmulas Cálculo da conta de

luz 3

A aula 1 objetivava a contextualização da problemática escolhida e apresentação

de diagnósticos da matriz energética brasileira (BEN, 2013) e a relação com o

planejamento dos múltiplos usos dos recursos hídricos na escala de bacia hidrográfica.

A discussão da matriz energética brasileira, fontes de energia renovável e não renovável

e educação ambiental são assuntos comumente abordados por professores de Geografia

ou projetos extracurriculares como comenta a Aluna 1"Aqui também temos a Usina do

Funil, que desenvolve alguns projetos em escolas, de preservação nas nascentes de rios e de

limpeza de plantas aquáticas, que se proliferam devido ao excesso de esgoto das águas" (Aluna

1). Porém, a temática estende-se no entendimento das unidades de medidas, por

exemplo, quilowatt-hora (kWh), mega joule (MJ) e leitura de escalas (mapa de uma

bacia hidrográfica) que exigem habilidades e competências as quais os professores de

Física estão aptos a realizarem. A interpretação de gráficos, dados estatísticos e

transformações na base 10, por exemplo, são descritores exigidos pelo Currículo Básico

Comum (CBC). Neste momento foi solicitado uma pesquisa sobre os projetos

desenvolvidos na cidade de cada aluno com relação aos recursos hídricos e formas de

planejamento e conservação de energia (preferencialmente o Plano diretor municipal) e

uma análise crítica pontuando o que concorda e discorda.

"O foco do Centro de Desenvolvimento Tecnológico de Energia (CDTE) é

desenvolver programas de tecnológicos, equipamentos e sistemas de

geração de energia e potência, com ênfase em processos ambientalmente

sustentáveis e no uso de fontes energéticas renováveis. O CDTE conta com

as parcerias da Vale Soluções em Energia (VSE), do Instituto Tecnológico

da Aeronáutica (ITA) e da Escola de Engenharia da Universidade de São

Paulo (USP), campus de São Carlos" (Aluno 3).

"No Plano diretor da cidade de Borda da Mata, onde resido, além das

definições sobre preservação dos recursos hídricos, é estabelecido que as

bacias hidrográficas dos cursos d’água que se constituem em mananciais de

abastecimento, atuais e potenciais, devam ser monitoradas para que se

possa ter um controle do uso da água em todo o Município, evitando a

deterioração do nível de qualidade e quantidade de água a ser distribuída,

através de extração descontrolada de bens naturais, contaminações por

produtos tóxicos, dejetos humanos, processos erosivos ou similares" (Aluna

2).

Além de refletir as diferentes realidades locais, a pesquisa oportunizou conhecer

o que existe, o que está sendo feito e discutido o que ainda pode se fazer, visto que

muitas das políticas públicas são decididas em assembleias populares e audiências

públicas como apresentado nas seguintes falas:

"Diante disso, quero ressaltar a escola Raul Soares onde trabalho, por ter

realizado a primeira audiência pública que teve como tema a água, onde foi

proporcionado aos alunos e comunidade escolar discutir sobre algumas

ações educativas do uso consciente da água e o combate ao desperdício por

meio da aplicação de multas" (Aluna 1).

"A Cidade de Taboão utiliza-se somente da energia da rede de distribuição

da Eletropaulo e CPFL que é produzida principalmente através de usina

Hidrelétrica, porém sabemos que nos períodos de secas também são

produzidas e distribuídas pelas concessionárias energias de outras formas.

Na praça principal da cidade tem somente um gerador de energia a diesel

para abastecer os semáforos nos casos de falta de energia que é recorrente

principalmente nos casos de chuvas fortes, o que esta longe de ser uma

política de uso e aproveitamento e proteção dos recursos e manutenção de

opções do formas de geração de energia. Não concordo com esta falta de

política e programas relacionado a produção de energia, o que torna a

cidade extremante dependente dos fornecimento pelas concessionárias e não

coopera com a proteção dos recursos hídricos que bem sabemos não

pertence unicamente a cidade, e sim um bem de todos" (Aluna 4).

A segunda aula teve como propósito a compreensão das origens da escassez

hídrica direcionando o estudo para uma abordagem histórica da interação entre

sociedade e meio ambiente bem como seus reflexos no planejamento urbano. Foi

postado um modelo de slides onde foram discutidos o uso de abordagens alternativas,

por exemplo, a música, applets, além da estrutura e estética de apresentação de aulas

com o apoio do recurso áudio visual (multimídia) no exemplo de estudo dos tipos de

energias envolvidas em uma Usina Hidrelétrica e a lei da conservação (Figura 1).

Figura 1- Slide da proposta de aula "Na ponta do lápis" do plano de aulas de energia e lei da conservação.

Os alunos foram questionados quanto a utilização da metodologia da

problematização nas salas de aula e as respostas descreveram análises críticas e

ponderações pertinentes à proposta, como pontua as Alunas 4 e 1.

"Para despertar a conscientização energia, poderemos desenvolver uma

aula sobre o tema onde poderemos discorrer sobre: a produção de energia,

fontes renováveis e não renováveis, proteção das fontes produtoras de

energia, consumo consciente, indústria com produtos com inovação nos

consumos de energia conscientização sobre fontes de energias renováveis

que embora já existe muitos estudos muitas cidades ainda não tem acesso,

ou grandes dificuldades para implantar proteção e renovação do meio

ambiente; Desta forma estaríamos formando cidadãos mais consciente, no

sentido mais amplo do assunto, promovendo a reflexão de que toda

produção de energia seja ela qual tipo for, renovável ou não renovável,

além do custo altíssimo de produção e distribuição, ela sempre agredira a

natureza mesmo que com prejuízos secundários" (Aluna 4).

"Entendo que quando trabalhamos com temas CTSA, sejam eles

controversos ou não, precisamos fazer que os alunos pensem e se

posicionem na sociedade em que vivem. Para o Plano Diretor do Município

seria interessante separar os textos que abordam questões de água,

saneamento, energia etc; e fazê-los refletir. Será que as cláusulas do Plano

Diretor estão sendo cumpridas? Será que as medidas propostas são

suficientes? Será que o município investe na preservação no meio ambiente,

na preservação dos rios, no inventivo da produção de energia limpa, etc.?

Será que existe alguma fiscalização?" (Aluna 1).

Ao definir de que forma seriam trabalhados os assuntos anteriormente descritos,

comumente pensa-se no papel executivo do governo e da sociedade fiscalizadora do

cumprimento de leis. As responsabilidades quanto cidadãos na atuação real são

praticamente isentadas muitas vezes pelo fato da educação científica estar desvinculada

com a realidade. Foram levantadas no Fórum de Discussões práticas de economias

domésticas acessíveis à todos, conforme enumera o Aluno 6.

". Não demorar no chuveiro e desligar a torneira enquanto se ensaboa;

. Nos dias quentes, deixar a chave do chuveiro na posição verão;

. Apagar a luz ao deixar algum cômodo de sua residência;

. Não dormir com televisão ligada;

. Não forrar as prateleiras da geladeira e não colocar roupas para secar

atrás do equipamento. Essas ações fazem o aparelho consumir mais energia

elétrica;

. Não vale a pena desligar a geladeira como forma de economizar energia,

pois esse eletrodoméstico leva aproximadamente 10 horas para perder a

refrigeração interna depois de desligada. Na hora em que for ligada

novamente vai funcionar até resfriar por completo e, por isso, a energia que

foi poupada durante o tempo em que ficou desligada não será compensada.

Desligar a geladeira só é interessante quando o período sem uso for longo;

. Aproveitar, ao máximo, o calor do sol para secagem das roupas para

reduzir uso da secadora" (Aluno 5).

Aplicação à realidade

A terceira e última aula da sequência de Energia teve a intenção de consolidar o

estudo e as reflexões realizadas ao longo das atividades propostas. A preparação desta

aula foi pensada na aplicabilidade em sala de aula e no cotidiano. Dentre os materiais

disponibilizados foi apresentada a cartilha da Agência Nacional de Energia Elétrica

(ANEEL), responsável pelo cálculo das tarifas de energia de todas as distribuidoras do

país, que esclarece as principais dúvidas quanto os cálculos da conta de luz disponível

em:<http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=93&idPerfil=4&idiomaAtual=0>.

O trabalho final propunha um levantamento de dados referentes ao uso da

energia elétrica com o seguinte roteiro:

1. Quantidade de pessoas que utilizam a energia elétrica residencial;

2. Levantamento e listagem dos equipamentos eletrodomésticos, sua potência e horas de

uso;

3. Retirar da fatura mensal o valor do custo da tarifa doméstica e o nome da

concessionária;

4. Preencher a Tabela 2:

Tabela 2 - Tabela de preenchimento da atividade Na ponta do lápis

Eletrodoméstico Horas de uso (h) Potência (W) kwh/mês Custo (R$)

5. Calcule o consumo médio de energia elétrica de sua residência. Apresente as

equações utilizadas para o cálculo do consumo médioe as resoluções;

6. O somatório confere com o valor cobrado na conta? Por quê?

Os cálculos foram realizados corretamente pela turma e os comentários na

última questão revelou percepção dos conceitos envolvidos e análises coerentes.

"Não confere. Existem variações de consumo. Aparelhos que ficam ligados

stand by, alguns não foram relacionados.(...) No final da conta é acrescido

taxa de iluminação pública. Ocorrem perdas de energia que não são

calculadas. São utilizados alguns aparelhos de forma esporádica que não

foram relacionados: batedeira, ventilador, sanduicheira, secador de cabelo

etc" (Aluna 1).

Calcular os pagamentos dos consumidores pela energia elétrica e relacionar com

as decisões de consumo põe em prática a metodologia da problematização como forma

de buscar soluções para um propósito maior que é conscientizar o licenciando

preparando-o para atuar intencionalmente na transformação. “Do meio observaram os

problemas e para o meio levarão uma resposta de seus estudos visando transformá-lo

em algum grau” (BERBEL, 1996 apud BERBEL, 1998).

ANÁLISE E DISCUSSÃO

A integração das ações de pensar, administrar e organizar materiais para o

processo de ensino aprendizagem direcionou uma organização curricular pautada na

colaboração e interação entre formadores e licenciandos. Os problemas são apontados

no decorrer das questões de estudo sendo observada sob diferentes perspectivas da

mesma realidade dinâmica e complexa. “No entanto, ao mesmo tempo são buscadas as

percepções ou representações de pessoas que vivem o problema ou convivem com

situações em que está presente...” (BERBEL, 1998).

A construção coletiva do saber é julgada individualmente fundamentada nas

relações sóciocientíficas, políticas, éticas, históricas, filosóficas, econômicas e morais.

Os Fóruns de Discussão apresentaram discussões pontuais do plano diretor do

município de cada participante, economias domésticas e ações práticas de

conscientização ambiental na sala de aula. As distintas realidades locais e regionais

motivou interações e arguições entre alunos, tutores e professores que contribuíram na

condução das aulas seguintes.

Porém, ressalta-se que não há controle total dos resultados em termos de

conhecimentos exceto a vivência das atividades nas etapas do processo. Conforme

afirma Mezzari (2010) "nem sempre o ensino precisa estar centrado na figura do

professor, mas pode ser um processo realizado em conjunto, com a cooperação e a

participação mútua entre estudantes e educadores".

CONCLUSÃO

A análise dos trabalhos postados no Portfólio, dos comentários realizados nos

Fóruns de Discussão e resenhas entregues permitiram aos formadores acompanhar a

dinâmica da mudança ou complementação das concepções prévias. Foram construídos

indicadores qualitativos e quantitativos que auxiliaram as tomadas de decisões e

planejamento estratégico (MEZZARI, 2010).

O processo de observar a realidade e a discussão coletiva sobre os dados

levantados cumpriu com a mobilização do potencial social, político e ético dos alunos,

que estudam cientificamente para agirem politicamente como agentes sociais que

participam da construção da história de seu tempo, mesmo que em pequena dimensão”

(BERBEL, 1998).

Neste sentido, conclui-se que o processo de ensino aprendizagem baseada em

problemas no AVA constitui uma ferramenta potencialmente útil, pedagogicamente

adequada e significativa para a formação do futuro professor. O problema é uma

ferramenta de motivação do resgate aos conhecimentos arquivados na memória, visa

instigar dúvidas científicas, integrar conhecimentos interdisciplinares e dirigir o estudo

(MEZZARI, 2010).

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