1- Professor estadual, do quadro próprio do magistério(QPM), habilitado em Física e em Matemática, Especialista em Física e Ensino da Matemática .E-mail:afudal@hotmail.com

2- Professor Orientador: Graduado em Engenharia Cívil. Mestrado em Educação e Ciência pela Universidade Federal de Santa Catarina. E-mail:ajcamargo@uepg.br

PRODUÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO EM FÍSICA, VISANDO A UMA MELHOR APREENSÃO DOS CONTEÚDOS

Alois Fudal1

Antonio José Camargo2

RESUMO Este estudo investigou a viabilidade ou não da confecção e uso de atividades práticas em sala de aula. O Ensino da Física, na maioria das escolas ainda acontece de maneira descontextualizada, pois percebe-se professores mais preocupados em repassar grandes quantidades de conteúdos que enfatizam a Resolução de Problemas em situações matemáticas. Para tanto, foi proposto um trabalho para desenvolver atividades experimentais de Física na 2ª Série do Ensino Médio (2013), no Colégio Estadual São Cristóvão, no município de União da Vitória no estado do Paraná, com a intenção de mudar as práticas pedagógicas desenvolvidas em sala de aula e melhorar a aprendizagem dos conteúdos de termodinâmica. Foram construídos experimentos com os discentes, utilizando materiais de baixo custo, confeccionados em sala de aula, em grupos de cinco alunos e com apoio do professor da disciplina de Física. Para tanto a produção de materiais didáticos, explorou ao máximo a física presente, que proporcionou uma aprendizagem significativa do conhecimento e a visualização de um universo que até então era desconhecido. Despertar o interesse dos educandos para a observação do cotidiano e explicá-lo através de atividades experimentais tornam a Física atraente melhorando o rendimento na disciplina.

Palavras-chave: Ensino de Física. Atividade Experimental. Material Didático de Física. Aprendizagem Significativa.

INTRODUÇÃO

O Ensino de Física na maioria das escolas brasileiras, do ponto de vista

histórico durante muitos anos acontece sob a orientação de livros didáticos,

prevalecendo muito o formalismo científico, com ênfase em problemas e cálculos. A

Física, por natureza é uma Ciência experimental, onde o conhecimento científico

pode ser comprovado com experimentos.

Na maioria dos livros didáticos, as atividades práticas estão colocadas no final

dos capítulos, de forma que não é dada muita importância a sua realização,

totalmente desvinculada do conteúdo. Também os laboratórios de Ciências das

escolas encontram-se abandonados, sem manutenção, devido a pouca vontade

política em nosso país em fornecer para as escolas, materiais de laboratório de boa

qualidade e capacitação para os professores. Outro fator que contribui para a pouca

frequência de atividades experimentais é a falta de empenho dos docentes em

apoiar a aprendizagem de conceitos, na execução destas. Sendo assim, uma prática

pedagógica com a utilização de experimentos dificilmente acontece no decorrer das

aulas.

Isto posto surge a seguinte questão: a confecção e utilização de

experimentos pelos discentes em sala de aula, melhora a compreensão dos

conceitos da Física?

Para responder a essa indagação proporcionamos aos alunos da 2ª Série do

Ensino Médio, atividades experimentais e confecção de kits experimentais visando à

melhoria do Ensino de Física. Os alunos chegam à escola, trazendo conceitos e

compreensões do ambiente em que vivem, pois suas mentes já construíram

conhecimentos sobre os diversos fenômenos físicos do meio em que estão

inseridos. Assim este conjunto de informações trazidas por eles, foram trabalhadas

de forma questionadora, proporcionando a organização do conhecimento em um

outro patamar. Desta maneira todo o conhecimento construído de forma intuitiva

deve ser comprovado experimentalmente, visando uma aproximação com o

produzido pela comunidade científica. Sabemos de antemão que os aprendizes

nutrem relevante interesse por atividades experimentais, fator esse que colabora

significativamente com nossa tarefa. Ao enfatizar o tema calor, partimos do problema

a ser estudado, levantando hipóteses e testando-as com a construção de

experimentos. Ao comprovarmos um conceito contribuímos para a apreensão deste

dentro do paradigma que abrange. A não comprovação, ou seja, a contra prova,

implica em explorarmos novos caminhos que visem uma explicação galgada numa

forma diferenciada de ver o mundo, um novo paradigma.

Novas explicações, novos modelos enfim, a substituição de teorias, é um

acontecimento mais frequente do que imaginamos. A Ciência não está pronta e sim

em permanente construção, abarcando novas interpretações.

Os experimentos realizados comprovam uma teoria científica aceita pela

comunidade científica contemporânea ou suscitam novos questionamentos,

atividade essencial para a construção do conhecimento.

DESENVOLVIMENTO

As dificuldades na aprendizagem da Física no Ensino Médio, não são

recentes e vem sendo discutidas há vários anos. Muitas pesquisas são

desenvolvidas, mas não se conseguiu ainda atingir a maioria das escolas. É um

conjunto de fatores que dificultam na obtenção de resultados significativos no Ensino

desta disciplina. Na maioria das vezes, às dificuldades na abstração dos conceitos

físicos e as concepções espontâneas de certa forma dificultam o entendimento do

conceito elaborado junto a comunidade científica. Os adquiridos pelos estudantes

diferem muito das concepções científicas e são muito sólidos e por mais que eles

aprendam o correto em relação a determinado fato, voltam a retomá-lo em

momentos futuros de sua vida, prevalecendo sempre esses valores sobre os

conceitos científicos. Estes formados pelo senso comum, em que o aluno está

imerso, são muito fortes e prevalecem no ensino tradicional e mesmo testando com

experimentos que conflitem com suas ideias, essas concepções dificilmente são

superadas.

De acordo com as Diretrizes Curriculares da Educação Básica de Física,

entende-se que:

[...] o professor abordará os modelos científicos em suas possibilidades e limitações, de modo a extrapolar o senso comum e rejeitar o argumento de que para aprender Física o pré-requisito é saber Matemática. (PARANÁ, 2008, p. 66)

Este trabalho teve por objetivo utilizar atividades de experimentação como

estratégia de Ensino de Física, para alunos do Ensino Médio, visando melhorar a

aprendizagem significativa de conteúdos em Calorimetria.

Muitas pesquisas mostram essas dificuldades nesta área que já estão sendo

estudadas a décadas, muitas propostas têm sido elaboradas, com o objetivo de

sanar essas dificuldades de aprendizagem, pois muitos professores não conseguem

desenvolver atividades experimentais devido a formação precária, falta de

motivação própria para mudar suas práticas de sala de aula, sendo que a maioria

das escolas não dispõem de laboratórios e equipamentos para a realização de

atividades práticas, como Delizoicov e Angotti propõem:

Considera-se mais conveniente um trabalho experimental que dê margem á discussão e interpretação de resultados obtidos (quaisquer que tenham sido), com o professor atuando no sentido de apresentar e desenvolver conceitos, leis e teorias envolvidos na experimentação. (DELIZOICOV E ANGOTTI, 2000, p. 22)

Os Parâmetros Curriculares Nacionais (1998) ressaltam a importância da

realização de atividades práticas e que não se limitem somente ao uso de

equipamentos fora do contexto experimental. As atividades experimentais contém

um problema a ser estudado sendo o professor, o orientador para que os

estudantes elaborem hipóteses, testem, observem os resultados e façam uma

discussão desses resultados, construindo os conceitos significativamente,

garantindo assim a apreensão do conhecimento com certa profundidade, de maneira

não superficial e banalizada, buscando sempre situações de equilíbrio que visem

cumprir um mínimo da proposta. Referenciando-se em Delizoicov e Angotti,

entendemos que:

Desta forma, o professor será um orientador crítico da aprendizagem, distanciando-se de uma postura autoritária e dogmática no ensino e possibilitando que os alunos venham a ter uma visão mais adequada do trabalho em Ciências. Se esta perspectiva de atividade experimental não for contemplada, será inevitável que se resuma à simples execução de “receitas” e à comprovação da “verdade” daquilo que repousa nos livros didáticos. (DELIZOICOV E ANGOTTI, 2000, p. 22)

O uso de atividades experimentais como práticas pedagógicas não foram

exploradas somente para provar aos alunos teorias e leis, mas sem que constituam

um momento rico no ensino-aprendizagem de Física, articulado com a evolução

histórica e com conteúdo, formando cidadãos críticos e transformadores da

sociedade. Frente a um mundo cheio de desafios e estímulos, muitas vezes o

conhecimento adquirido em aulas tradicionais, que não estabelecem relações com o

mundo real, geralmente estão vinculadas ao mundo escolar sendo consideradas

desnecessárias pelos educandos. Por isso, devemos sempre buscar o melhor em

nossas práticas, buscando novas ou melhores metodologias para trabalhar os

conteúdos em sala de aula, sempre visando a mudança da postura desgastada, por

melhores propostas metodológicas, colocando em prática um ensino ao alcance de

todos.

Historicamente, a teoria do calor era entendida como um fluído, denominado

calórico, verificando-se a permanência deste paradigma por muitos anos, só

superado com a substituição do entendimento atual do conceito de calor. Entender

alguns processos ou equipamentos tecnológicos contemporâneos, muitas vezes

implica em correlacionar o funcionamento destes com a física presente aprendida na

escola. Delizoicov e Angotti enfatizam:

As Ciências Naturais, e a Física em particular, enquanto áreas de conhecimento construídas, têm uma história e uma estrutura que, uma vez aprendidas, permitem uma compreensão da natureza e dos processos tecnológicos que permeiam a sociedade. Qualquer cidadão que detenha um mínimo de conhecimento científico pode ter condições de utilizá-lo para as suas interpretações de situações de relevância social, reais, concretas e

vividas, bem como aplica-lo nessas e em outras situações. (DELIZOICOV E ANGOTTI, 1992, p.17)

Atualmente um estudante precisa em seu dia-a-dia de respostas e resultados

imediatos, e muitas vezes, sem dar importância a verificação histórica e prática de

como funciona a teoria.

A passagem pelos estágios de aprendizagem sempre acontecem, nos

diferentes indivíduos, e as concepções espontâneas, ou pré-concepções, fazem

parte destas etapas do desenvolvimento. A evolução na forma de ler a realidade é

que vai alterando-se e ganhando abstrações e complexidade.

Portanto, concepções alternativas e pré-conceitos podem ser tidos como parte

da aprendizagem e da evolução dos conceitos. Na Ciência de modo semelhante às

teorias também se alternam e evoluem, admitindo que o ser humano e a Ciência

seguem em direção à verdade e que a Ciência fundada na razão é um caminho

viável e promissor, como enfatiza Kuhn:

E quando isto ocorre – isto é, quando os membros da profissão não podem mais esquivar-se das anomalias que subvertem a tradição existente da prática científica – então começam as investigações extraordinárias que finalmente conduzem a profissão a um novo conjunto de compromissos, a uma nova base para a prática da ciência. Os episódios extraordinários nos quais ocorre essa alteração de compromissos profissionais são denominados, neste ensaio, de revoluções científicas. Elas são os complementos desintegradores da tradição à atividade da ciência normal, ligada a tradição. (KUHN, 1962, p. 24)

No entanto, entendemos que a Ciência não tem só uma evolução linear, onde

a teoria atual apoia-se na sua antecessora, construindo algo mais completo. Existe

também a possibilidade e ela não é tão rara: da teoria atual contrariar totalmente a

sua antecessora, contrapondo-se, envolvendo um conflito entre o novo e o velho,

sendo que a concepção mais atualizada responde melhor aos questionamentos da

comunidade científica.

Quando os alunos chegam à escola, trazem muitas compreensões do

ambiente em que estão inseridos. Suas mentes já construíram conhecimentos sobre

os diversos fenômenos físicos, do meio em que vivem e da troca de informações

com diversas pessoas, sendo que este conjunto de informações e vivências trazidas

por eles, devem ser trabalhadas de forma que venham a ser organizadas para

transformar-se em aprendizagem significativa e que não ocorra um choque com o

conhecimento científico produzido na academia. Desestabilizar procurando a

acomodação em um outro patamar de entendimento é uma prática desafiadora no

ensino das Ciências Naturais. As atividades experimentais devem despertar nos

discentes um grande interesse em situações de investigação, constituindo

momentos de grande valia no processo de ensino-aprendizagem, reportando-se às

Diretrizes Curriculares da Educação Básica de Física:

Ao adotar a experimentação e propor atividades experimentais, o professor, mais do que explicar um fenômeno físico, deve assumir uma postura questionadora de quem lança dúvidas para o aluno e permite que ele explicite suas ideias, as quais, por sua vez, serão problematizadas pelo professor. (PARANÁ, 2008, p. 73)

O trabalho experimental deve proporcionar momentos que provoquem

discussão de resultados obtidos, sendo o docente responsável por mediar e

desenvolver conceitos, permitindo a generalização e a adoção de um novo

paradigma, determinando uma forma diferente de olhar o mundo.

Assim, a atividade experimental pode ser uma possibilidade interessante para

a realização da mudança de paradigma. A utilização do experimento permite um

ingresso mais consistente na nova visão de mundo apresentada. Por isso, os

professores são profissionais essenciais para os processos de mudanças da

sociedade. A visão que estes tem sobre Ciência, implica na forma que abordam o

conhecimento ou desenvolvem o seu trabalho docente. A partir disso entende-se

que o conhecimento não é estanque, mas sim o produto do esforço de gerações, e

que essa apropriação tem relação com a sociedade e a forma com que o educando

se insere nela.

A literatura nacional com relação ao uso de atividades experimentais como

estratégia de Ensino da Física em sala de aula é bem recente, no entanto

entendemos que é uma prática com grande potencial para uma aprendizagem

significativa. Muitas propostas que encontramos a respeito de experimentação são

bem diversas, uma vez que essas atividades podem apresentar vários aspectos em

seus contextos.

O uso de experimentos como estratégias de ensino podem envolver

atividades que só comprovem leis e teorias ou situações em que se possibilitem

fazer reflexão e rever conceitos abordados com outras ideias a respeito. Existem

muitos estudiosos que se destacam no uso da experimentação, entre eles citamos

Axt (1991), o qual enfatiza que a atividade experimental não seja meramente

verificatória, mas sim momento de confrontação de hipóteses e a validade dessas.

Já Santos (1988) propõe atividades experimentais para serem desenvolvidas com

material alternativo, em qualquer escola, com fácil compreensão do fenômeno

estudado.

A unidade didática proposta neste trabalho, é composta de 6 atividades

práticas, dentro da temática Calorimetria, relacionadas com o cotidiano do aluno e

de acordo com as Diretrizes Curriculares Estaduais (2008). Para o desenvolvimento

das atividades como orienta Delizoicow (1992, p. 29) "utilizamos de três momentos

pedagógicos: a problematização inicial, a organização do conhecimento e aplicação

do conhecimento". Durante a problematização inicial foram trabalhadas questões

propostas para discussões e também surgiram questões formuladas pelos alunos.

Na organização do conhecimento, foi trabalhado um texto com o conteúdo

específico previamente preparado pelo professor, que se desenvolveram discussões

em torno do assunto estudado. No momento da aplicação do conhecimento como

sugestão de atividades foram confeccionados os experimentos, realizadas as

atividades práticas e retomadas as questões para concluir justificando as respostas

das questões iniciais.

As atividades propostas foram realizadas com os estudantes da 2ª série do

Ensino Médio em sala de aula, no período e turno letivo, organizados em grupos de

cinco alunos, com material impresso para a leitura e questões para discussões que

contempla assim o tema e materiais para a confecção dos kits experimentais para

verificar e auxiliar no entendimento dos conceitos estudados e confecção de um

relatório no final de cada atividade prática.

ATIVIDADE 1

As sensações de quente ou de frio são percebidas pelo ser humano e pela

maioria dos animais através do tato. As variações da temperatura que nos sentimos,

ocorre devido ao calor uma forma de energia, que se transfere do corpo com maior

temperatura para o com menor temperatura, geralmente ocorrendo o equilíbrio

térmico. Para melhorarmos ou diminuirmos essa troca de energia térmica em

trânsito, é necessário utilizar mecanismos de controle e de avaliação de

temperatura. Na natureza, os animais e os vegetais fazem o controle natural dela

com mecanismos reguladores, pois uma leve variação em nosso corpo já é um

alerta de que a nossa saúde não está boa.

No decorrer de sua evolução o homem desenvolveu formas de controle da

mesma. Algumas formas empíricas e eficientes, outras mais técnicas e eficientes

contemplando a utilização de termômetros.

O controle natural, só ocorre em organismos vivos. Já nos sistemas

construídos pelo homem são utilizados reguladores de temperatura.

- Todos nós percebemos que em dias muito quentes, nós produzimos suor

que ao evaporar, resfria o nosso corpo. Por que isso ocorre?

- Você já pensou qual a função térmica dos pelos em muitos animais, das

penas nas aves e do vestuário em nosso corpo?

- Qual o valor da temperatura de ebulição da água em nossa cidade?

- Qual é a temperatura, que não nos permite sentir calor e nem o frio?

- Em dias frios o nosso organismo acelera a queima de energia disponível em

nosso corpo, se comparada com a mesma atividade realizada em um dia quente.

Por quê?

- Por que a água cozinha o pastel e o óleo frita o pastel?

- Como os nossos antepassados avaliavam a temperatura de um doente e

como é feita a essa avaliação hoje?

- Explique por que os alimentos são cozidos antes em uma panela de pressão

do que numa panela comum?

- Qual é a temperatura normal do nosso corpo?

A avaliação da temperatura de um sistema feito através do nosso tato nos dá

apenas uma ideia aproximada, um valor qualitativo. Para fazermos uma avaliação

quantitativa de um sistema a nível microscópico precisamos utilizar um aparelho

chamado termômetro. No mercado encontramos uma vasta quantidade de tipos,

desde o mais rudimentar, como o clínico ao mais moderno como o lazer.

Como forma de organizar o conhecimento foi proposto aos alunos a

confecção de um termômetro rudimentar, utilizando um frasco de vidro com tampa

de borracha, um tubo de tinta de caneta usada e água colorida.

Nesta atividade, durante a problematização inicial, foram verificadas respostas

para as questões, utilizando do “senso comum” como cita Delizoicov/Angotti (1992,

p.29). “As noções poderão ou não estar de acordo com as teorias e as explicações

da Física, representando o que se tem chamado de “concepções alternativas” ou

"conceitos espontâneos” dos alunos.

Figura 1 - Experimento 1 Fonte: Fudal, 2013

Durante a realização da atividade prática da confecção de um termômetro

rudimentar pelos grupos de alunos, percebeu-se a falta de domínio ou técnica de

trabalhar com atividades práticas, na confecção do experimento. Após a montagem

do kit experimental por todos eles foi realizada a atividade para a verificação do

funcionamento de um termômetro e como poderia ser feita a graduação com uma

escala. Também foram retomadas as questões iniciais, oportunizando ao estudante

depois de ter verificado na prática, mudar suas concepções prévias ao experimento

que possuíam sobre o tema após a realização da prática, possibilitando a construção

de um conhecimento a partir de conceitos cientificamente construídos pela ciência e

comprovados com o experimento por eles confeccionados.

TRANSMISSÕES DO CALOR

O calor é uma forma de energia em movimento que se transfere do corpo com

maior temperatura, para o de menor temperatura, assim como a água se movimenta

em um dia chuvoso até que ocorra o equilíbrio.

Em nosso cotidiano encontramos bons e maus materiais condutores de calor.

Nesta unidade de trabalho abordamos questões sobre as formas de transmissão de

calor que são: por condução, por convecção e por irradiação.

A transmissão do calor nas suas diversas formas é desconhecida pela maioria

das pessoas, bem como as suas aplicações.

2- CONDUÇÃO DO CALOR

A propagação do calor por condução, sempre ocorre por um processo natural

e espontâneo, passando de molécula para molécula, da região do sistema ou corpo

de maior temperatura para o de menor temperatura, até ocorrer o equilíbrio térmico.

- Por que ao tocarmos com a mão na parte metálica da carteira temos a

sensação de frio em relação à parte de madeira?

Nesta atividade os alunos foram organizados em grupos de 5 alunos, foi feita

a leitura da atividade e das questões da problematização inicial, visando a ligação

desse conteúdo com situações reais que os mesmos presenciam, mas que ainda

desconhecem as explicações científicas, surgiram respostas espontâneas. Com o

material disponibilizado a cada grupo, todos foram orientados a confeccionar um kit

experimental para verificar a propagação do calor por condução, utilizando os

seguintes materiais: pedaços de arame de 2mm de ferro, de alumínio e de cobre.

Após todos confeccionarem um conjunto com os três fios metálicos, em uma das

extremidades foram fixadas missangas com parafina de vela. Depois de

confeccionarem seu experimento, utilizando a vela acesa como fonte térmica foi

aquecido a extremidade do conjunto dos fios e verificou-se que as missangas foram

caindo, podendo ser verificada a propagação do calor por condução.

Figura 2 – Atividade experimental 2 Fonte: Fudal, 2013

Após a realização da atividade prática foram retomadas as questões iniciais

e construídas respostas para a problematização inicial a partir das observações

feitas pelos alunos e dos conceitos produzidos pela ciência.

3 - CONVECÇÃO DO CALOR

A transmissão do calor por convecção ocorre quando as moléculas do meio

material se deslocam. Este processo de propagação do calor ocorre nas

substâncias líquidas ou gases, isto é, nos fluídos.

Quando a molécula do fluído recebe energia térmica ela fica maior, diminui a

densidade, sofre um empuxo e sobe, então, as moléculas mais frias por gravidade

descem, formando as correntes de convecção.

- Como ocorre o resfriamento de alimentos dentro do refrigerador?

- Por que o congelador da geladeira está localizado na parte superior?

- Por que as chaminés das indústrias e dos fogões a lenha das casas são

altos?

- Como ocorre o aquecimento da água nos aquecedores solares e nas

serpentinas de fogões a lenha?

- Em um país onde o frio predomina durante o ano todo, para obter um bom

aproveitamento do calor gerado pelo ar condicionado em um cômodo da casa, ele

deve ser instalado na parte superior ou inferior da parede da casa? Por quê?

Para a realização desta atividade foi proposta aos alunos a confecção de um

abajur giratório. Os grupos trabalharam com empenho na atividade da confecção do

experimento. Todos confeccionaram um experimento que auxiliou muito no

entendimento da propagação do calor por convecção.

Figura 3 - kit experimental 3 Fonte: Fudal, 2013

Foi observado que os discentes demonstram mais interesse pelo assunto

estudado, quando possibilitamos uma atividade prática na organização do

conhecimento, onde pudemos registrar um relato de uma aluna “Meu pai construiu

um sistema para aquecer água para o chuveiro de casa, captando o calor do Sol e

funciona bem”. São estes trabalhos que ajudam os estudantes a compreender a

Física estudada em sala de aula, quando fazemos ligação do conteúdo com

situações reais que eles conhecem.

4 – IRRADIAÇÃO DO CALOR

O tempo gasto pela luz solar para chegar até a Terra é em torno de 500s.

Esta distância que a luz percorre, é em uma região do espaço vazio, denominado

vácuo. A energia radiante proveniente do Sol tem no seu espectro diversas

frequências, sendo uma pequena parte detectada pela visão humana que é a luz. As

ondas infravermelhas, com frequências menores que a luz visível, são responsáveis

pelo transporte do calor por irradiação e as ondas ultravioletas possuem frequência

um pouco acima da luz visível. Os corpos na cor preta são radiadores e irradiadores

de energia.

- Por que os radiadores dos automóveis e das geladeiras são pintados na cor

preta?

- Por que os painéis solares, utilizados para o aquecimento de água são

pintados na cor preta e são cobertos com acrílico ou vidro transparentes?

A confecção desta atividade foi rápida e auxiliou muito no entendimento desta

forma de propagação do calor. Esta foi confeccionada com duas latas, uma na cor

branca, outra na preta e dois termômetros. Inicialmente foi introduzido um

termômetro em cada uma das latas e verificada a temperatura.

A seguir posicionamos estas entre uma lâmpada de 100 W a uns 5 cm de

distância e após passados 15 min verificou-se que a temperatura atingiu o valor

máximo. Após realizada esta atividade experimental e ao serem analisados os

valores das variações de temperatura entre o corpo negro e o branco, verificou-se

uma diferença de 24 °C entre as duas temperaturas máximas atingidas.

Figura 1 – Atividade experimental 4 Fonte: Fudal, 2013

Alguns alunos citaram situações do cotidiano como: a roupa da cor preta é

mais quente no Sol, a cor do carro também influencia no calor interno do mesmo. É

uma atividade de fácil realização que facilitou a verificação de um fenômeno físico

presente auxiliando muito na contextualização do fenômeno estudado.

5 – CONFECÇÃO DE UM CALORÍMETRO

A transferência de calor entre os corpos que nos rodeiam são sempre

fenômenos naturais, na maioria das vezes não sendo percebidos pelos nossos

sentidos. Quando um corpo é aquecido ou resfriado, podemos afirmar que houve

troca de calor, devido à mudança de temperatura e que isto pode ocorrer com maior

ou menor rapidez.

Podemos fazer a seguinte investigação: substâncias diferentes, de mesma

massa e recebendo mesmas quantidades de calor, poderão sofrer a mesma

variação de temperatura?

Cada substância possui características próprias devido a capacidade de

poder ganhar ou perder energia interna com maior facilidade que são grandezas

físicas denominadas capacidade térmica e calor específico.

O calor específico de uma substância representa a quantidade de calor que

um grama dessa pode ganhar ou perder para que sua temperatura sofra uma

variação de um grau Celsius. A água é uma substância com grande calor específico,

sendo esse um dos fatores importantes para a temperatura do planeta não sofrer

grandes variações, mantendo assim todos os tipos de vida.

Os metais são as substâncias com menor calor específico, e ao receberem

pequenas quantidades de calor sofrem grandes variações de temperatura. O calor

específico é uma característica de cada material e tem a explicação em nível

molecular, pois para uma mesma massa o número de moléculas varia de substância

para substância.

A explicação de fenômenos através da resolução de problemas é uma

maneira de obter um entendimento do fenômeno. Quando conseguimos aliar uma

atividade prática para a comprovação dos resultados obtidos, melhora o

conhecimento assimilado pelo estudante. Normalmente os problemas de trocas de

calor, quando resolvidos isoladamente de atividades práticas, tendem mais as regras

dos cálculos matemáticos do que para os conceitos Físicos. A confecção do

calorímetro, equipamento que serviu para o estudo e o entendimento do que é o

calor.

Figura 5 – kit experimental 5 Fonte: Fudal, 2013

Foi uma atividade que precisou ser feita com um maior cuidado, pois trata de

um equipamento que necessita de certa precisão para os cálculos da quantidade de

calor trocada entre as substâncias.

6 – MÁQUINA TÉRMICA

Em nossos estudos até aqui, verificamos que quando um objeto está em

movimento, ocorre o seu aquecimento devido ao atrito entre as superfícies de

contato com o meio. Quando arrastamos um corpo sobre uma superfície, ao

friccionarmos as mãos, o atrito de um corpo com o ar, pode-se perceber a energia

mecânica sendo transformada em energia interna e posteriormente em calor. Agora

vamos analisar situações em que o calor poderá ser convertido em energia

mecânica.

A partir do séc. XVll foram realizados estudos para transformar o calor em

energia mecânica, usando a queima de combustíveis. Com a invenção da máquina a

vapor, ocorreu uma grande revolução nos estudos da Termodinâmica, visando

melhorar o rendimento das máquinas térmicas. Até hoje a preocupação é produzir

máquinas que tenham uma grande eficiência com um menor consumo de

combustível e bom rendimento.

A confecção do experimento “máquina térmica” serviu para o entendimento

das variáveis: pressão, volume, temperatura. Fazer um resgate histórico da evolução

da ciência no estudo do calor e a revolução que a máquina térmica causou para a

humanidade, é um fator motivador na elaboração do experimento.

Figura 6 – kit experimental 6 Fonte: Fudal, 2013

Durante a realização desta atividade verificaram-se alunos com empenho,

responsabilidade e mais atentos na confecção do experimento. No momento da

problematização inicial observaram-se respostas usando o senso comum aliado ao

conhecimento científico. Com a realização da atividade prática foi possível verificar

o princípio do funcionamento de uma máquina térmica, que com a transferência do

calor da chama da vela para a água, ocorreu a ebulição, aumentou a pressão interna

do recipiente, escapou vapor pelo orifício, o que possibilitou colocar a ventoinha em

movimento. Assim foi possível concluir que parte do calor da chama da queima da

vela foi transformada em movimento. Muitos experimentos podem ser

confeccionados com materiais de baixo custo e contribuem para desenvolver a

criatividade dos estudantes. Esta iniciativa é bem válida, mas não podemos

frequentemente estar recorrendo a esta prática. Devemos sempre reivindicar junto

aos agentes públicos que financiam o ensino no país, modernos laboratórios e a

imersão dos docentes do ensino fundamental e médio junto a instituições de Ensino

Superior, visando habilitá-los para o uso dos mesmos.

Diversas situações envolvendo Física Moderna por exemplo, necessitam de

equipamentos mais sofisticados e a abordagem desses conceitos no Ensino

Fundamental e Médio é necessária.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Com todas as dificuldades encontradas na escola em relação ao uso de

atividades práticas para auxiliar na aprendizagem de conteúdos de Física,

realizamos um trabalho onde foi referenciada a teoria de Delizoicov, utilizando-se

dos três momentos pedagógicos: a problematização inicial, a organização do

conhecimento e a aplicação do mesmo. Com a realização deste trabalho, foi

possível abandonar uma prática de um ensino bancário e buscamos uma que

envolvesse a construção do conhecimento, com questões problemas, onde todos os

alunos da turma puderam manifestar-se sobre o que conheciam de cada atividade e

em seguida confeccionar experimentos que foram utilizados para auxiliar na

organização do conhecimento.

O trabalho de Axt foi de grande valia na organização e nos encaminhamentos

para a realização das atividades práticas e também fazendo repensar minhas

práticas em sala de aula, bem como observar o descaso dos órgãos públicos com a

falta de investimentos em laboratórios de Ciências das escolas. Já o Prof. Santos

Dias Arribas, nos propõem uma série de atividades práticas que podem ser

realizadas com material de baixo custo e acessível a todas as escolas. Com base

nas teorias referenciadas foi realizado este trabalho com alunos da 2ª série do

Ensino Médio, o que permite afirmar que a compreensão dos conceitos da Física é

potencializada quando lançamos mão da confecção e utilização de experimentos

sem necessidade obrigatória de ser um laboratório estruturado.

Colocar em prática uma teoria, confeccionar os experimentos e realizar as

atividades práticas com os estudantes, e a reflexão a respeito dos conteúdos

trabalhados exige dedicação diferenciada por parte do docente, palmilhando

caminhos novos com resultados compensadores. Foi verificado durante a

problematização inicial que o senso comum a respeito do ambiente em que vivem os

alunos é muito forte. Frente a esta situação, pensamos o desenvolvimento deste

trabalho buscando as referências acima citadas, pois percebemos um diálogo

contínuo entre docente/aprendizes sem hierarquia onde quem ensina de repente

aprende, ou seja, uma via de mão dupla.

As questões eram normalmente levantadas por nós, mas não tinham essa

obrigatoriedade. Os alunos também questionavam o tempo todo, quer sobre

questões conceituais ou que envolviam a construção do conhecimento. As

atividades práticas colaboraram significativamente na realização deste trabalho,

possibilitando levantar hipóteses, testando-as com a realização de atividades

práticas, buscando assim mudar a visão de mundo de uma maneira que permaneça

o conhecimento elaborado e vença o senso comum que é bem forte.

Para a realização deste trabalho for disponibilizado material didático e prático

para a confecção do kit experimental de cada atividade proposta. As questões

propostas para a problematização inicial geraram algum desconforto com relação ao

senso comum, porém posteriormente com a confecção e a realização da atividade

prática, somada a teoria proposta nos manuais do ensino médio, o conhecimento

ganhou força e deu sustentação para responder as questões e entender como

acontece a aplicação deste conhecimento no mundo secundário. A teoria vigente na

academia compartilhada por toda comunidade científica, agora também era

transposta para o ensino médio.

REFERÊNCIAS

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