Programa de Ps-Graduao Stricto Sensu

Mestrado Profissional em Ensino de Cincias

Campus Nilpolis

Ramss Rufino de Oliveira

A EXPERIMENTAO COMO INSTRUMENTO FACILITADOR DA

APRENDIZAGEM EM TPICOS DE ELETRICIDADE NO ENSINO MDIO:

Uma Proposta

Nilpolis RJ. 2013

Ramss Rufino de Oliveira

A EXPERIMENTAO COMO INSTRUMENTO FACILITADOR DA

APRENDIZAGEM EM TPICOS DE ELETRICIDADE NO ENSINO MDIO:

Uma Proposta.

Dissertao de mestrado apresentado como

parte dos requisitos necessrios para a obteno do ttulo de mestre em Ensino de Cincias.

Orientador: Prof. Dr. Joo Alberto Mesquita Pereira

Nilpolis RJ. 2013

Ramss Rufino de Oliveira

A EXPERIMENTAO COMO INSTRUMENTO FACILITADOR DA

APRENDIZAGEM EM TPICOS DE ELETRICIDADE NO ENSINO MDIO:

Uma Proposta.

Dissertao de mestrado apresentado como

parte dos requisitos necessrios para a obteno do ttulo de mestre em Ensino de Cincias.

Data de aprovao: ___/___/______.

____________________________________________

Prof. Dr. Joo Alberto Mesquita Pereira IFRJ (orientador)

____________________________________________

Prof. Dr. Alexandre Lopes de Oliveira IFRJ

____________________________________________

Prof. Dr. Leonardo Mondaini UNIRIO

Nilpolis RJ. 2013

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AlexandreTypewritten Text2013

AGRADECIMENTOS

Agradeo aos meus professores no Mestrado Profissional em Ensino de Cincias, pelos

ensinamentos e por partilhar de suas experincias. Tenham a certeza que,

nossos encontros semanais contriburam de forma inequvoca para o meu aprimoramento enquanto educador.

Em especial, ao meu orientador, Dr. Joo Alberto Mesquita Pereira,

agradeo por ter aceitado o desafio, e por sua infinita pacincia e compreenso.

Direo do Colgio Leopoldina da Silveira por permitir e apoiar

o desenvolvimento deste projeto didtico.

professora Andria Luiza Garcia que gentilmente

cedeu suas turmas da terceira srie para que

eu pudesse desenvolver este projeto.

minha famlia, pelo apoio e incentivo.

OLIVEIRA, Ramss R. A EXPERIMENTAO COMO INSTRUMENTO

FACILITADOR DA APRENDIZAGEM EM TPICOS DE ELETRICIDADE NO

ENSINO MDIO: Uma Proposta. Dissertao de mestrado. Programa de Ps-

Graduao Stricto Sensu, Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ), Campus Nilpolis, Nilpolis, RJ, 2012.

RESUMO

O ensino tradicional de fsica tem se mostrado pouco eficaz, os resultados, pelo menos aqueles obtidos no sistema pblico de ensino, tm receb ido crticas por sua

incapacidade em preparar os estudantes para prosseguir os estudos nas carreiras cientficas, por no cumprir adequadamente seu papel de formar cidados crticos, e pelo fato de que o conhecimento que os estudantes exibem ao deixar a escola

fragmentado e de aplicao limitada. Na inteno de contribuir para a melhora do ensino de fsica, elaboramos um projeto didtico que sugere a experimentao, numa

perspectiva construtivista, como uma estratgia de ensino para tpicos de eletricidade. Para tanto, propusemos experincias que, apresentando questes abertas, permitem ao estudante questionar, formular e concluir, elaborando um processo prprio de

aprendizagem que supera a simples assimilao de conhecimentos prontos, o que permite uma aprendizagem significativa e duradoura. Esta dissertao adota o estudo de

caso como estratgia de pesquisa, no contexto de um Colgio Estadual no municpio do Rio de Janeiro buscamos identificar concepes e dificuldades apresentadas por alunos da terceira srie do ensino mdio em parte do contedo de eletricidade. A partir da

anlise dos dados, procuramos evidncias que pudessem validar nossa interveno didtica. Alm disso, a natureza exploratria da pesquisa fez surgir da prtica cotidiana

elementos necessrios para prosseguir em pesquisas futuras, num ciclo que faz repensar a escola e as prticas docentes.

OLIVEIRA, Ramss R. EXPERIMENTATION AS A FACILITATOR TOOL OF

LEARNING IN TOPICS OF ELECTRICITY IN HIGH SCHOOL: a proposal.

Masters Dissertation. Pos-Graduate Program Stricto Sensu, Instituto Federal de

Educao, Cincia e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ), Campus Nilpolis, Nilpolis, RJ, 2012.

ABSTRACT

The traditional teaching of physics has proven ineffective, the results, at least those obtained in the public school system, have received criticism for its inability to prepare students to pursue studies in science careers by not adequately fulfill their role

of educating critical citizens, and by the fact that the knowledge the students to leave school exhibit is fragmented and of limited application. In order to contribute to the

improvement of teaching physics, worked out a didactical project that suggests the experimental teaching in a constructivist perspective, as a teaching strategy to topics of electricity. Therefore, we proposed that experience, featuring open questions allow

students to ask questions, formulate and conclude by developing itself a process of learning that surpasses the mere acquisition of knowledge ready, allowing for

significant and lasting learning. This dissertation adopts the case study as a research strategy in the context of a State School in the city of Rio de Janeiro seek to identify concepts and difficulties presented by third graders from high school in part of the

contents of electricity. From the data analysis, we seek evidence that could validate our didactic intervention. In addition, the exploratory nature of the research has raised the

daily practice elements necessary to pursue in future research, a cycle that makes rethink school and teaching practices.

SUMRIO

1. INTRODUO... 1 2. O CURRCULO DE CINCIAS.... 5 3. TEORIA DO CONHECIMENTO...... 16

4. METODOLOGIA... 22 4.1 AVALIAO... 23

5. ABORDAGEM DA ELETRODINMICA A PARTIR LUZ INTERNA DO AUTOMVEL.................................................................................... 24 5.1 INTRODUO..........................................................................................24

5.2.2 Avaliao diagnstica............................................................................... 27 5.2.2 Levantamento das concepes prvias..................................................... 28

5.3 FUNDAMENTOS TERICOS.................................................................... 32 5.3.1 A Corrente eltrica.................................................................................... 32 5.3.2 Circuito eltrico e Componentes do circuito eltrico............................... 33

5.3.3 Instrumentos de medidas eltricas ............................................................. 34 5.3.4 Simbologia para componentes e instrumentos eltricos ........................... 40

5.4 AVALIAO FORMATIVA....................................................................... 37 5.4.1 Ficha de montagem do circuito eltrico simples (Experimento 1).......... 37 5.4.2 Ficha de montagem do circuito eltrico srie (Experimento 2)............... 38

5.4.3 Ficha de montagem do circuito eltrico paralelo (Experimento 3)......... 40 5.4.4 Desafio......................................................................................................... 41

6. ABORDAGEM DA ELETRICIDADE A PARTIR DOS FARIS DO AUTOMVEL.......................................................................................... 42 6.1 INTRODUO............................................................................................ 42

6.2 AVALIAO DIAGNSTICA................................................................. 43 6.3 FUNDAMENTOS TERICOS................................................................... 46

6.3.1 Lei de Ohm................................................................................................. 46 6.3.2 Associao de resistores............................................................................. 50 6.3.3 Potncia em um elemento do circuito eltrico.......................................... 52

6.4 AVALIAO FORMATIVA.................................................................... 54 6.4.1 Desafio......................................................................................................... 54

7. DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA................................................. 55 7.1 O CONTEXTO DA PESQUISA................................................................. 55 7.2 A METODOLOGIA DA PESQUISA......................................................... 57

7.3 DADOS E DISCUSSES........................................................................... 59 CONSIDERAES FINAIS...................................................................... 72

APNDICE A (Produto Instrucional)........................................................ 74 APNDICE B (Questionrio de Concepes Espontneas)....................... 76 REFERNCIAS........................................................................................ 78

1

1. INTRODUO

A questo primordial no o que sabemos, mas como sabemos.

(Aristteles)

Por que os alunos no aprendem a cincia que lhes ensinada?

Aparentemente os alunos aprendem cada vez menos e tm menos interesse pelo que

aprendem. Para POZO e CRESPO (2009) grande parte da dificuldade de aprendizagem em

cincias consequncia das prticas escolares de soluo de problemas, pois, estas tendem a

estar centradas em tarefas rotineiras ou delimitadas, com escasso significado cientfico, do

que em verdadeiros problemas com contedo cientfico. Essa perda de sentido do

conhecimento cientfico no s limita sua utilidade ou aplicabilidade por parte dos alunos,

mas tambm seu interesse ou relevncia. O que se traduz na falta de motivao ou interesse

pela aprendizagem da disciplina ministrada, alm de uma escassa valorizao de seus saberes.

sabido e notrio que a maioria dos alunos do ensino mdio cursa a fsica por mera

imposio do currculo, com muito pouco ou nenhuma motivao, havendo, ta lvez em

decorrncia disso, significativo nmero de evases, reprovaes e freqentemente o

questionamento do onde iremos aplicar isso?

Alis, esta questo da aplicao prtica da teoria desde a antiguidade suscitou

dvidas. Hygino (1990) relata que Euclides, em 300 a.C., numa de suas aulas no museu de

Alexandria, aps demonstrar o primeiro teorema da geometria, foi interrompido por uma

pergunta sobre a utilidade daquilo. Depois de tentar convencer aquele discpulo (ao que

parece sem xito) do valor intrnseco do conhecimento, chamou seu escravo e lhe disse: D

uma moeda a esse jovem, para que ele possa ter proveito com o que est aprendendo.

Tambm fora da sala de aula a descrena na utilidade das teorias parece constante.

Ainda segundo Hygino, Michael Faraday, em 1840, durante uma conferncia, mostrou que

um magneto introduzido no miolo de uma bobina ligada a um galvanmetro fazia a agulha

deste instrumento mover-se num sentido; e, quando retirado, no sentido contrrio. Ao final,

um dos presentes se aproximou e comentou: Senhor Faraday, o comportamento da bobina e

do magneto foi interessante, mas qual sua possvel utilidade? Faraday respondeu- lhe,

educadamente: Senhor, qual a utilidade de um recm-nascido? Ocorre que destas

experincias resultaram os geradores eltricos que, meio sculo depois, comeariam a

produzir eletricidade farta e barata (Hygino, 1990).

2

Mas no so somente estas velhas dvidas quanto utilidade dos contedos ensinados

que imobilizam a escola do nosso tempo. Alguns outros fatores para isso contribuem. H

alguns anos, Happer (1996) analisando os males que acometem o sistema educacional,

afirmou:

A escola hoje um mundo parte, fechado e protegido, separado da vida. Um

mundo de ritos imutveis, de silncio e imobilidade, onde os papis de cada um

esto previamente determinados o aluno cala, obedece, julgado; o professor

sabe, ordena, decide, julga, anota, pune cujo percurso uma corrida de

obstculos. Um mundo de contedos estranhos, atomizados, compartimentados e

rigidamente hierarquizados, que no tm qualquer significao nem qualquer

utilidade imediata para os alunos.

Este , em rpidas pinceladas, o contexto com que nos deparamos quando a questo

o ensino de Fsica. Talvez em funo disto, verifica-se que muitos estudantes ao conclurem o

ensino mdio no se lembram de quase nada que estudaram nos anos anteriores, mostrando

que h um grande abismo entre o que o professor ensina e o que o aluno aprende

(CARVALHO, 2006).

Como reverter esse quadro, ou seja, como tornar interessante a Fsica a ponto de

alimentar a curiosidade do aluno em querer estud- la?

Acreditamos que a resposta a essa indagao passa por uma interveno didtica que

altere a forma como so transmitidos os contedos, que aguce a curiosidade do aluno quanto

ao fenmeno observado, tornando-o questionador, participante e reflexivo.

Nessa linha de raciocnio, Carvalho (2006) complementa: o aluno deve de alguma

maneira ver algo de estimulante nas aulas de cincias e compreend- las como uma forma

diferente de falar e pensar sobre o mundo que o cerca. Portanto, a cincia muito mais do

que os contedos ensinados nas teorias, ela deve ser entendida como uma cultura que possui

suas prprias regras, valores e linguagem, cultura essa, que tem a obrigao de ser introduzida

aos alunos pela escola.

Por esse motivo, o desafio da escola deve ser como transmitir a cincia promovendo a

enculturao1 cientfica e fazendo com que os estudantes gostem, entendam e valorizem o

conhecimento cientfico transmitido. Nesse contexto, Carvalho (2006) destaca que

importante a elaborao de currculos e projetos em ensino de cincias, que devem ser

estruturados de modo a possibilitar o engajamento reflexivo dos estudantes em assuntos

cientficos que sejam do seu interesse e preocupao.

1 Enculturao o processo atravs do qual uma pessoa aprende as exigncias da cultura na qual ela est

inserida, e adquire valores e comportamentos que so tidos como apropriados ou necessrios naquela cultura

(fonte: CARVALHO, 2006).

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cultura

3

Pelo que foi at aqui exposto, ao refletir sobre o processo ensino-aprendizagem,

especificamente no que se refere ao ensino de Fsica, deve-se ter em mente que para promover

em nossos alunos uma aprendizagem significativa, precisamos fazer ma is do que substituir as

idias prvias por teorias mais consistentes. Precisamos, ao mesmo tempo, despertar neles o

interesse pelo contedo de cincias que ser ensinado, dando significado ao que lhes

ensinado.

Com esse propsito, abraamos o desafio de elaborar um projeto didtico que melhore

a relao ensino-aprendizagem para alunos inseridos no Ensino Mdio regular; nesse sentido,

buscamos desenvolver uma atividade didtica motivadora, que leve o aluno a valorizar o tema

trabalhado, e que d significado ao contedo. Isso s ser possvel se houver relao entre os

fenmenos que estudam e o universo que o aluno vivencia. Alm disso, temos tambm por

objetivo explorar um dilogo constante entre o professor, o aluno e o conhecimento, buscando

dar ao aluno uma formao ampla nas competncias relativas ao currculo de Fsica.

A atividade que desenvolvemos, de carter investigativo, foge da metodologia das

aulas tradicionais, buscando motivar nossos alunos a construir seu conhecimento de forma

significativa. A prtica da sala de aula, assim elaborada, passa a apresentar uma nova

concepo de ensino, na qual sempre que possvel introduzimos a experimentao como parte

da aula. As questes abertas levantadas na experimentao permitem a reflexo e o debate,

buscando gerar atitudes nos estudantes que os tornem cidados mais partcipes e reflexivos.

Esta dissertao o registro das etapas necessrias para validar a aplicao didtica do

projeto proposto no pargrafo anterior. Assim, como o leitor j deve ter tomado cincia, na

introduo apresentamos a nossa motivao e nossos objetivos.

O projeto didtico proposto, para ser desenvolvido em um bimestre, por isso, para

priorizar uma abordagem contextualizada, foi necessria a reestruturao do contedo. Por

conseguinte, sentimos a necessidade de embasamento terico para a elaborao de um

currculo que atenda as demandas da nossa proposta didtica. Por isso, no segundo captulo

apresentamos uma discusso sobre o currculo de cincias, a qual nos traz reflexes sobre a

importncia dos contedos atitudinais.

Buscando entender como o conhecimento, que elaboramos no currculo, se estabelece

na mente dos nossos alunos, no terceiro captulo, fizemos uma reviso bibliogrfica sobre a

Teoria do conhecimento.

O quarto captulo contm uma breve introduo da metodologia que pretendemos

desenvolver. Enquanto, o contedo e os procedimentos para conduzir cada experimentao

4

esto descritos nos captulos 5 e 6, sempre acompanhados de comentrios embasados na

literatura especializada.

No captulo 7, apresentamos o contexto em que se realizou a pesquisa e uma breve

reviso bibliogrfica sobre a metodologia da pesquisa empregada para dar cientificidade

nossa interveno didtica. Alm disso, apresentamos os dados extrados das diversas fontes

que exploramos e uma discusso dos resultados preliminares obtidos da aplicao do nosso

projeto.

5

2. O CURRCULO DE CINCIAS

Segundo Pozo e Crespo (2009), a verdadeira motivao pela cincia descobrir o

interesse, o valor de aproximar-se do mundo, indagando sobre sua estrutura e natureza,

descobrir o interesse de fazer-se perguntas e procurar as prprias respostas. Neste caso, o

valor de aprender intrnseco quilo que se aprende, e no alheio a isso.

Assim, a motivao intrnseca surgiria quando o que leva o aluno a esforar-se

compreender o que estuda, dar- lhe significado.

Quando o que motiva o aprendizado o desejo de aprender, seus efeitos sobre os

resultados obtidos parecem ser mais slidos e consistentes do que quando a aprendizagem

impulsionada por motivos extrnsecos.

Ainda segundo Pozo e Crespo (2009), a motivao intrnseca requer que o aluno sinta

uma ampla margem de autonomia em seu aprendizado e na definio de suas metas, e que

sinta que faz parte de uma comunidade de aprendizagem, na qual outras pessoas

compartilham e interiorizam os mesmos valores.

Os motivos intrnsecos esto tipicamente mais vinculados com um aprendizado

construtivo, procura do significado e do sentido daquilo que fazemos

(NOVAK e GOW IN, 1984).

Mas como fomentar este interesse intrnseco nos alunos do ensino mdio? Para

Claxton (1994) motivar mudar as prioridades de uma pessoa, seria ento, questo de partir

dos interesses e preferncias dos alunos para gerar outros novos. Deste modo, o ensino deve a

partir dos interesses dos alunos, buscar a conexo com seu mundo cotidiano com a finalidade

de transcend-lo, de ir alm, e introduzi- los, quase sem que eles percebam, na tarefa

cientfica.

Torna-se, portanto, necessrio projetar um ensino que gere essas atitudes e os motivos.

Diversos autores (Alonso Tapia, Huertas et al., apud Pozo e Crespo, 2009) destacam que essas

estratgias didticas de motivao devem estar baseadas na identificao de centros de

interesse, no trabalho cooperativo, na autonomia e na participao ativa dos alunos,

envolvendo mudanas substanciais na prpria organizao das atividades escolares,

mostrando que a motivao no algo que est ou no est no aluno, mas que resultado da

interao social na sala de aula.

Ainda segundo os autores, outras formas de melhorar a motivao so aumentar a

expectativa de xito dos alunos nas tarefas, uma avaliao que ajude o aluno a compreender o

porqu de no aprender, quais so suas dificuldades de aprendizagem e que o ajude a

6

controlar seu prprio aprendizado ser um fator essencial de sua motivao. Ao invs de uma

nota sem comentrios, importante que a avaliao tenha um valor informativo e reflexivo,

de modo que o aluno atribua seus fracassos a fatores modificveis, que ele possa co ntrolar (a

estratgia de estudo, o esforo realizado, seus conhecimentos etc), e no a fatores

incontrolveis ou alheios a si prprio (a sorte, a dificuldade da disciplina, sua capacidade

intelectual, etc.).

Desse modo, podemos declarar que a motivao no apenas causa, mas tambm

consequncia da aprendizagem. Sem aprendizagem tambm no h motivao (grifo nosso).

Se quisermos ajudar os alunos no s a aprender e fazer cincia, mas a compreender o

que esto fazendo e aprendendo, se queremos transferir para eles este controle e esse

conhecimento, ser necessrio que ns mesmos compreendamos melhor quais habilidades e

competncias so requeridas para fazer cincia e aprend-la; em resumo, que tenhamos uma

idia mais precisa de qual a estrutura do currculo de cincias que necessitamos para

desenvolver a aprendizagem significativa em Fsica.

Com esse propsito, se faz necessrio investigar quais so as metas estabelecidas pelos

currculos oficiais para a educao em cincias. Segundo Borges (2002), as meta s que mais

comumente expressam aquilo que os estudantes devem aprender so:

1) adquirir conhecimento cientfico;

2) aprender os processos e mtodos das cincias;

3) compreender as aplicaes da cincia, especialmente as relaes entre cincia e

sociedade, e cincia-tecnologia-sociedade.

Portanto, de acordo com Borges (2002), as metas para o ensino de cincias,

reconhecidas como legtimas pelos professores, deveriam permitir aos alunos compreender os

mtodos utilizados pelos cientistas para a produo de novos conhec imentos e entender a

cincia como uma das foras transformadoras do mundo. Essa ltima meta est em

consonncia com os Parmetros Curriculares Nacionais para o ensino mdio, que prope:

(...) o ensino de cincias deve propiciar ao educando compreender as cincias

como construes humanas, entendendo como elas se desenvolvem por

acumulao, continuidade ou ruptura de paradigmas, relacionando o

desenvolvimento cientfico com a transformao da sociedade (BRASIL, 1999).

Com um olhar menos local, temos Jimne et al. (1997; apud Pozo e Crespo, 2009) que

estabelecem cinco metas ou finalidades que devem ser desenvolvidas pelo currculo de

cincias:

a) A aprendizagem de conceitos e a construo de modelos;

b) O desenvolvimento de habilidades cognitivas e de raciocnio cientfico;

7

c) O desenvolvimento de habilidades experimentais e de resoluo de problemas;

d) O desenvolvimento de atitudes e valores;

e) A construo de uma imagem da cincia.

Ao traduzir essas metas em contedos concretos do ensino de cincia, por meio dos

quais seriam desenvolvidas nos alunos as capacidades correspondentes a essas finalidades, na

anlise de Pozo e Crespo (2009), encontraramos assim trs tipos de contedos, que

correspondem aos trs tipos de dificuldades de aprendizagem.

Tabela 1 Contedos curriculares

Tipos de contedos Mais especficos Mais gerais

Conceituais Fatos/dados conceitos Princpios Procedimentais Tcnicas Estratgias Atitudinais Atitudes normas Valores

A aprendizagem de conceitos e a construo de modelos vo requerer a superao das

dificuldades de compreenso e envolve trabalhar os contedos conceituais.

O desenvolvimento de habilidades cognitivas, de raciocnio cientifico, de habilidades e

de resoluo de problemas vai requerer que os contedos procedimentais ocupem um lugar

relevante no ensino de cincias, e teriam como objetivo maior tornar os alunos partcipes dos

prprios processos de construo e apropriao do conhecimento cientfico, o que envolve,

tambm, superar limitaes especficas no aprendizado tanto de tcnicas ou destrezas como,

principalmente, de estratgias de pensamento e aprendizagem.

Por sua vez, o desenvolvimento de atitudes e valores, de acordo com Pozo e Crespo

(2009), vai exigir que os contedos atitudinais sejam reconhecidos explicitamente como uma

parte constitutiva do ensino das cincias, e deve promover no apenas atitudes ou condutas

especficas, mas tambm normas que regulem essas condutas.

A finalidade de promover uma imagem da cincia , de certa maneira, transversal a

todas as anteriores e deve ser desenvolvido por meio de todos os contedos mencionados,

ajudando os alunos no s a identificar as caractersticas do conhecimento cientfico, mas

principalmente, a diferenciar e valorar esse saber em comparao com outros tipos de

discurso e de conhecimento social. Por isso, construir uma imagem da cincia requer no

apenas conhecer os fatos, conceitos e princpios que caracterizam a cincia, ou a forma como

o discurso cientfico analisa, estuda e interroga a realidade, mas tambm adotar uma

determinada atitude nessa aproximao e adotar certos valores em sua anlise.

8

Neste ponto os autores nos levam a uma confrontao entre a nfase que se tem dado

no desenvolvimento das habilidades, em detrimento da atitude.

De fato, habitualmente, nos currculos de cincias, a partir dos anos finais do ensino

fundamental e do ensino mdio a formao em atitudes praticamente no tem relevncia se

comparada com o treinamento em habilidades ou, principalmente, com o ensino de contedos

conceituais. Tanto assim que, o que geralmente se avalia o conhecimento conceitual e, em

menor medida, o procedimental, mas as atitudes dos alunos praticamente no so levadas em

conta, talvez porque se encaixam mal; ou melhor, no se encaixam na tradicional forma de

avaliao, a prova.

Isso congruente com as metas tradicionais, basicamente seletivas, da educao

cientfica, que dirigida transmisso de conhecimentos conceituais, deixando relegados

outros aspectos formativos mais gerais.

As atitudes praticamente no tm sido objeto de ensino explcito; e, contudo, as

atitudes dos alunos, sua forma de se comportar na sala de aula, seus valores, so alguns dos

elementos que mais incomodam os professores, um dos sinais mais evidentes e incmodos da

crise que se verifica na educao.

Por estes motivos, Pozo e Crespo (2009) enfatizam que as atitudes constituem uma das

principais dificuldades para o ensino e o aprendizado das cincias.

Quando se pergunta a professores de cincias pelos problemas que mais os

inquietam em seu trabalho docente, raramente citam como primeira preocupao

que os alunos no consigam diferenciar entre peso e massa, por exemplo, ou que

no sejam capazes de fazer clculos proporcionais; o que geralmente mencionam

a falta de f na educao dos alunos, o pouco valor que concedem ao

conhecimento e, sobretudo, a falta de interesse pela cincia e pela aprendizagem.

O objetivo da educao em atitudes deve ser, como nos outros contedos, promover

mudanas o mais estveis e gerais possveis, seu sucesso vai requerer a concretizao desses

propsitos (como promover cooperao, interesse pela cincia, curiosidade e esprito de

indagao, rigor e preciso, atitude crtica e reflexiva, etc).

Os contedos atitudinais se diferenciam em trs componentes: as atitudes,

propriamente ditas, (componente comportamental) referem-se a regras ou padres de conduta,

disposio para comportar-se de modo consistente. O conhecimento das normas (componente

cognitivo) estaria constitudo pelas idias ou crenas sobre como preciso comportar-se. E,

finalmente, os valores (ou dimenso afetiva) seriam referidos ao grau em que foram

interiorizados ou assumidos os princpios que regem o funcionamento dessas normas (POZO

e CRESPO, 2009).

9

Tradicionalmente, o ensino de cincias tenta promover nos alunos uma atitude

cientfica, ou seja, tem tentado que eles adotem, como forma de aproximar-se dos problemas,

os mtodos de indagao e experimentao normalmente atribudos cincia. Essa atitude de

indagao e curiosidade j existe naturalmente nas crianas, desde que elas so muito

pequenas e, portanto, tudo o que preciso fazer mant- la viva e enriquec- la com o ensino

de mtodos adequados de aproximao realidade.

Assim, vemos que a motivao pode, tambm, ser entendida como um processo de

mudana de atitudes.

Para Pozo e Crespo (2009), uma das formas mais diretas de fazer com que aumente o

interesse dos alunos pelo aprendizado da cincia conseguir que aprendam mais nas aulas de

cincias, para isso, tambm necessrio considerar as dificuldades especficas colocadas pelo

aprendizado de procedimentos e de conceitos cientficos.

O conhecimento cientfico, tal como ensinado nas salas de aula, continua sendo

sobretudo um conhecimento conceitual. No em vo o verbo que melhor define o que os

professores fazem durante a aula continua sendo o verbo explicar, e os que definem o que

fazem os alunos so, no melhor dos casos, escutar e copiar (POZO e CRESPO, 2009).

Ainda, segundo os autores, boa parte do ensino de cincia, especialmente no que se

refere Fsica, esteve dedicado a treinar os alunos em algortimos e tcnicas de quantificao;

geralmente esses contedos foram tratados como se fossem mais um contedo conceitual, no

qual a questo fundamental continua sendo explicar aos alunos o que devem fazer e no

proporcionar a eles uma ajuda especfica para que aprendam a faz- lo.

Em uma sociedade em que os conhecimentos e as demandas formativas mudam com

tanta rapidez, essencial que os futuros cidados sejam aprendizes eficazes e flexveis, que

contem com procedimentos e capacidades de aprendizagem que lhes permitam adaptar-se a

essas novas demandas.

Por isso, as novas necessidades formativas geradas pela sociedade da informao,

fazem com que aprender a aprender seja, em nvel global, uma das metas essenciais da

educao, devendo ser desenvolvida em todas as reas e nveis.

O conhecimento procedimental (saber fazer) tem, do ponto de vista psicolgico, uma

natureza diferente daquela do conhecimento declarativo ou verbal (saber dizer). A moderna

psicologia cognitiva da aprendizagem mostrou que so, na verdade, dois tipos de

conhecimento, adquiridos por meio de processos diferentes e, at certo ponto, independentes

(POZO, 1989, 1996a; apud POZO e CRESPO, 2009). A idia bsica dessa distino que as

pessoas dispem de duas formas diferentes, e nem sempre relacionadas, de conhecer o

10

mundo. Essa distino apresentada pelos autores permite dar um significado psicolgico

preciso a divergncia entre o que podemos dizer e o que podemos fazer:

O conhecimento declarativo facilmente verbalizado, pode ser adquirido por

exposio verbal e geralmente consciente. Por outro lado, nem sempre somos

capazes de verbalizar o conhecimento procedimental, ele adquirido mais

eficazmente por meio da ao e s vezes ocorre de maneira automtica, sem que

sejamos conscientes dele.

Para Coll e Valls (1992, apud POZO e CRESPO, 2009), os procedimentos so

entendidos nos novos currculos como seqncias de aes dirigidas a atingir uma meta.

Os diferentes tipos de procedimentos podem ser situados ao longo de um continuum

de generalidade e complexidade que iria das simples tcnicas e destrezas at as estratgias de

aprendizagem e raciocnio. Enquanto a tcnica seria uma rotina automatizada devido prtica

repetida, as estratgias envolvem um planejamento e uma tomada de deciso sobre os passos

que sero seguidos. As estratgias seriam compostas, portanto, de tcnicas e envolveriam us-

las deliberadamente em funo dos objetivos da tarefa (POZO e CRESPO, 2009).

A execuo de uma estratgia (por exemplo, formular e comprovar uma hiptese sobre

a influncia da resistncia eltrica oferecida pelo material condutor na intensidade da corrente

eltrica que flui num circuito eltrico puramente resistivo) requer dominar tcnicas mais

simples (de isolar variveis, dominar os instrumentos para medir a intensidade da corrente

eltrica, a d.d.p. e a resistncia eltrica, ou registrar e declarar por escrito o que foi

observado). De fato, o uso eficaz de uma estratgia depende, em grande medida, do do mnio

das tcnicas que dela fazem parte. Por isso, o ensino de estratgias no s no contraposto a

um bom domnio de tcnicas ou rotinas automatizadas pelos alunos seno que, pelo contrrio,

deve apoiar-se nisso (Ibidem), de modo que, o domnio estratgico de uma tarefa vai exigir

que previamente haja um domnio tcnico, sem o qual a estratgia no ser possvel.

Pozo e Crespo (2009) estabelecem um paralelismo entre o tipo de procedimento

utilizado pelo aluno (tcnica ou estratgia) e o tipo de tarefa escolar que enfrenta (exerccio ou

problema). Em outras palavras, as tcnicas serviriam para enfrentar exerccios, tarefas

rotineiras sempre iguais (uma vez explicada a regra de trs, resolver dez problemas aplicando

o conhecimento adquirido), as estratgias seriam necessrias para resolver problemas, se

entendemos por problema uma situao relativamente aberta em que sabemos onde estamos e

onde queremos ir, mas no exatamente como chegar l.

Por exemplo, calcular a rea de um polgono a partir de uma frmula um exerccio,

calcul- la sem a frmula um problema.

11

O conhecimento procedimental mais difcil de avaliar do que o conhecimento

conceitual, uma vez que sempre se domina gradualmente e, portanto, mais difcil

discriminar entre os diferentes nveis de domnio alcanado.

De incio seguimos estritamente os passos estabelecidos nas instrues, e somente

quando dominamos bem a tcnica estamos em condies de inventar solues prprias para

os problemas que encontramos ou mesmo para aqueles que ns mesmo s vamos criando

(Ibidem, p.55).

Alguns trabalhos (MONEREO et al., 1994; POZO, 1996; apud POZO e CRESPO,

2009) destacam que o aprendizado de estratgias requer transferir o controle das tarefas para

os alunos, modificando notavelmente a funo didtica do professor.

Em poucos casos aparece to claramente, como no treinamento em estratgias, a idia

de que a funo ltima de todo professor e seu verdadeiro sucesso educacional consiste

em tornar-se cada vez mais desnecessrio, porque o aluno vai conseguindo fazer sozinho o

que antes somente conseguia fazer com ajuda do professor (POZO e CRESPO, 2009).

Se a inteno que os alunos se apropriem do conhecimento cientfico e

desenvolvam uma autonomia no pensar e no agir, importante conceber a

relao de ensino e aprendizagem como uma relao entre sujeitos, em que cada

um, a seu modo e com determinado papel, est envolvido na construo de uma

compreenso dos fenmenos naturais e suas transformaes, na formao de

atitudes e valores humanos. Dizer que o aluno sujeito de sua aprendizagem

significa afirmar que dele o movimento de ressignificar o mundo, isto , de

construir exp licaes norteadas pelo conhecimento cientfico (BRASIL, 2000).

Por tudo isso, hoje em dia o ensino de cincias precisa ter como objetivos prioritrios a

prtica de ajudar os alunos a aprender e a fazer cincia, ou, em outras palavras, ensinar aos

alunos procedimentos para a aprendizagem de cincias. Desse modo, tanto a definio social

de professores e alunos quanto sua atividade profissional esto mudando, e com essas

mudanas o que preciso fazer nas aulas torna-se mais complicado.

Com essa perspectiva torna-se relevante que se reflita sobre o papel do professor no

ensino de Cincias na educao bsica, pois ao professor cabe selecionar, organizar e

problematizar contedos de modo a promover um avano no desenvolvimento intelectual do

aluno, na sua construo como ser social (BRASIL, 2000).

Cabe tambm ao professor ter conscincia da liberdade para a elaborao do currculo,

no sentido de ser uma construo coletiva e permanente e que implica a co-responsabilidade

de todos os membros da comunidade escolar, os quais tm, ento, a oportunidade de escolher

os contedos e elaborar projetos que privilegiem os valores e atitudes fundamentais na

formao de pessoas educadas, que Zoller (1993) define como sendo pessoas que tenham:

12

Capacidade de formular perguntas usando habilidades de raciocnio e pensamento

crtico, sabendo resolver problemas e tomar decises, habilidades necessrias para

o estudo de disciplinas e tambm para as situaes cotidianas com caractersticas

interdisciplinares;

O conhecimento bsico importante para estas situaes;

A habilidade de selecionar e aplicar informaes relevantes e habilidades que

levem a atitudes reflexivas e responsveis;

Motivao e autoconfiana para agir sensatamente e com responsabilidade.

Mendes et al. (2012) validam o que os professores todos j sabemos, nas escolas

pblicas brasileiras os recursos didticos mais comuns para o ensino de cincias so aulas

expositivas, lousa e giz. Simulao computacional e atividades experimentais, na maioria

das escolas, so raras. Os autores tambm destacam que esse tipo de ensino baseado em

aulas expositivas pode, entre outras coisas no desejveis, gerar desinteresse em aprender

cincias. Como conseqncia disso, o nvel de aprendizagem baixo e a taxa de repetncia

elevada.

A partir do que foi at aqui exposto, formulamos o pressuposto de que se

contextualizarmos o ensino de cincias, mais especificamente, o ensino de eletricidade, no

tratando a cincia como algo isolado ao cotidiano, obteremos dos nossos alunos uma

aprendizagem significativa em Fsica, no tpico abordado.

Abraamos o desafio de elaborar um projeto que permita um ensino de qualidade para

os alunos do Ensino Mdio regular. Com este trabalho esperamos dar alguma contribuio

realizao de uma aprendizagem significativa em alguns tpicos de eletricidade contidos no

currculo oficial do Ensino Mdio, com esse propsito acreditamos que usar o sistema eltrico

de um automvel para ilustrar o conceito de circuito eltrico e os fenmenos correlatos pode

funcionar muito bem.

Tendo como diretriz a realizao de uma aprendizagem significativa, procuramos

valorizar o processo da cognio atravs do qual o universo de significados do indivduo tem

origem. Segundo Moreira (1993), a construo cognitiva se d pela organizao,

relacionamento e hierarquizao da informao recebida. Dessa forma, a nova informao

adquire significados para o aprendiz por interao com alguma informao relevante j

existente na estrutura cognitiva do aprendiz com certo grau de estabilidade, clareza e

diferenciao. Mas se deve observar que a interao no com qualquer conhecimento

13

prvio, e sim com um conhecimento especificamente relevante para a nova aprendizagem.

Assim, a idia central a de que, o fator isolado mais importante na aprendizagem o

conhecimento prvio do aluno.

Vale ressaltar que esse complexo organizado de conceitos e idias no uma estrutura

esttica nem arbitrria. medida que ocorre a aprendizagem significativa, a estrutura

cognitiva est constantemente se modificando. Est a a construo. uma construo que o

aprendiz faz, porque ele que atribui significados aos objetos e eventos; ele que estabelece

relaes significativas entre conceitos, idias e proposies. o aprendiz que constri e

organiza seus subsunores2.

Alm disto, a construo do conhecimento se d atravs de conceitos, idias,

proposies e suas inter-relaes, no precisando obrigatoriamente passar pela descoberta do

conhecimento.

A prtica pedaggica diria pouco tem levado em conta a reflexo crtica sobre o que

vem a ser o conhecimento (LUCKESI, 2011). Portanto, para conduzir de maneira eficiente a

prtica pedaggica, precisamos compreender o que conhecimento.

2 Subsunores: Um subsunor um conceito, uma idia, uma proposio j existente na estrutura cognitiva do

aprendiz que serve de ancoradouro a uma nova informao, permit indo ao indivduo atribuir-lhe significado

(fonte: PEDUZZI, 1992).

AlexandreTypewritten Text

14

3. TEORIA DO CONHECIMENTO

Na prtica docente, muitas vezes se exercita o ensino sem se perguntar o que o

conhecimento, seu sentido, seu significado. Para um exerccio satisfatrio do ensino,

importante possuir uma teoria do conhecimento, a qual Luckesi (2011) traduz como sendo o

entendimento do que vem a ser o conhecimento, seu processo, seu modo de ser, de tal forma

que tenhamos a possibilidade de utiliz- lo da melhor maneira possvel em nossas atividades

docentes.

No sculo XVII, o filsofo ingls John Locke argumentou que a mente seria, um

"quadro em branco" sobre o qual gravado o conhecimento, cuja base a sensao, ou seja,

todo o processo do conhecer, do saber e do agir aprendido pela experincia, pela tentativa e

erro.

O cenrio que Kant encontrou da epistemologia no sculo XVIII era bastante

controverso. De um lado o racionalismo, Leibniz e Wolf, se opondo ao empirismo de David

Hume; e, em meio a estas correntes filosficas, a fsica de Newton que mostrava a

potencialidade da juno do empirismo com o racionalismo.

O Racionalismo acreditava ser possvel conhecimento universal e necessrio contando

to somente com o uso da razo, no necessitando de experimentos. J os empiristas

limitavam o conhecimento aos domnios da experincia, com isso no conseguiam estabelecer

o valor universal e necessrio das leis cientficas, e se os racionalistas chegavam ao

dogmatismo, os empiristas caiam no ceticismo (CAMARGOS, 2009).

A filosofia de Kant, formulada na sua principal obra, a Crtica da Razo Pura, torna-

se uma teoria do conhecimento por ter como objetivo a determinao de princpios que

governam o entendimento humano e os limites de sua aplicao. Com esse propsito ele passa

em revista as duas principais correntes filosficas de seu tempo, o racionalismo e o

empirismo, a fim de determinar na construo do conhecimento quanto deve ser consignado

aos fatores estritamente racionais, e quanto aos fatores resultantes da experincia.

O empirismo caracterizado pelo conhecimento cientfico, quando a sabedoria

(idias) adquirida por percepes. O empirismo relaciona percepes concretas,

representaes gerais e conceitos, como no seguinte exemplo: A criana v/vive a experincia

concretamente (Ex: o calor do fogo); constri uma representao mental (v o fogo e sabe que

queima); elabora um conceito (o fogo quente e queima).

Mas se verdade que os conhecimentos derivam da experincia, alguns h, no entanto,

que no tm essa origem exclusiva, pois poderemos admitir que o nosso conhecimento

15

emprico seja um composto daquilo que recebemos das impresses e daquilo que a nossa

faculdade cognoscitiva lhe adiciona (estimulada somente pelas impresses dos sentidos)

(KANT, 1996).

Surge desse modo uma questo que no se pode resolver primeira vista: ser possvel

um conhecimento independente da experincia e das impresses dos sentidos?

A corrente filosfica do empirismo tende a negar a Metafsica, porque esta trata das

possibilidades de intuio, do conhecimento para alm das coisas apreendidas pelos sentidos,

para alm da experincia, e formula proposies s quais se chega pelo raciocnio, pela razo.

O racionalismo tem a razo como suprema fonte e teste do conhecimento, sustentando

que a realidade, ela mesma, tem uma estrutura lgica inerente. Para o racionalismo existe uma

classe de verdades que o intelecto pode intuir diretamente, alm do alcance da percepo

sensvel.

A razo, por iluminar o real e perceber as conexes e relaes que o constituem, a

capacidade de apreender ou de ver as coisas em suas articulaes ou interdependncia em que

se encontram umas com as outras.

Cabe aqui esclarecer que o conhecimento obtido devido a fatores estritamente

racionais, ou seja, sem apelo a experincia, so denominados a priori; distintos destes,

temos o conhecimento a posteriori, que deriva da experincia.

No entanto, essa classificao no abrange todo o significado da questo proposta j

que h conhecimentos que emergem indiretamente da experincia; portanto, no devem ser

classificados como conhecimentos a priori.

Como exemplo de conhecimento que emerge indiretamente da experincia temos a

seguinte proposio: se algum escava os alicerces de uma casa, a priori poder esperar

que ela desabe, sem precisar observar a experincia da sua queda, pois, praticamente, j

sabe que todo corpo abandonado no ar sem sustentao cai ao impulso da gravidade. Assim,

pela classificao exposta acima, esse conhecimento nitidamente emprico. Pois, embora

no tenha sido realizada uma experincia para comprovar que a casa cai, induz-se o resultado

a partir de experincias anteriores.

Consideraremos, portanto, conhecimento a priori, todo aquele que seja adquirido

independente de qualquer experincia. Em oposio a esses, temos queles que s o so a

posteriori, ou seja, obtidos por meio da experincia.

Kant achou que o velho racionalismo dogmtico havia dado muita nfase aos

elementos a priori do conhecimento e que, por outro lado, a filosofia emprica de David

Hume tinha ido muito longe quando reduziu todo conhecimento a elementos empricos ou a

16

posteriori. Portanto, ele se prope passar o conhecimento em revista em ordem a determinar

quanto dele deve ser consignado aos fatores a priori ou estritamente racionais, e quanto aos

fatores a posteri resultantes da experincia.

Toda proposio ou juzo consiste num sujeito lgico do qual se diz algo, e um

predicado, que aquilo que se diz desse sujeito. Kant, como os filsofos aristotlicos,

diferenciava modos de pensar, ou seja, as proposies ou juzos, em analticos e sintticos.

Os juzos analticos so o resultado de se tomar parte do sujeito como predicado, sem

referncia imediata experincia. Todos os juzos analticos so a priori, porque a ligao, o

nexo neles, percebida sem apelo experincia. Os juzos analticos, dizem algo de que no

se pode fugir de admitir, concluso obrigatria, contra o que no se pode levantar uma

contradio, como na afirmao: "A casa verde casa". Por isso, os juzos analticos so

sempre verdadeiros, visto que no dizem mais como predicado que aquilo que j est no

sujeito mesmo, so universais porque o que dizem independente de tempo e lugar, e so

necessrios porque no podem ser de outro modo. So, pois, como dito anteriormente, a

priori, no tem sua origem na experincia, razo pura. Conforme o exemplo, uma casa uma

casa, mesmo que no exista nenhuma casa no mundo.

A proposio analtica torna-se um juzo bvio, tautolgico. Como o juzo analtico

fica dentro dos conceitos da mesma proposio, e nada avana alm dos dados desses

conceitos, o juzo analtico no faz avanar o conhecimento (KANT, 1996).

Os juzos sintticos, diferentemente, so aqueles em que no se pode chegar verdade

por pura anlise de suas proposies. Os juzos sintticos, as proposies sintticas, so

resultado de se "juntar" (sntese) os fatos, ou dados, da experincia. Ainda de acordo com os

aristotlicos, todos os juzos sintticos so a posteriori, porque eles so dependentes da

experincia.

Os juzos sintticos so feitos com fundamento na experincia, na percepo sensvel.

Todas as proposies resultantes da experincia do mundo so sintticas. Como, por exemplo,

quando dizemos: As ondas eletromagnticas produzem em ns a sensao do calor e

igualmente dilatam os corpos.

As proposies ou juzos sintticos unem o conceito expresso pelo predicado ao

conceito do sujeito, e nos informam alguma coisa de novo. Na proposio "A casa verde",

preciso ver a casa para confirmar que , de fato, verde (No caso "A casa verde verde", um

juzo analtico, eu no precisaria da experincia para saber que a casa verde porque isto j

est expresso no prprio sujeito "casa verde").

17

A teoria kantiana uma tentativa original e vigorosa de superar e sintetizar as duas

correntes filosficas fundamentais da modernidade: o racionalismo e o empirismo. Nela

percebe-se o quanto o dado da experincia extremamente importante, contudo, Kant no

descarta a possibilidade racionalista, mas as une, as sintetiza. Junta os juzos sintticos a

posteriori do conhecimento emprico e os juzos analticos a priori do conhecimento

racionalista. Nascem, ento, os juzos sintticos a priori e o idealismo transcendental kantiano

(COBRA, 2012).

Kant entendia que as verdades da experincia no eram menos verdade s porque

derivavam da experincia. Elas eram a posteriori a primeira vez, mas de algum modo se

tornavam a priori no sentido de que, independentemente de novas experincias, a razo j

lhes dava um tratamento a priori como verdades; como na proposio: Todo corpo

abandonado no ar sem sustentao cai.

Os juzos sintticos so tomados como a base do conhecimento cientfico, o qual se

baseia na observao. A generalizao de fatos observados referentes a um fenmeno, que lhe

do sentido cronolgico, lgico e causal se tornam leis que pretendem ser verdadeiras todo o

tempo, e universais porque o que dizem independente de tempo e lugar. Portanto, tais

juzos teriam que ser conhecimento sinttico a priori, porque, uma vez suas leis estabelecidas

pela observao, passam a ser universais e independentes da experincia.

Efetivamente, Newton havia demonstrado, na Fsica, a possibilidade de reduzir a

frmulas matematicamente exatas as leis fundamentais da natureza. A matemtica fornece um

brilhante exemplo do que poderamos fazer independentemente da experincia, nos

conhecimentos a priori (KANT, 1996). A cincia est, portanto, constituda por juzos a priori

que so sintticos, e no juzos analticos (COBRA, 2012). Corrobora com essa concluso a

observao de Camargos (2009): Kant descobriu os juzos sintticos a priori foi na cincia

newtoniana, a qual partindo da observao e experimentao chegava a verdades universais e

necessrias.

Na "Crtica da Razo Pura", Kant introduz um conceito novo na Metafsica: o de

intuio sensvel. A intuio sensvel a condio para que o ato do conhecimento se faa

segundo juzos sintticos que so tambm a priori, apesar de obtidos fora da anlise

conceitual prpria da razo pura, uma vez que resultam da intuio exercida sobre a

observao e a experincia, e somente poderiam ser particulares e momentneos.

Abrindo na razo esse comportamento da intuio sensvel, Kant fez importantes

correes. A Metafsica deixou de considerar intuio de racionalidade apenas a intuio de

causa e efeito, para validar as verdades de razo, e admitiu que existiam outras formas de

18

intuio que podiam garantir tambm verdades de razo. A correo indispensvel que era

preciso admitir todas as formas de intuio racionais, no apenas a de relao de causa e

efeito, mas tambm a de quantidade, a de qualidade, e a de modalidade, e por meio de todas

elas, claro, o esprito intua verdades de razo.

Segundo Kant (apud COBRA, 2012) as anlises de conceitos no iro produzir

verdades alm de puras tautologias, quando o que, de fato, conduz a um conhecimento novo

so as verdades sintticas, por via da intuio sensvel.

O juzo causal sinttico, intudo da experincia e, por ser intuio, tambm verdade

de razo. Por isso gera conhecimento a priori, necessrio, do mesmo modo que os

conhecimentos a priori intudos das proposies analticas (COBRA, 2012). Por exemplo:

Uma criana v uma bola sendo arremessada (causa) e olha na direo de quem atirou a

bola (efeito). Como a criana liga um fato com o outro? Porque ela possui, a priori, a

categoria de causalidade, que a permite conhecer. Desse modo, Kant (1996) assume que s

podemos pensar as coisas em uma relao de causa e efeito porque a causalidade est no

sujeito, no no mundo.

Por conseguinte, achamo-nos de posse de certos conhecimentos a priori, construdos

sem apelo experincia, razo pura. Segundo Kant (1996), no s nos juzos, pois tambm

nos conceitos encontramos uma origem apriorstica de alguns.

Temos uma multiplicidade de sensaes dos objetos do mundo, como cor, cheiro,

calor, textura, etc. Essas sensaes so o que podemos chamar de matria do fenmeno, ou

seja, o contedo da experincia. Mas para que todas estas impresses tenham algum sentido e

entrem no campo do cognoscvel (daquilo que se pode conhecer), elas precisam, em primeiro

lugar, serem colocadas em formas a priori da intuio, que so o espao e o tempo

(SALATIEL, 2009).

Realmente, subtraindo do nosso conceito emprico de um corpo tudo quanto possui de

emprico: a cor, a dureza, o peso, e a prpria impenetrabilidade, e ficar o espao que (ora

vazio) ele ocupava e que no pode ser suprimido.

Estas formas puras da intuio, o espao e o tempo, surgem antes de qualquer

representao mental do objeto, j existem na estrutura da cognio humana. Antes que se

possa pensar a palavra "cadeira", a cadeira deve ser apresentada, recebida, na forma a priori

do espao e do tempo. Este o primeiro passo para que se possa conhecer algo.

Sem a intuio de tempo os dados, fornecidos pela sensibilidade, apareceriam ao

entendimento sem a noo de "antes, agora e depois" nem mesmo pode-se dizer que

19

chegariam ao entendimento de maneira simultnea porque simultaneidade um conceito que

envolve a noo de tempo.

Sem a intuio de espao os objetos seriam dados sem relao a nenhum referencial

"longe, distante, etc." igualmente no poderiam ser apresentados todos "juntos", no "mesmo

lugar" pois a j esta implcita a noo de espao.

Portanto, podemos dizer que graas a interveno das intuies puras de tempo e

espao h a classificao e ordenao das informaes fornecidas pela sensibilidade; estes

dados agora tornam-se passveis de serem processados e organizados pelo entendimento

(categorias: quantidade, qualidade, relao, modalidade), somente aps este processo pode-se

dizer que aparece o conhecimento (CAMARGOS, 2009). Esta a primeira condio para o

conhecimento (KANT, 1996).

A concluso de que impossvel conhecer os objetos externos sem orden- los em

uma forma espacial, e de que nossa percepo interna destes mesmos objetos fica impossvel

sem uma forma temporal. Alm disso, vale destacar que espao e tempo so propriedades

subjetivas, isto , atributos do sujeito e no da coisa-em-si.

Kant (1996) resume assim as duas principais fontes de conhecimento no sujeito3:

A sensibilidade, por meio da qual os objetos so dados na intuio.

O entendimento, por meio do qual os objetos so pensados nos conceitos.

Assim, devemos ter em mente que todos os conhecimentos, isto , todas as

representaes conscientemente referidas a um objeto, so intuies ou conceitos.

Quando vejo uma rvore, esta rvore eu vejo em suas cores e formas, que so as

sensaes deste objeto. Estas sensaes so recebidas e organizadas pela intuio no espao e

no tempo. Num segundo momento, depois de receber o objeto na intuio, pela faculdade do

entendimento ele reunir estas intuies em conceitos, como, por exemplo, "rvore" ou "A

rvore verde". Esta a segunda condio para o conhecimento.

O que ocorreu? Passamos da ignorncia para o saber sobre o objeto e adquirimos

algum entendimento, de tal forma que ele se tornou inteligvel.

Chegamos, portanto, a uma sntese que Kant faz entre racionalismo e empirismo. Sem

o contedo da experincia, dados na intuio, os pensamentos so vazios de mundo

(racionalismo). Por outro lado, sem os conceitos, eles no tm nenhum sentido para ns

3 Kant define sensibilidade como o modo receptivo - passivo - pelo qual somos afetados pelos objetos, e intuio, a maneira d ireta de nos referirmos aos objetos. A intuio uma representao singular; conceito uma

representao universal ou representao refletida. O entendimento o poder de recondu zir os fenmenos

unidade atravs das regras (Salat iel, 2009).

20

(empirismo) ou nas palavras de Kant: "Sem sensibilidade nenhum objeto nos seria dado, e

sem entendimento nenhum seria pensado. Pensamentos sem contedo so vazios, intuies

sem conceitos so cegas (SALATIEL, 2009).

Desse saber, devemos transpor para nossa prtica pedaggica que a experimentao

no atrelada argumentao conceitual no construtivista e dificilmente contribui para uma

aprendizagem significativa em cincias.

Luckesi (2011), nos d uma definio do que conhecimento alinhada com a anlise

epistemolgica que resulta da sntese entre racionalismo e empirismo, feita por Kant:

Conhecimento a compreenso inteligvel da realidade, que o sujeito humano adquire

atravs de sua confrontao com essa mesma realidade. Ou seja, a realidade exterior adquire

no interior do ser humano uma forma abstrata pensada, que lhe permite saber e dizer o que

essa realidade . Assim, a realidade, por meio do conhecimento, deixa de ser uma incgnita,

uma coisa opaca, para se tornar algo compreendido, translcido.

Pelo que foi at aqui exposto, podemos concluir que o currculo de F sica,

efetivamente trabalhado, no ensino mdio, privilegia o conhecimento constitudo por juzos

sintticos a priori de que trata Kant na Crtica da Razo Pura.

Conhecendo as duas principais fontes de conhecimento no sujeito podemos analisar os

contedos em termos dos juzos que os traduz, ou melhor, em termos das proposies que

melhor traduzam sua essncia. Um currculo estruturado dessa forma vai evidenciar os

contedos cuja exposio didtica deve privilegiar a transmisso via experimentao, e

aqueles que devem ser trabalhados pela argumentao da razo.

Lembrando que os conceitos a priori so subjetivos, o processo didtico conduzido

nestes termos justifica e valida o emprego dos questionrios de concepes espontneas.

Nesse sentido, Camargos (2009) levanta a seguinte questo:

Quero aqui to somente questionar sobre uma possibilidade, que seria bem

provvel que as faculdades a priori (sensibilidade e entendimento) do homem

caso fossem primeiramente conhecidas por ele mes mo e depois desenvolvidas

mediante adequados treinamentos e exerccios poderiam ampliar sua capacidade

de formular juzos e criar uma nova classe de conhecimento.

Um currculo embasado na teoria kantiana do conhecimento, pela adequao dos

contedos forma receptiva de nossas faculdades internas, pode mudar e melhorar a relao

que temos com o modo de produzir o saber escolar.

Podemos observar na escola tradicional que comum na prtica escolar se distorcer o

verdadeiro sentido do conhecimento como entendimento da realidade. Como bem alerta

Luckesi (2011), conhecimento, na maior parte das vezes, significa para a escola transmisso e

21

reteno de pequenas plulas de informao. Decoram-se essas pores de informao, e a

realidade, em si, permanece obscura e no compreendida. Essa distoro dificulta o ensino e a

aprendizagem; pois, o interesse de cada um de ns e de cada estudante ter a possibilidade de

compreender a realidade e o mundo que est nossa volta, de uma forma mais ampla e

significativa (Ibid., p.164).

Alm disto, o conhecimento que quer ser verdadeiro deve ultrapassar as aparncias e

chegar a essncia. No basta ficar na primeira e primria impresso. Os fenmenos, por si,

no manifestam veracidade (ibid., p.165). O essencial no se d a primeira vista. Por isso,

preciso ser crtico em relao aos dados obtidos do objeto.

preciso ter cuidado com esta questo do conhecimento, pois que dessa compreenso

depender a forma de trabalhar com os alunos no processo de ensino-aprendizagem.

22

4. METODOLOGIA

Nossa metodologia consiste em estruturar atividades que permitam ao aprendiz agir e

pensar sobre o contedo ensinado e o mundo. Provendo contedos adequados realidade

onde est inserido, esperamos estabelecer funcionalidade ao saber escolar, aproximando a

cincia do cotidiano, numa recaptura da instrumentabilidade do que desenvolvido na sala de

aula para o dia-a-dia do aluno.

Admitindo que o fator isolado mais importante na aprendizagem o conhecimento

prvio do aluno (MOREIRA, 1993), sugerimos os questionrios de concepes espontneas

como um instrumento na avaliao diagnstica que pretendemos desenvolver, com

desdobramento ao longo do processo (avaliao formativa) e na auto-avaliao (avaliao

formadora). (LUCKESI, 2003)

Reafirmando o que foi exposto acima, propomos que antes de iniciar as formulaes

quantitativas do contedo, seja trabalhado, sempre que possvel, as questes conceituais, por

meio de experimentos ou questionrios de concepes espontneas, baseados em conceitos

fsicos relevantes ao entendimento do novo contedo a ser ministrado; no nosso caso,

conceitos relacionados a eletricidade.

Analisando as concepes fornecidas pelos alunos e o quanto elas diferem das

concepes aceitas pela comunidade cientfica, o educador passa a ter um panorama geral da

turma, da sua homogeneidade ou no. Pode ainda, e sempre que possvel, analisar a evoluo

individual das concepes.

Vrios trabalhos tm sido publicados salientando a importncia do levantamento

destas concepes no ensino e na aprendizagem, tendo em vista que algumas concepes so

compartilhadas por um grande nmero de alunos, outras so resistentes instruo, e em

alguns casos, concepes errneas, surgem como decorrncia da instruo (GRAVINA,

1994). De posse desses dados, o professor dever adaptar ou aprimorar o currculo,

permitindo preparar estratgias de ensino que objetivem a ocorrncia de uma mudana

conceitual apropriada, visando aprendizagem correta dos conceitos cientficos relacionados

com as concepes alternativas apresentadas pela turma.

Sugerimos ainda que, pelo menos mais um questionrio, para levantamento das

concepes atualizadas, seja aplicado ao longo do processo de ensino-aprendizagem do

contedo desse projeto. O objetivo verificar, examinando os alunos individualmente, se

algumas concepes prvias se mantiveram, se novas concepes alternativas apareceram

durante o perodo de desenvolvimento das aulas e estudos, ou finalmente, se o aluno adquiriu

23

de forma clara, estvel e diferenciada os conceitos cientficos abordados, e eliminou as

concepes errneas identificadas antes da instruo.

Ao longo desse trabalho foram introduzidos questionrios para levantamento das

Concepes Espontneas dos tpicos abordados, podendo o professor aperfeio- lo e/ou

adapt- lo a sua realidade e necessidade.

O contedo terico desse projeto, sempre que possvel, est contextualizado com a

histria da cincia, no intuito de mostrar que a cincia, uma construo humana, fruto da

evoluo do pensamento humano, da reformulao de conceitos e do trabalho experimental

associado argumentao terica. No nos aprofundaremos na teoria por considerarmos que a

mesma pode ser facilmente encontrada nos livros didticos; limitaremo-nos, ento, apenas a

indicar as relaes entre as grandezas envolvidas.

O ensino da teoria, como aqui sugerido, deve preferencialmente ser combinado com

atividades experimentais para que os estudantes tambm possam observar, manusear e acionar

dispositivos. No contexto deste trabalho, tais dispositivos so representaes simplificadas

daqueles que se encontra em todos os tipos de automveis.

O objetivo da metodologia , na relao didtica, oferecer aos alunos uma anlise

contextualizada dos circuitos eltricos e da lei do Ohm, o acesso a novas informaes e a re-

elaborao e recriao destes conhecimentos.

4.1 AVALIAO

A avaliao do aprendizado dos alunos ser feita de duas maneiras: atravs da

resoluo de exerccios e de atividades em grupo. Os exerccios propostos so basicamente

conceituais e versam sobre conceitos intimamente ligados a experincia em questo. Eles

devem ser aplicados logo aps as experincias realizadas. J nas atividades em grupo, sero

realizadas pesquisas e as montagens dos experimentos.

O que se espera dos exerccios em grupo? principio, uma integrao mais ampla

entre os alunos; j que sero agrupados de acordo com o seu desempenho em tarefas

anteriores, formando pares entre os de maior e os de menor aproveitamento. Desse modo, a

cada nova avaliao provvel que ocorra um rodzio dos pares; assim, esta pratica pode

romper com a dicotomia do corpo de alunos, que gera os grupos de bagunceiros e de

estudiosos. Os alunos de maior aproveitamento passam a atuar como monitores dos seus

pares de menor aproveitamento, por sua vez, aqueles que apresentaram os menores

24

rendimentos, passam a ter a responsabilidade de, aps a resoluo dos exerccios,

apresentarem os resultados ao resto da turma.

As montagens experimentais sero orientadas por um roteiro para o experimento,

contendo o material detalhado, os procedimentos para a montagem e os fundamentos tericos.

A avaliao das montagens experimentais se dar pela anlise dos relatrios.

Um relatrio deve ser redigido de tal forma que algum que no presenciou a

experincia fique informado, ao l- lo, do que foi feito, do que se obteve, das concluses e das

limitaes da experincia. Desse modo, um relatrio conter:

a) Introduo, onde se diz a que se prope a experincia. Por que rea1iz-la? Que

conhecimentos, ou informaes, a respeito do fenmeno, ou do sistema em estudo,

pretendemos obter? Que questes basicamente estaremos tentando responder?

b) Exposio Terica, onde se expem os conhecimentos tericos necessrios

compreenso, tratamento e/ou anlise da experincia e dos dados e resultados obtidos. Quais

as definies utilizadas? Quais os conceitos envolvidos? Quais as leis, as relaes entre

grandezas que j se sabe de antemo serem obedecidas pelo sistema?

c) Descrio da aparelhagem, a ser utilizada;

d) Descrio da Montagem, do Mtodo e do Procedimento a ser seguido;

e) Um relato de coisas relevantes que ocorreram no decorrer da experincia, de

detalhes do procedimento prtico, providncias importantes que o grupo tomou, de eventuais

observaes margem do procedimento;

f) Exposio dos dados colhidos, sob a forma de tabelas, grficos, etc.,

convenientemente organizados de modo a facilitarem sua anlise;

g) Anlise Crtica dos Resultados, uma discusso em grupo.

Um bom relatrio deve ser conciso. No se deve gastar espao com coisas

irrelevantes; evitar consideraes que nada tm a ver com a experincia realizada. No copiar

do livro de texto, ou do guia de experincia. O aluno no deve se sentir na obrigao de tecer

comentrios brilhantes ou atingir concluses estrondosas.

A exigncia da elaborao de um relatrio relativo montagem experimental realizada

uma metodologia didtica em consonncia com a prtica do Ensino Experimental Reflexivo

das Cincias (EERC) de que tratam Varela & S (2012). Esses autores, citando vrios

trabalhos (CATAL & VIL, 2002; ALEIXANDRE, 2003; MALONEY & SIMON, 2006),

destacam a importncia da linguagem oral na construo conjunta dos significados cientficos,

e explicitam o papel da linguagem escrita como instrumento de estimulao de competncias

25

de pensamento reflexivo do aluno, integrando e potencializando de forma interdependente o

desenvolvimento de processos cognitivos e a compreenso conceitual.

Para Bruer (1995; apud VARELA & S, 2012), escrever implica pensar sobre o que

objeto da escrita, organizar as idias, estabelecer relaes entre elas, selecionar as melhores

palavras e articul- las adequadamente. Alm do que, desenvolvendo-se num processo de fala

interior do sujeito consigo mesmo, exige uma maior consciencializao das operaes mentais

que se executam (VYGOTSKY, 1987; ibid.).

Por isso, para Varela & S (2012), criar nos alunos o hbito regular de escrever, a

propsito das atividades experimentais, dar continuidade ao processo reflexivo e promover

no aluno o mais elevado grau de aprendizagem que est ao seu alcance.

Como exemplo da metodologia proposta desenvolveremos, em trs captulos, os

conhecimentos bsicos de eletricidade necessrios a compreenso do funcionamento de

alguns circuitos eltricos bsicos que fazem parte de um automvel.

Ao final de cada abordagem, quando possvel, como parte da avaliao formativa,

sugerimos propor um desafio turma. Incentivando-os a desenvolver, em grupo, uma

montagem experimental. De sorte que, o conhecimento cientfico adquirido seja aplicado

tcnica, associando-se assim, cincia e tecnologia, aproximando o saber escolar e o mundo do

trabalho.

Em contrapartida montagem experimental, pode ser proposto que cada grupo, com

base nos conceitos desenvolvidos, elabore um problema a ser resolvido por um outro grupo, a

ser sorteado. O objetivo dessa tarefa transferir para os alunos parte das atribuies que

geralmente so delegadas ao professor; com isto, estaremos dando autonomia e transferindo

responsabilidade aos alunos, tornando-os, por alguns instantes, ao mesmo tempo objeto e

sujeito do processo ensino-aprendizagem.

Caso o grupo sorteado no consiga encontrar a soluo do problema, ou pelo menos

apresentar uma estratgia para a soluo do mesmo, se far necessrio a interveno do

professor. O professor pode assumir para ele o desafio lanado, o que pode mexer com a auto-

estima dos alunos que elaboraram o desafio.

Essas atividades, assim propostas, conferem particular importncia aos contextos

colaborativos de aprendizagem. Segundo Varela & S (2012), trata-se de promover espaos

de mediao, negociao e regulao coletiva, entre os alunos e o professor, que propiciam a

partilha e a defesa de idias. Larkin (2006; apud VARELA & S, 2012), defende que a

discusso gerada pela exteriorizao das idias dos alunos, sob a influncia conjunta dos seus

pares e da ao do professor, possibilita a tomada de conscincia sobre as suas prprias idias

26

e as idias dos outros da mesma turma, assim como estimula a necessidade de as reverem e/ou

modificarem (VOLET et al., 2009; DOMINGUEZ & STIPCICH, 2009; ibidem).

Esta intensa atividade sociocognitiva fator de estruturao e regulao do

pensamento e da ao individual e conjunta dos alunos, fazendo-os repensar procedimentos e

estratgias, reavaliar suas idias e argumentos e considerao dos diferentes pontos de vista.

Varela & S (2012) apontam vrios trabalhos (IBEZ & ALEMANY, 2005; LARKIN,

2006; GEORGHIADES, 2006; GONZLEZ & ESCUDERO, 2007) que defendem que tudo

isto induz nos alunos competncias, metacognitivas e de autorregulao, que favorecem

elevado grau de transferncia das aprendizagens e a autonomia dos alunos. E concluem:

De individuais e idiossincrticos, os significados explicitados, refletidos,

contraditos e negociados do origem a um menor nmero de significados, agora

enriquecidos e partilhados por grande nmero de alunos.

27

5. ABORDAGEM DA ELETRODINAMICA A PARTIR DA LUZ INTERNA DO

AUTOMVEL.

Os Parmetros Curriculares Nacionais PCN para o Ensino Mdio de Fsica,

sustentam que noes e conceitos fsicos abstratos sejam construdos concretamente, a

partir de situaes reais, sem necessidade de se recorrer a tradicionais definies dogmticas.

Nesse sentido, sugerem, por exemplo, que o aprendizado dos fenmenos eltricos deveria

abordar, em seu inicio, a presena predominantemente em correntes eltricas (BRASIL, 1998)

5.1 INTRODUO

Figura 5.1a - O automvel [http://revistaautoesporte.globo.com/]

Os automveis possuem luzes que servem para indicar a direo que o condutor

pretende seguir, denominadas de setas; luzes que indicam reduo de velocidade e/ou

necessidade de parada, luz do stop e do pisca-alerta, luzes para iluminao interna do

veculo e luzes que auxiliam a visualizao das vias por onde trafega o veculo (figura 5.1a),

os faris. Partindo das caractersticas tcnicas do circuito para as luzes interna e externa

(figura 5.1b) de um automvel, abordaremos conceitos importantes na eletricidade para a

compreenso dos circuitos eltricos resistivos, em srie e em paralelo, e, alm disso, da idia

de resistncia equivalente e da Lei de Ohm.

Essa primeira abordagem essencialmente qualitativa, demos nfase

experimentao, sempre atrelada argumentao conceitual, com a perspectiva de que o

aluno a partir dessas experincias construa e organize seus subsunores de forma que lhe

permita, na etapa seguinte, a compreenso quantitativa de conceitos como o de resistncia

equivalente em circuitos srie e paralelo, e da Lei de Ohm.

28

5.2 AVALIAO DIAGNSTICA

Vamos explorar conceitos bsicos de um dispositivo simples, como aquele que

permite que a luz interna do automvel acenda quando as portas forem abertas. A abordagem

desse dispositivo nos levar a introduzir a idia de circuitos eltricos. Ela tambm permitir a

introduo de conceitos e componentes bsicos associados aos circuitos, como a fonte de

fora eletromotriz (f.e.m), os resistores, as chaves seccionadoras de circuitos; assim como

apresentar a instrumentao bsica necessria, voltmetro e ampermetro, e sua instalao em

um circuito eltrico. Pode-se ainda mencionar a leitura de escalas e a simbologia em desenhos

representativos de circuitos eltricos.

Para levantar estas concepes o professor levar, j montadas, as experincias que

utilizar na sala de aula. Estas experincias esto ilustradas nas figuras 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 e 5.6

desse captulo.

5.2.2 Levantamento das Concepes Prvias.

A introduo de conceitos abstratos deve partir da anlise de situaes concretas, de

preferncia ligadas experincia cotidiana dos alunos. Desse modo, as monta gens

experimentais, aqui sugeridas, so circuitos simples utilizando lmpadas ao invs de

resistores; pois, o brilho das lmpadas permite uma comparao direta com as concepes

prvias dos alunos.

Os questionrios foram elaborados com o intuito de confrontar as concepes prvias

com as observaes experimentais, de forma que aquelas que diferirem das experimentais,

pela insatisfao com as concepes existentes, sejam descartadas. Levando a uma mudana

conceitual na estrutura cognitiva dos estudantes, resultando na substituio das suas

concepes alternativas pelas cientficas.

Os questionamentos direcionam os estudantes descoberta de diversos fenmenos

como a da condio bipolar (d.d.p.) para se estabelecer um fluxo de portadores de carga e da

relao entre resistncia eltrica, voltagem e intensidade da corrente eltrica, de maneira

geral. E, particularmente, dever conduzir, ainda, a uma formalizao qualitativa do

comportamento desses mesmos parmetros em circuito srie e, em circuitos paralelos,

conforme forem trabalhadas as questes abaixo. A idia fundamental que os alunos,

29

individualmente, tentem responder s perguntas antes da observao experimental. O

professor poder desenhar no quadro as experincias 5.2, 5.3a e 5.3b, ou simplesmente

perguntar mostrando a experincia sem ligar o circuito fonte de energia eltrica.

Para as situaes mostradas nas figuras 5.2 e 5.3a, compare sua previso com o que

acontece quando ligar o interruptor.

a) A lmpada ligada fonte, conforme a figura 5.2, ir acender ou no? Justifique sua

resposta.

O aluno que der uma resposta afirmativa questo acima acredita que basta ligar um

elemento a um dos plos da bateria para que o equipamento

funcione modelo unipolar. Gravina mostrou que embora no

seja uma concepo alternativa comum ela aparece mesmo

entre alunos que j cursaram eletricidade no ensino mdio

(Gravina, 1994).

Figura 5.2 modelo para concepo alternativa de circuito unipolar.

b) Observe a montagem do circuito na figura 5.3a. Por que a lmpada s acendeu

quando foi fechada a chave interruptora? Veja a figura 5.3b.

Figura 5.3a - Circu ito eltrico aberto Figura 5.3 b circuito eltrico fechado

No circuito da figura 5.4 faremos combinaes com duas lmpadas em srie. Em todas

as situaes a previso do aluno deve ser comparada ao que acontecer quando o interruptor

for ligado. O educador s deve ligar o interruptor aps os alunos terem respondido s questes

c e d.

30

c) Introduzida a lmpada B, similar a lmpada A. Responda, na sua concepo, a

lmpada B vai brilhar mais, menos ou com mesma intensidade que a lmpada A?

Por qu?

Nesta questo, a primeira alternativa pode ser escolhida por aqueles que encontram

explicao numa concepo alternativa do tipo a corrente eltrica consumida no circuito,

no h conservao da carga; ou seja, a corrente eltrica

consumida no circuito,diminuindo quando vai de

B para A. Analogamente, a opo seguinte pode

ser indicada por aqueles que possuem a mesma

concepo, acrescida da suposio de que a

corrente eltrica percorre o circuito no sentido

contrrio (de A para B).

Figura 5.4 circu ito com resistncia

eltrica em srie.

d) Introduzida a lmpada B no circuito, responda: ocorrer alterao no brilho da

lmpada A, comparado ao do circuito anterior? Por qu?

Aqui a observao do fenmeno deve direcionar o aluno percepo de que a cada

nova lmpada introduzida, a energia fornecida a cada uma diminui. Preparando-os para a

introduo do conceito fsico de resistncia eltrica.

e) Desligue o interruptor, tire a lmpada A do bocal. Antes de ligar diga, o que deve

acontecer com o brilho da lmpada B ao fechar o interruptor? Por qu?

Nosso objetivo reforar a idia da necessidade de um caminho fechado para o fluxo

de portadores de carga, conceito j despertado anteriormente. Alm disto, oferecemos um

elemento claro para a diferenciao entre um circuito srie e um circuito paralelo.

31

No circuito da figura 5.3b, inicialmente,

temos apenas a lmpada A; posteriormente,

colocamos, em paralelo, uma outra lmpada, B,

idntica lmpada A. Em todas as situaes, os

alunos devem comparar sua previso com o

que acontecer quando o interruptor for ligado.

Figura 5.5 Circu ito com resistncias

eltricas em paralelo.

a) Acrescente a lmpada B. Antes de ligar o interruptor pergunte: a lmpada A,

agora, vai brilhar mais, menos ou igual a quando estava sozinha?

b) Desligue o interruptor, tire a lmpada A do bocal. Antes de ligar pergunte: o que

deve acontecer agora com o brilho da lmpada B, ao fechar o interruptor?

c) Pelo que voc observou do comportamento dos circuitos srie e paralelo, qual

destes modelos voc acredita que o utilizado para fazer a instalao eltrica de

sua casa?

As atividades de ensino devem ser preparadas a partir da avaliao das concepes

previas dos alunos. Estas atividades devero ser baseadas no modelo de aprendizagem como

mudana conceitual que estabelece condies de insatisfao com as concepes existentes

bem como inteligibilidade, plausibilidade e utilidade da nova informao ou concepo.

(GRAVINA, 1994).

Neste questionrio foram levantadas questes como, a necessidade de uma diferena

de potencial entre os extremos de um circuito eltrico para que os equipamentos eltricos

funcionem, adoo do modelo bipolar, o principio de conservao das cargas eltricas,

resistncia eltrica e noes bsicas de circuitos eltricos, srie e paralelo.

5.3 FUNDAMENTOS TERICOS

Objetivos especficos: Transmitir o conceito fsico de corrente eltrica e reforar as

noes bsicas de circuitos e componentes de circuitos eltricos.

32

5.3.1 A Corrente Eltrica

A Corrente eltrica um movimento ordenado de portadores de carga eltrica. O fio

eltrico, por ser um material metlico, possui um grande nmero de eltrons livres. Esses

eltrons livres esto em constante movimento, devido agitao trmica; no entanto, o

movimento catico e, por definio, no h corrente eltrica.

Quando aplicada uma diferena de potencial a um fio metlico, os eltrons existentes

nesse fio ficaro sob a ao de uma fora eltrica devido presena do campo eltrico; assim,

os eltrons livres entraro imediatamente em movimento.

O movimento catico dos eltrons continua a existir, mas a ele se sobrepe um

movimento ordenado, de tal forma que em mdia, os eltrons livres do fio passam a se

deslocar ao longo deste.

Portanto, o estabelecimento de um campo eltrico em um fio metlico provoca um

fluxo de eltrons neste condutor, fluxo este denominado de corrente eltrica.

A quantidade de carga eltrica que

atravessa uma sesso transversal do condutor em

cada unidade de tempo determina a intensidade

da corrente eltrica estabelecida no condutor.

Figura 5.6 A corrente eltrica

(B. Alvarenga, 2000)

Consideremos uma seco S qualquer do condutor, a relao entre a quantidade de

carga Q que passou atravs desta seco durante certo intervalo de tempo t, denomina-se

intensidade de corrente. Designando por i esta grandeza, ento:

i = Q/t. (5.1)

Se medirmos a carga em coulombs e o tempo em segundos, a unidade de corrente ser

dada em coulomb por segundo, o que chamamos de ampre.

33

Observe que quanto maior for a quantidade de portadores de carga eltrica que passar

atravs da seco reta, durante um dado intervalo de tempo, maior ser a intensidade da

corrente medida. Em outras palavras, a intensidade da corrente nos informa sobre a

quantidade de carga eltrica que passa pela seco reta do condutor por unidade de tempo.

5.3.2 Circuito e Componentes de um Circuito Eltrico

Para que se estabelea uma corrente eltrica em um condutor qualquer algumas

condies precisam ser satisfeitas, a primeira dela que exista uma diferena de potencial

entre dois ou mais pontos desse condutor, e que exista pelo menos um caminho fechado que

permita o fluxo de portadores de carga entre dois pontos que experimentam uma diferena de

potencial entre eles. Essas condies definem a operacionalidade de um dado circuito eltrico.

Observe o circuito abaixo na figura 5.7, composto por uma lmpada, uma fonte de

f.e.m. (pilha) e um interruptor para o circuito eltrico. Na condio inicial figura a embora

exista uma d.d.p fornecida pela pilha, no h corrente eltrica; pois, o circuito est aberto,

nessa situao a lmpada est apagada. Pressionando-se o boto em (b) cria-se a outra

condio necessria ao funcionamento do circuito, um caminho que permite o fluxo de

portadores de carga ao longo do caminho entre os terminais da pilha. Assim, se estabelece

uma corrente eltrica no circuito.

Figura 5.7 Funcionamento de um circuito simples (BLACKW OOD, 1971).

Esse circuito representa muito bem o funcionamento do circuito da iluminao interna

dos automveis. Usualmente, a iluminao interna est ligada enquanto a porta do veculo

estiver aberta, sendo desligada, automaticamente, quando se fecha a porta.

Quando a corrente eltrica estabelecida num circuito, os eltrons livres que esto

sendo acelerados num certo sentido preferencial passam a chocar-se com os tomos que

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formam o condutor. Esse movimento dos portadores de carga atravs do condutor parecido

com o de uma pessoa que sai correndo desesperadamente em meio a uma multido. Isto

significa que o material condutor permite que os portadores de carga se movam atravs dele,

mas oferece sempre resistncia a esse movimento.

Em condies normais, todo material oferece resistncia passagem da corrente

eltrica. Por isso, a insero de componentes eltricos em um ramal qualquer de um circuito

implica no aumento da resistncia total passagem da corrente eltrica. Por simplificao, a

resistncia eltrica oferecida, seja pelo fio condutor ou qualquer outro dispositivo inserido no

circuito, representada num diagrama de circuito pela simbologia de um dispositivo

denominado resistor.

5.3.3 Instrumentos de medidas eltricas

Para prosseguirmos com os experimentos propostos nesta abordagem ser necessrio

apresentarmos algumas idias bsicas sobre instrumentos de medidas eltricas. Na nossa

proposta no h necessidade de detalhar a construo e funcionamento interno destes

instrumentos. O que destacaremos , como devemos introduzi- los no circuito em funo da

grandeza que nos interessa medir, e como proceder na leitura das escalas quando estivermos

lidando com um multmetro.

Os medidores analgicos usuais, tanto os de corrente como os de tenso e resistncia

tm um elemento bsico comum denominado galvanmetro.

O galvanmetro um instrumento de grande sensibilidade passagem de corrente, seu

ponteiro se deflete proporcionalmente a essa corrente, acusando a existncia e o sentido da

corrente eltrica.

Nos medidores analgicos, a leitura feita numa escala graduada, ao longo da qual

deflete o ponteiro. O valor mximo presente na escala denominado valor de fundo de escala.

O galvanmetro graduado em unidades de intensidade de corrente um medidor de

corrente; quando graduado em unidades de d.d.p um medidor de tenso.

O valor da intensidade de corrente em um circuito medido por um instrumento,

geralmente, denominado de ampermetro, que deve ser ligado em srie com o trecho do

circuito que se deseja medir.

Para se medir a tenso eltrica entre dois pontos de um circuito, os terminais do

medidor devem ser conectados a esses pontos. Desse mod