FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA NO ENSINO DE CIÊNCIAS: UM PANORAMA DE PESQUISAS

## FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA NO ENSINO DE CIÊNCIAS: UM PANORAMA DE PESQUISAS

## Tiago Clarimundo Ramos 1 e Wildson L. P. dos Santos 2

1

2 Universidade de Brasília// Campus wildson@unb.br

Instituto Federal Goiano/ Campus Rio Verde e Universidade de Brasília/ Campus Darcy Ribeiro/Programa de Pós-Graduação em Educação, tiagoclarimundo@ig.com.br Darcy Ribeiro/Programa de Pós-Graduação em Educação,

## Resumo

O trabalho que aqui se apresenta é parte de um estudo do tipo 'Estado da Arte' (FERREIRA, 2002), em andamento, vinculado a uma pesquisa de doutorado em Educação permeada pelo enfoque Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) e racionalizações em torno do uso de fontes alternativas de energia na matriz elétrica. Destarte, tem-se por objetivo mapear quantitativamente a produção nacional e internacional de artigos relacionada ao tema 'fontes alternativas de energia' no ensino de ciências, além de analisá-la quanto aos tipos de estudos, níveis de educação escolar, assuntos investigados e localidades do campo de pesquisa. Em termos metodológicos, fez-se uma análise de conteúdo (BARDIN, 2011) de 71 artigos, levantados a partir de buscas em 26 revistas, das áreas de educação e ensino, avaliadas com estratos qualis A1, A2 e B1, segundo o WebQualis da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A partir da análise, constatou-se que grande parte dos trabalhos foi publicada pós anos 2000, sendo que a referida temática tem sido objeto de investigação, principalmente, na educação básica. Poucas pesquisas foram realizadas na educação profissionalizante e na educação superior e/ou formação de professores. Quanto aos tipos de estudos, foram encontrados trabalhos categorizados como ensaio, pesquisa e revisão. No tocante aos assuntos, os artigos enfatizaram a modelagem matemática/computacional; montagem de equipamentos/atividades experimentais; popularização da ciência e tecnologia; relatos de sala de aula/sugestões para o ensino; argumentação no ensino de ciências; currículo; educação ambiental; educação científica com enfoque CTS/CTSA; ensino e aprendizagem dos conceitos científicos; formação de professores; e, livros didáticos/paradidáticos. Não obstante, vários estudos vêm sendo desenvolvidos em diferentes países - da América Latina, Ásia, Europa, América do Norte, Oriente Médio e Oceania. Ademais, no Brasil, as pesquisas centraram-se mais nas regiões Sul e Sudeste.

Palavras-chave : Estado da arte, fontes alternativas de energia, CTS.

## Abstract

This present work is part of a study of the type 'state of the art' (FERREIRA, 2002), which is under development and it is also connected to a doctorate research on Education permeated by the concept Science-Technology-Society (STS) and rationalizations over the use of alternative sources of energy in the electric basis. Thus, the objective is mapping, quantitatively, the national and international production of articles related to the theme 'alternative sources of energy' in the science teaching, besides analyzing it according to the types of studies, levels of school education, investigated subjects and localities of the field research. Considering methodological terms, a content analysis was developed (BARDIN,

2011). The analysis included 71 articles reached through searches in 26 educationand-teaching themed magazines which were classified under the estratos qualis criteria A1, A2 e B1, according to WebQualis from the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES). Through this analysis, it could be noticed that a big part of the studies was published after 2000, considering that the mentioned thesis has been object of investigation, mainly in elementary education. Few researches were developed in the professionalizing and higher education as well as in the development of teachers. As for the type of studies, they were found and categorized as essays, researches and reviews. Regarding to the subjects, the articles emphasized the mathematics/computer modeling; assembly of experimental equipment/activities; popularization of science and technology; reports from classes experience and suggestions for teaching; argumentation in the science teaching; curriculum; environmental education; scientific education focused on STS/STSE; teaching and learning of the scientific concepts; development of teachers; and, textbooks and paradidactic books. Nevertheless, several studies have been carried in different countries - in Latin America, Asia, Europe, North America, Middle East and Oceania. Furthermore, in Brazil, the researches are more concentrated in the south and southeast of the country.

Keywords : State of the art, alternative sources of energy, STS.

## Introdução

Nas últimas décadas, a preocupação global com a questão energética temse mostrado cada vez mais latente (HODGE, 2011), e, nesse contexto, são diversos os elementos que permeiam os processos decisórios. Não obstante, novas pesquisas no campo da energia têm surgido, principalmente, em busca de alternativas que sejam economicamente viáveis e gerem menos danos socioambientais (REIS; FADIGAS; CARVALHO, 2012). Nesse cenário, considera-se que as discussões sobre o uso de fontes alternativas de energia no ensino de ciências pode favorecer o desenvolvimento de criticidade nos alunos, além de aprimorar a capacidade dos mesmos em propor saídas viáveis aos problemas (TOYOHARA, 2010). Admite-se que a energia constitui um dos núcleos básicos do currículo de ciências e o estudo de seus princípios básicos permite explicar uma diversidade de fenômenos e processos científicos e tecnológicos. No entanto, para além disso, crê-se que uma educação científica com enfoque Ciência-TecnologiaSociedade (CTS) (AIKENHEAD, 1994; SANTOS; MORTIMER, 2000; AULER; BAZZO, 2001; AULER; DELIZOICOV, 2001; SANTOS, 2007) possibilita explorar outras questões com foco na análise crítica das inter-relações CTS.

Em concordância com Auler (2011), defende-se que as postulações de suposta superioridade/neutralidade do modelo de decisões tecnocráticas, perspectiva salvacionista/redentora atribuída à ciência e tecnologia e determinismo tecnológico precisam ser combatidas, pois reforçam valores tecnocráticos e consumistas, tendo como pano de fundo a degradação socioambiental. Dessa forma, abordar as fontes alternativas de energia como um tema CTS implica comprometer-se com o desenvolvimento de atitudes críticas e valores democráticos, humanísticos e sustentáveis, mormente no sentido de capacitar os estudantes para a tomada de decisão, avaliando os múltiplos impactos (sociais, econômicos, ambientais, culturais, etc.) associados a seu uso. Nessa perspectiva, o trabalho que aqui se apresenta é parte de uma revisão de literatura, em andamento, vinculada a

uma pesquisa de doutorado em Educação permeada pelo enfoque CTS e racionalizações em torno do uso de fontes alternativas de energia na matriz elétrica.

Destarte, tem-se por objetivo mapear quantitativamente a produção nacional e internacional de artigos relacionada ao tema 'fontes alternativas de energia' no ensino de ciências, além de analisá-la quanto aos tipos de estudos, níveis de educação escolar, assuntos investigados e localidades do campo de pesquisa. De maneira geral, pode-se dizer que a amostra encontrada se mostrou bastante diversificada, constituindo-se em um conjunto de publicações com distintas finalidades. Diante disso, faz-se necessário realizar uma análise, em profundidade, dessa produção, a fim de caracterizá-la melhor e sugerir alguns pontos de reflexão. Entretanto, é mister reforçar que o propósito desse trabalho consistiu em traçar um panorama preliminar do que vem sendo explorado a respeito do tema. E, embora o estudo não tenha esgotado a totalidade de trabalhos da literatura, ele apresenta dados representativos da área, considerando o período e o impacto dos periódicos analisados.

## Aportes e procedimentos metodológicos

O presente trabalho configura-se como parte de um capítulo de uma tese de doutorado em Educação intitulado 'Estado da arte de pesquisas vinculadas ao tema 'fontes alternativas de energia' no ensino de ciências', que tem por objetivo inventariar e sistematizar (FERREIRA, 2002) a referida produção acadêmica, à luz de categorias e facetas reveladas a partir da análise de cada trabalho e do conjunto deles. Para Soares (1991), as pesquisas de 'estado da arte' no Brasil são recentes, porém de grande relevância para a compreensão do estado atingido pelo conhecimento de determinado tema. Strieder (2012) também esclarece que tais pesquisas 'são de natureza muito abrangente no que se refere aos recortes e abordagens, e não dispõem de uma metodologia específica, além da própria análise bibliográfica' (p. 54), mas têm sido realizadas com bastante frequência no ensino de ciências. Nesse sentido, julga-se também que a análise de conteúdo (AC) (BARDIN, 2011) oferece contribuições metodológicas bastante fecundas nesse tipo de investigação.

Partindo dessas considerações, todo o levantamento dos artigos foi feito com base em consultas on line a bancos de dados digitais disponíveis no Portal de Periódicos da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e websites de revistas. Primeiramente, fez-se uma busca no Portal de Periódicos da CAPES para selecionar as principais revistas de educação ou ensino de ciências, nacionais e internacionais - que tivessem estratos qualis A1, A2 e B1. Diante disso, foram selecionadas 26 revistas, sendo dez nacionais e 16 internacionais (conforme consta na tabela 1 apresentada na próxima seção). Após a definição de quais periódicos seriam pesquisados, fez-se visitas aos seus respectivos websites a fim de verificar a disponibilidade de acesso aos artigos. Dessa forma, foi possível constatar que todos os resumos e grande parte dos trabalhos completos estavam disponíveis para download . Todavia, salienta-se que alguns artigos internacionais (textos completos) tiveram de ser adquiridos com recursos próprios do pesquisador. Ademais, é relevante esclarecer que as buscas foram realizadas em todos os volumes - disponíveis nos repositórios - até o ano de 2013. Contudo, o primeiro critério aplicado às buscas foi que os trabalhos deveriam conter o termo 'energia' nos campos de título, resumo ou palavras-chave. Além

disso, para que determinado trabalho fosse realmente selecionado, foi imposta, também, a condição de que o mesmo tivesse relação com o tema 'fontes alternativas de energia' em um contexto de ensino de ciências.

## Resultados preliminares do levantamento bibliográfico

Em uma pré-análise, houve também uma preocupação em traçar um panorama da distribuição dos artigos por revista. Tendo em vista essa primeira aproximação aos dados, na tabela 1, são apresentados resultados preliminares desse levantamento. Percebe-se que, ao todo, foram encontrados 71 artigos alocados em sete das dez revistas nacionais, e, em 12 das 16 revistas internacionais.

Tabela 1 Quantitativo de artigos por revista

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Ressalta-se também que as primeiras indexações do corpus de artigos levantados remontam aos anos 1980 -conforme mostra a figura 1. E, aproximadamente, 77,78% da produção nacional e 85,71% da produção internacional se concentraram pós anos 2000.

Figura 1 Quantitativo anual de artigos vinculados ao tema 'fontes alternativas energia' em um contexto de ensino de ciências em revistas nacionais e internacionais

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## Análise preliminar da produção de artigos

Examinando os artigos, a primeira unidade de análise que emergiu diz respeito à classificação do tipo de trabalho que havia sido publicado. Nesse contexto, foram identificadas três categorias: ensaio, pesquisa e revisão . Os trabalhos categorizados como ensaios foram os que tiveram a maior representatividade (aproximadamente 57,75%), seguidos dos trabalhos de pesquisa (aproximadamente 40,85%) e revisão (aproximadamente 1,41%). Vale esclarecer que um trabalho foi classificado como ensaio quando apresentava considerações sobre alguma questão relacionada às fontes alternativas de energia, porém, sem constar de uma metodologia e análise de dados. Por outro lado, um trabalho foi classificado como resultante de pesquisa, quando apresentava uma estrutura consistente, metodologicamente, com análise de dados e discussão de resultados. Além disso, foi possível reconhecer um único artigo (SILVA; CARVALHO, 2002) com ênfase no levantamento bibliográfico, que foi classificado como revisão. Deve-se ressaltar, ainda, que o referido trabalho teve por objetivo levantar as principais discussões sobre o tema 'produção de energia elétrica' - presentes em referências técnicas e acadêmicas - e que poderiam ser convertidas em conteúdos escolares.

A partir da análise dos artigos categorizados como ensaios, foi possível distinguir ainda outras quatro subcategorias: ensaios com ênfase na (E1) modelagem matemática/computacional; (E2) montagem de equipamentos/atividades experimentais; (E3) popularização da ciência e tecnologia; e, (E4) relatos de sala de aula/sugestões para o ensino - conforme mostra o quadro 1.

Quadro 1 Relação dos ensaios segundo a ênfase nas subcategorias E1, E2, E3 e E4

De acordo com o resultado apresentado, aproximadamente, 43,90% dos ensaios referiam-se a relatos de situações vivenciadas pelos professores em salas de aula, bem como, sugestões para o ensino (como, por exemplo, iniciativa de ensino de energia solar para crianças, etc.); 26,83% enfatizaram o uso de atividades experimentais (como, por exemplo, construção de aquecedor solar, etc.); 21,95% foram trabalhos de popularização da ciência e tecnologia que discutiam alguma questão e/ou novidade tecnocientífica (como, por exemplo, quem usa energia no Brasil, célula a combustível, etc.); e 7,31% discutiram o uso de modelos matemáticos e computacionais (como, por exemplo, no levantamento e avaliação de disponibilidade de recursos eólicos e solares).

De outro lado, da análise dos artigos resultantes de pesquisas emergiram outras subcategorias associadas aos eixos de investigação, locais em que foram

desenvolvidas as pesquisas e níveis de educação escolar . No tocante aos eixos de investigação foram constatadas sete subcategorias: pesquisas envolvendo (A1) argumentação no ensino de ciências; (A2) currículo; (A3) educação ambiental; (A4) educação científica com enfoque CTS/CTSA; (A5) ensino e aprendizagem dos conceitos científicos; (A6) formação de professores; e, (A7) livros didáticos/paradidáticos - conforme mostra o quadro 2 e figura 2.

Quadro 2 Relação dos artigos e locais de pesquisa segundo os eixos de investigação

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Figura 2 Recorrência aos eixos e locais em que foram desenvolvidas as pesquisas

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Nota-se que mais da metade dos trabalhos resultantes de pesquisas (aproximadamente 65,48%) priorizou um único eixo de investigação (A3, A4, A5, A6 ou A7). Aproximadamente 31,03% contemplaram dois eixos (A1 &amp; A4, A2 &amp; A6, A4 &amp; A7 ou A4 &amp; A6); e, somente um artigo contemplou quatro eixos (A2, A3, A6 &amp; A7). Além disso, constatou-se um elevado percentual de recorrência ao eixo A4 (aproximadamente 68,92%), reforçando a relevância dos enfoques CTS e CTSA para estudos ligados ao tema 'fontes alternativas de energia' no ensino de ciências.

Destaca-se também que em alguns estudos esse eixo esteve vinculado aos eixos A1, A6 ou A7. Não obstante, aproximadamente 10,34% das investigações incluíram o eixo A1; aproximadamente, 6,90% o eixo A2, 6,90% o eixo A3, 13,79% o eixo A5, 17,25% o eixo A6 e 17,24% o eixo A7.

Em relação aos locais em que foram desenvolvidas as pesquisa, constatouse que, aproximadamente, 34,38% das investigações foram realizadas no Brasil e, aproximadamente, 65,53% foram realizadas fora do Brasil - em países da América Latina, Ásia, Europa, América do Norte, Oriente Médio e Oceania. Deve-se realçar também que das dez pesquisas realizadas no Brasil, cinco se concentraram na região Sudeste - sendo três em São Paulo, uma no Rio de Janeiro e uma em Minas Gerais. Quatro foram realizadas no Sul - sendo três no Rio Grande do Sul e uma em Santa Catarina; e, uma na região Nordeste - Bahia. No tocante aos níveis de educação escolar , a análise evidenciou que, aproximadamente 75,86% dos artigos resultantes de pesquisa focaram na educação básica; aproximadamente 20,69% na educação superior e/ou formação de professores; e, somente, um único trabalho (aproximadamente 3,45%) resultou de pesquisa na educação profissionalizante.

## Considerações finais

Em suma, é conveniente admitir que a amostra de artigos analisada é um recorte com limitações, haja vista, por exemplo, que podem existir outros trabalhos que não foram contemplados no presente levantamento. No entanto, pode-se afirmar que o esforço aqui empreendido viabilizou levantar um conjunto representativo de artigos que, em grande parte, foi publicado pós anos 2000. Não obstante, os resultados da análise preliminar dessa produção mostraram que questões ligadas à temática 'fontes alternativas de energia' têm sido objeto de investigação no ensino de ciências, principalmente, na educação básica. De maneira, que a educação profissionalizante, educação superior e/ou formação de professores receberam menor atenção. Quanto aos tipos de estudos, foram encontrados trabalhos categorizados como ensaio, pesquisa e revisão. No tocante aos assuntos, os artigos enfatizaram a modelagem matemática/computacional; montagem de equipamentos/atividades experimentais; popularização da ciência e tecnologia; relatos de sala de aula/sugestões para o ensino; argumentação no ensino de ciências; currículo; educação ambiental; educação científica com enfoque CTS/CTSA; ensino e aprendizagem dos conceitos científicos; formação de professores; e, livros didáticos/paradidáticos. Destaca-se ainda que, no Brasil, as regiões Sudeste e Sul tiveram uma maior participação na produção de trabalhos do que as regiões Centro-Oeste, Norte e Nordeste. Diante desse cenário, julga-se desejável que as pesquisas na educação básica possam continuar, porém, é necessário ampliar os estudos também na educação profissionalizante e na educação superior e/ou formação de professores, principalmente, nas regiões que figuraram menor representatividade em termos de produção de artigos indexados em periódicos de estratos qualis A1, A2 e B1.

## Agradecimento

Ao Instituto Federal Goiano pela concessão de afastamento de atividades docentes, do primeiro autor, para fins de capacitação, em nível de Doutorado, pelo Programa de Pós-Graduação em Educação da Universidade de Brasília.

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