EVOLUÇÃO DAS IDÉIAS DOS ESTUDANTES SOBRE OS DESAFIOS ENERGÉTICOS DO FIM DO PETRÓLEO BARATO EM AULAS DE FÍSICA

## EVOLUÇÃO DAS IDÉIAS DOS ESTUDANTES SOBRE OS DESAFIOS ENERGÉTICOS DO FIM DO PETRÓLEO BARATO EM AULAS DE FÍSICA

## EVOLUTION OF STUDENTS' IDEAS ABOUT THE ENERGY CHALLENGES OF THE END OF CHEAP OIL IN PHYSICS CLASSES

Andréia Spessatto De Maman 1 , João Batista Siqueira Harres 2

1 Centro Universitário UNIVATES/CETEC/andreiasdm@yahoo.com.br

2 Pontífica Universidade Católica do Rio Grande do Sul - PUC/Faculdade de Física/jbharres@yhaoo.com.br

## Resumo

Este trabalho analisa a evolução das concepções dos alunos do Ensino Médio sobre o uso da energia. A partir da discussão da dependência mundial do petróleo são desenvolvidas atividades através de uma Unidade Didática especificamente elaborada. Partindo de um questionário inicial individual de coleta de ideias sobre o tema, a Unidade Didática propõe atividades com um caráter investigativo, centrando-se na explicitação, análise e reflexão das ideias dos alunos. As atividades propostas buscam a reflexão sobre a matriz energética atual e a forte dependência de uma fonte não renovável de energia: o petróleo. A Unidade foi aplicada em 26 alunos, estudantes do 2º ano do Ensino Médio. A metodologia de análise dos dados teve uma abordagem qualitativa. Os resultados mostram que a Unidade Didática aplicada, baseada na exploração das ideias dos alunos, foi eficaz para promover apenas uma evolução inicial de suas idéias, provavelmente influenciada pelo desconhecimento majoritário dos alunos sobre o modelo energético atual. Ao final, discute-se implicações desses resultados para a pesquisa e o ensino de física.

Palavras-chave : Ideias dos alunos. Uso da energia. Petróleo.

## Abstract

This paper analyzes the evolution of concepts of high school students about energy use. From the discussion of the world's dependence on oil activities are carried out through a specifically developed Didactic Unit. Starting from a single initial questionnaire to collect ideas on the subject, the Didactic Unit proposes activities with an investigative nature, focusing on explanation, analysis and reflection of the students' ideas. The proposed activities seek to reflect on the current energy matrix and the heavy reliance on non-renewable energy source: oil. The unit was applied to 26 students, students of 2nd year of high school. The methodology of the data analysis was a qualitative approach. The results show that the Didactic Unit applied based on the exploitation of students' ideas, was effective to promote only an initial evolution of his ideas, probably influenced by the major lack of students on the current energy model. Finally, we discuss implications of these results for research and teaching physics.

Keywords : Students' ideas. Energy use. Oil

## Introdução

Nos tempos atuais, numerosas são as descobertas e novidades do campo da Ciência. Faz-se necessário, portanto, compreender e participar de forma mais efetiva da sociedade atual. Porém dominar a tecnologia nem sempre é o suficiente para compreender situações. Um conhecimento mais profundo de conceitos primordiais, muitas vezes pode nos auxiliar a compreender problemas da sociedade moderna. Este parece ser o caso dos usos da energia, especialmente das fontes não-renováveis (petróleo, gás natural e carvão) no nosso dia-a-dia. Inerentemente ligado à Física, este tema tem recebido pouca atenção em sala de aula.

O atual ensino de Física, apesar das muitas pesquisas na área, ainda se resume em um emaranhado de fórmulas, que na maioria das vezes os alunos não compreendem o seu por quê. Porém conforme as novas Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (DCNEM) de 2012 (Brasil, 2012), cada vez mais, fazse necessário trabalhar com o aluno de modo que o mesmo seja o protagonista do cenário educacional. E estes cenários devem ser condizentes com seu contexto e real situação de mundo, pois ele é o sujeito que amanhã poderá transformar o mundo ou simplesmente ser mais um nessa imensa população.

Nesse contexto, o conhecimento sobre a atual situação da matriz energética brasileira e mundial, sua expectativa e o estabelecimento de uma relação entre os diferentes tipos de energia disponível no planeta e a sua autossustentabilidade, no mundo atual, é um assunto importante e atraente para ser discutido em aulas de Física. Por isso, deveria haver uma ênfase maior nestes temas, relacionando fontes renováveis e não renováveis de energia, em especial os combustíveis fósseis, dos quais o modelo de sociedade atual é muito dependente.

Neste sentido, este trabalho apresenta uma análise das ideias dos alunos sobre a situação atual da matriz energética no país e no mundo, investigando também qual a postura dos mesmos diante de uma possível crise energética que poderemos enfrentar.

## Energia como tema estruturante

Energia é um tema que quando discutido nas escolas geralmente é ensinado basicamente sob o ponto de vista da sua conservação. Segundo Alvarenga e Maximo (2007, p. 292), 'energia é um dos conceitos mais importantes da Física', talvez o mais utilizado na linguagem cotidiana. Ela está presente em nossos alimentos, em nosso próprio corpo, nos meios de transporte, em um aparelho celular, em uma atividade física, em nosso trabalho, enfim em todo lugar.

Além disso, o modo de vida atual está muito marcado pelo consumismo e a busca de conforto. A tecnologia a cada dia lança algo novo, cria necessidades e demandas. Porém, por trás de toda essa tecnologia, consumismo e modo de vida atual, é preciso considerar que a maior parcela da energia é oriunda basicamente da queima do petróleo.

De fato, o petróleo é hoje o maior responsável por movimentar a economia e o desenvolvimento do mundo. Segundo a Agência Internacional de Energia, os combustíveis fósseis, petróleo, carvão mineral e gás natural, representam 81% da matriz energética mundial. No Brasil, estes combustíveis respondem por 53% da matriz (Revista abril, 10/2013, Texto digital).

Mesmo que o mundo caminhe em direção às fontes renováveis, o petróleo é absolutamente indispensável para atender à demanda crescente por combustíveis em função do crescimento econômico mundial (Jornal O Globo, 02/2014, Texto digital). Segundo a Revista Abril, as projeções para 2030 indicam que, no mundo, a demanda por energia atendida por combustíveis fósseis representará 77% do total e, no Brasil, 52% (Revista abril, 10/2013, Texto digital).

Sabe-se que o petróleo é uma fonte não-renovável de energia, formado pela sedimentação da decomposição de animais e vegetais em solo (rocha) específico, depois de passados milhões de anos. Estes formam um poço que varia muito em sua profundidade dependendo da sua localização. E como são poços, contêm uma quantidade finita de combustível.

Em 1998, Campbell e Laherrère já alertavam para o fato de que oferta de petróleo convencional não ser capaz de no futuro acompanhar a demanda. Segundo os autores, a avaliação das reservas contida nos relatórios da indústria do petróleo, se baseia em estimativas distorcidas, pressupõe uma produção e, mais importante, considera que o último balde de óleo de um poço pode ser bombeado do solo tão rapidamente e com o mesmo custo dos barris de petróleo jorrando dos poços ativos (CAMPBELL, 2006)

Para Ballenilla et al (2007), o petróleo em abundância e barato está com os anos contados. Conforme a teoria proposta inicialmente apresentada, em 1971, pelo geólogo King Hubbert uma vez consumida a metade do recurso, se alcança o pico de extração e, a partir deste momento, o volume extraído decresce de forma inevitável e independente dos capitais investidos ou da tecnologia aplicada.

Coréia do Norte e Cuba são exemplos recentes de viverem séria crise pela falta de petróleo. Dependentes do petróleo russo, nestes países a agricultura entrou em colapso após o fim do regime comunista. Fome e doenças marcaram a geração dos anos 90 na Coréia do Norte. Em Cuba, o clima tropical e a reforma agrária amenizaram um pouco os problemas (Harres, 2008).

Paralelo a isso, ainda há discussão sobre a produção de biocombustíveis em substituição aos combustíveis de origem não renovável, tendo em contrapartida redução na produção de alimentos. Os biocombustíveis são apontados como uma alternativa energética aos combustíveis fósseis, com o uso de grãos, tais como milho, soja, girassol, entre outros, produtos estes presentes na mesa do brasileiro. Assim, uma questão interessante para discutir com os alunos é se seria possível alimentar motores sem comprometer a produção de alimentos?

## A questão do fim do petróleo barato e o ensino de física

E se nos próximos anos fosse necessário enfrentar uma escassez de petróleo, mudar modos de vida e matriz energética, a população estaria preparada para tantas mudanças? Como a escola poderia preparar o aluno para uma possível crise energética mundial?

Uma vez que somos dependentes diretos e indiretos dessa fonte não renovável, devemos nos perguntar sobre as possibilidades da continuidade desta dependência. Existe petróleo para garantir o abastecimento do consumo (atual e futuro) de energia? É possível ocorrer crescimento econômico sem petróleo (ou com petróleo muito caro)? As ditas energias alternativas podem substituir em larga escala

e no ritmo de consumo atual, as fontes não renováveis? Estas e outras questões deveriam ser abordadas nas aulas de Física, devido a sua ligação direta com a sociedade atual além de ser um tema recorrente no meio científico.

Segundo García (2008), os alunos pouco sabem sobre o tema. Deve-se tratar da ideia da difícil substituição dos combustíveis fósseis por outras fontes de energia, o que levará à necessidade de mudança no sistema socioeconômico, com um menor uso de energia, um decrescimento e uma maior diversidade de fontes energéticas.

García (2008) destaca que a economia de energia é um tema difícil de ser trabalhado em sala de aula, pois trata de conservação e degradação, além da ideia de insuficiência energética e, sobretudo da dificuldade de rejeitar nosso estilo de vida associado à ideia de desperdício e economia de energia. Os alunos têm dificuldade de questionar sua forma de vida. Imersos em um sistema muito lhes custa pensar em um sistema de modelos alternativos para a energia, mesmo que admitam as consequências negativas do modelo atual. Em geral, acaba-se adotando uma postura fatalista, não solidária e de otimismo na tecnologia.

## Metodologia

Pensando nisso, e preocupados com a situação atual de consumo sem controle de combustíveis fósseis, esta investigação se propôs a analisar como evoluem as concepções dos alunos do Ensino Médio de uma escola pública sobre o tema energia e o uso do petróleo em função da aplicação de uma Unidade Didática especificamente elaborada para promover uma reflexão sobre a dependência dessa fonte e as alternativas possíveis acerca desse estudo.

Foi elaborada uma proposta de ensino para tentar acompanhar a evolução das ideias de vinte e seis alunos de uma escola pública a partir de uma experiência metodológica diferente da habitual. Ao mesmo tempo, havia também o desejo de divulgar o quanto este tema é relevante para o Ensino de Física, estando sempre presente no dia a dia e preocupando o futuro modo de vida das pessoas.

Segundo Ballenilla et al (2007) a metodologia baseada na investigação é uma opção adequada para tratar de problemas relacionados à energia, uma vez que os problemas propostos podem ser considerados problemas mais escolares do que científicos, contendo um caráter social e envolver os alunos em suas tarefas. Baseando-nos em García (2008), a intenção era formar pessoas críticas e autônomas num processo criativo de negociações de significados e construção em conjunto, a reflexão proposta supõe uma reorganização de ideias, que ao final, devem ser explicitadas e contrastadas com as ideias iniciais.

Uma ferramenta útil a este processo consiste em que o aluno reconstrua, com a ajuda do professor, um processo seguindo desde suas ideias originais quando começou a trabalhar o tema, até o momento atual. Isso facilita a tomada de consciência e a reflexão sobre sua própria aprendizagem (Cubero, 1999).

Os instrumentos utilizados para a obtenção das informações foram questionários e registros nos cadernos dos alunos. Assim, a metodologia da pesquisa foi conduzida a partir da análise dos questionários abertos, investigando as concepções prévias dos alunos e a possível evolução de suas idéias, conforme propõem Moreira e Rosa (2009). As concepções foram emergindo a partir de

diversas atividades. O Quadro 1, abaixo, mostra uma síntese das atividades desenvolvidas. Em anexo são apresentadas as perguntas dos questionários inicial e final.

Quadro 1 - Lista de atividades desenvolvidas

## Análise de dados

As respostas do questionário inicial, os questionamentos e as reflexões realizadas ao longo da aplicação da Unidade Didática, juntamente com as respostas do último questionário, foram lidas e analisadas a fim de se investigar se houve evolução nas concepções dos alunos. A escolha dos questionários, como instrumentos de pesquisa, objetivou uma maior riqueza na coleta de informações. Os questionários foram respondidos em sala de aula, individualmente, não havendo interferência da professora nas respostas. Ao concluir a aplicação da Unidade Didática, os alunos responderam novamente a um questionário com questões referentes, principalmente, ao tema esgotamento do petróleo e autoavaliação.

A partir dos registros coletados no caderno individual de cada aluno e dos questionários aplicados: questionário de ideias prévias e questionário final realizouse uma organização desses dados o que permitiu observar algumas evidências de seus pensamentos.

As respostas foram categorizadas, segundo três níveis de evolução: (I) Não reconhecem o modelo energético atual e acreditam num crescimento ilimitado; (II) Reconhecem o modelo energético atual e acreditam na tecnologia para a solução de problemas; (III) Reconhecem o modelo atual, acreditam num crescimento limitado, apontam saídas e soluções para problemas energéticos.

A Tabela 1 mostra o número de sujeitos em cada nível antes das atividades e depois delas, apresentando também as transições específicas de cada sujeito. Pela análise de dados, evidenciou-se que a maioria dos alunos evoluiu principalmente do Nível I para o Nível II. Considerando-se o curto espaço de tempo em que foi trabalhada a Unidade, é difícil se esperar uma evolução maior. Para García (2008), é mais fácil um aluno reconhecer seu modelo energético (Nível II), do que fazer apontamentos de soluções (Nível III), já que este é um nível que requer

mais tempo e reflexão, em virtude de que, desde que nascemos, fomos acondicionados em um mundo 'desenvolvido', consumista e com energia 'sobrando'.

Tabela 1 - Frequência e evolução das concepções dos sujeitos

Os resultados encontrados convergem com os de Ballenilla (2007), quando desenvolveu essa discussão em um curso de formação para professores. Na ocasião estes também reconheciam o modelo energético atual, citavam a conscientização e a tecnologia como uma possível saída. Apontavam como um grave problema a escassez e a pouca variedade de alimentos e algo preocupante para os próximos 50 anos. Essa preocupação com alimentos, nos sujeitos analisados nesta pesquisa não ficou tão evidente, visto que a aposta nos recursos tecnológicos resolveriam seus problemas.

Concorda-se com Dias et all (2005), quando diz que a educação para o uso racional deveria estar inserida no processo de ensino-aprendizagem do indivíduo e com o fornecimento dos elementos necessários para a alteração da sociedade quanto ao uso eficiente de energia, possibilitando assim a identificação e evolução de pensamento e atitudes dos envolvidos. Se trabalharmos desde a educação básica com este tema e nesta perspectiva, poder-se-á formar cidadãos mais conscientes e preparados para uma possível crise energética.

## Considerações finais

O presente estudo desenvolveu-se na perspectiva de oferecer contribuições para o Ensino de Física do Ensino Médio por meio de um tema considerado relevante para os dias atuais.

Este estudo oferece algumas contribuições, dentre elas podemos destacar que a metodologia investigativa proporcionou uma maior interação, reflexão e valorização do pensamento do aluno, possibilitando que os estudantes fossem condutores da construção de seu próprio conhecimento, participando das discussões, expondo suas ideias, buscando leituras complementares, interpretando gráficos e buscando soluções para problemas do seu dia a dia.

Foi possível promover a discussão, reflexão e entendimento da atual matriz energética mundial, nacional, regional e local além da conscientização da produção e consumo de energia e relação do tema a disciplina de Física, permitindo aos estudantes o reconhecimento de nossa matriz energética atual, considerando nossa

dependência de fontes não renováveis de energia. Além disso, a Unidade Didática Privilegiou a colaboração e a cooperação entre os estudantes, para dar sentido a sua aprendizagem, e entre estudantes e professora.

De modo particular, o tema da dependência do petróleo no modelo energético atual, e de modo geral, o da educação para um uso racional da energia ainda tem muito por ser investigado e analisado, muito a se conhecer e muito a ser desvendado diante dos fatos e acontecimentos que se vislumbram e que virão nas próximas décadas ou mesmo anos.

## Referências

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BALLENILLA, F.; GARCÍA, J. E.; SÓLIS, M. C.; RODRIGUEZ, F. Investigando el problema del uso de la energía . Investigación en la Escuela , n° 63, p.29-45, 2007.

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BRASIL. CNE/CEB. Resolução n.2, de 30 de janeiro de 2012. Diretrizes curriculares nacionais para o Ensino Médio . Brasília, DF, 2012.

CAMPBELL, C. J. The Rimini Protocol an oil depletion protocol: Heading off economic chaos and political conflict during the second half of the age of oil . Energy Policy, v. 34, n. 12, p. 1319-1325, ago. 2006.

CAMPBELL, C.J. & LAHERRÈRE, J.H. The end of cheap oil. Scientific American, 78-83, mar. 1998.

CUBERO, R. Como trabajar con las ideas de los alumnos. Sevilha: Díada, 5ª ed. 1999.

DIAS, R.; BALESTIERI, J. A. P.; MATTOS, C. Elementos para uma educação do uso racional de energía. IV Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em ciencias, Bauru, SP, 2007.

GARCÍA, J. E. ¿Por qué no convence? Una reflexión sobre las causas de La resistencia al cambio de las concepciones de estudiantes de Magisterio em relación con la temática energética . Encuetro de la Rede IRES sobre 'Crisis enegética y educación para la sostenibilidad desde la persperctica del IRES'. http://www.redires.net/Tercera\_web\_IRES/biblioteca.htm, 2008.

HARRES, J. B. S. A crise dos alimentos . Zero Hora, 15 maio 2008.

MOREIRA, M. A & ROSA, P. R. S. Pesquisa em ensino: métodos qualitativos e quantitativos . Instituto de Física, UFRGS, Brasil, 2009.

http://www.ua.es/personal/fernando.ballenilla. Site oficial de Fernando Ballenilla . Acessado em 12 de Janeiro de 2014.

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http://dieoff.org/page140.htm. Acesso em 18 de março de 2014.

http://oglobo.globo.com/economia/petroleo-perde-espaco-na-matriz-energetica11619414#ixzz2ymvQh6ae. Jornal O Globo, 02/2014 . Acessado em 10 de abril de 2014.

## Anexos

## Quadro 2 - Questionário de ideias prévias

- 01. O que lembra a você a palavra energia?
- 02. Para realização de nossas atividades diárias necessitamos de energia. Liste as atividades que você faz ao levantar pela manhã até a hora do almoço. De onde obtemos esta energia?
- 03. Nossos avós usavam as mesmas formas de energia que nós atualmente? Caso sua resposta seja não, quais as formas de energia que eles usavam?
- 04. Que mudanças são visíveis na utilização dessas formas de energia nos dias de hoje, ano de 2009?
- 05. Que tipo de energia você acredita ser aquela que mais é gasta em sua casa no decorrer de um mês?
- 06. E qual é o tipo de energia que você acredita ser a que custa mais caro no orçamento familiar?
- 07. Em relação ao petróleo: Onde podemos encontrá-lo? Em que zonas da Terra você crê que estão as maiores reservas de petróleo?
- 08. Como o petróleo se forma?
- 09. E como o usamos?
- 10. Você pensa que o petróleo vai acabar um dia? Por quê?
- 11. Se você pensa que sim, quando começaremos a notar que o petróleo está acabando?
- 12. E como você imagina que começaremos a perceber isso no dia-a-dia?
- 13. Enumere de 01 a 03, colocando em ordem crescente, em que você acredita que o petróleo vai influenciar mais.
- ( ) Transportes ( ) Alimentos ( ) Agricultura ( ) Indústrias / fábricas ( ) Informática / tecnologias ( ) Laser / turismo ( ) Bem-estar social

## Quadro 3 - Questionário final de avaliação e autoavalição

- 1. Quanto ao tema desenvolvido.
- a. Depois de toda reflexão desenvolvida no decorrer da unidade, o que você pensa sobre o esgotamento do petróleo? Vai acontecer ou não? Por quê?
- b. Se acredita que sim, quando pensa que começaremos a perceber que ele está acabando?
- c. E como acha que ficaremos sabendo dessa notícia, se é que ficaremos sabendo, ou perceberemos por nós mesmos? Explique
- d. É possível viver sem petróleo? Como? Temos saídas? Quais?
- e. O que nós podemos fazer hoje para nos 'preparar' para uma possível crise do petróleo?
- f. Você acredita que existe outra alternativa em larga escala que possa substituí-lo?
- g. Pode-se acreditar em um crescimento sem fim eternamente?
- 2. Para as atividades desenvolvidas em dupla ou em grupo:
- a. Você colaborou com a equipe para o desenvolvimento das mesmas? Como?
- b. Da forma como foi trabalhado, foi possível sempre entrar em um acordo de opiniões? Por quê?
- c. Você contribuiu para com a aprendizagem de seus colegas? Como?
- 3. Para as atividades desenvolvidas individualmente:
- a. Você cumpriu todas as tarefas propostas pela professora e pelo seu grupo? Caso não tenha cumprido diga qual foi o motivo?
- b. Você considera este tema importante para sua vida? Em que ou onde ele pode ser útil?
- c. O que se poderia fazer de diferente nas aulas? Dê sua opinião.