Enfoque CTS: Aplicação de uma sequência didática sobre indução eletromagnética.

## ENFOQUE CTS: APLICAÇÃO DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

## STS APPROACH: APPLICATION OF A LESSON PLAN ON

Karine Prado¹, Alice Assis 2 , Silmar Antonio Travain 3

- ¹ UNIFEI/ Instituto de Física e Química/karine.prado1@gmail.com
- 2 UNESP/ Departamento de Física e Química/aliassis@gmail.com
- 3 UNESP/ Departamento de Física e Química/siltravain@gmail.com

## Resumo

O grupo PIBID - Física de uma Universidade estadual de São Paulo elaborou e aplicou uma sequência didática sobre o tema Indução Eletromagnética, com alunos do terceiro ano do Ensino Médio, de uma escola da rede estadual de ensino, no primeiro semestre de 2017. Tal sequência foi aplicada por uma das alunas bolsistas, em dois encontros, cada um com duas aulas de 50 minutos. As aulas foram videogravadas e os instrumentos de análise da presente pesquisa são constituídos por alguns recortes da transcrição dessas videogravações. Nesta pesquisa, verificou-se se a interação social propiciada pela professora viabilizou aos alunos a articulação entre os conceitos espontâneos e científicos de forma a facilitar que eles tornassem mais concreto o conceito de indução eletromagnética, bem como a reflexão relativa às questões sociais e ambientais associadas a esse conceito. Os resultados mostram que tal interação ocorrida em sala de aula propiciou as referidas articulação e reflexão por parte dos alunos, contextualizando o conceito abordado.

Palavras-chave : Ensino de Física; Indução Eletromagnética; Enfoque CTS.

## Abstract

The Physics Group of the Teachers Training Scholarship Programme (PIBID) of a São Paulo State University has developed a didactic sequence for the subject of Electromagnetic Induction and applied it for third year higher education students in a state school in their first semester of 2017. This didactic sequence was delivered by a scholarship holder, in two lessons of 50 minutes each. The lessons were video recorded, the analytic instruments for this research involving excerpts and transcripts of these video recordings. The aim if this research was to verify whether the social interaction promoted by the teacher has enabled students to make connections between the spontaneous and scientific concepts in such a way that this has then facilitated the concept of electromagnetic induction, as well as reflection on related

social and environmental issues, to become more concrete. The results demonstrated that this form of classroom interaction has enabled such connections and reflection to be made by the students, contextualizing the discussed subject.

Keywords : Physics teaching; Electromagnetic Induction; STS approach.

## Introdução

É perceptível o impacto do avanço científico e tecnológico em diversas áreas, como nos meios de comunicação, no transporte, na facilidade de acesso à informação, nas pesquisas no ramo da medicina, entre outras. Por outro lado, nas escolas, o ensino ainda se apresenta como no século passado, com práticas pedagógicas distantes da realidade do aluno, levando-o à memorização de conteúdos e à resolução de exercícios de forma mecânica.

Diante dessa situação, faz-se necessário repensar tais práticas, de modo a tornar o processo de ensino mais eficiente, por meio de uma abordagem que desenvolva nos alunos uma postura crítica relativa ao desenvolvimento científico e tecnológico. Em consonância com essa ideia, a abordagem CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) visa desenvolver a educação e a criticidade referentes a questões da ciência, da tecnologia e da sociedade, construindo habilidades e valores, para que os alunos possam atuar de forma ativa na resolução de problemas envoltos por essas questões (SANTOS e MORTIMER, 2000).

Segundo Strieder (2008), a abordagem CTS tem como objetivo 'formar cidadãos melhor informados ou alfabetizados em ciência e tecnologia, críticos em relação ao desenvolvimento científico-tecnológico, capazes de tomar decisões e lidar com as implicações sociais desse' (p.40). Para tanto, é fundamental que o professor oportunize a reflexão acerca do referido desenvolvimento, viabilizando a participação ativa dos alunos em sala de aula e valorizando os seus conhecimentos espontâneos.

Nesse sentido, destacamos a importância da interação social em sala de aula, de modo a favorecer a formação de conceitos por parte dos alunos. Vigotsky (1991) aponta que a aprendizagem tem origem nas relações sociais, de forma que 'o aprendizado adequadamente organizado resulta em desenvolvimento mental e põe em movimento vários processos de desenvolvimento' (p.61). Com isso, todas as funções ocorrem duas vezes, primeiro em nível interpessoal e então em nível intrapessoal, o que é aplicado 'igualmente para a atenção voluntária, para a memória lógica e para a formação de conceitos. Todas as funções superiores originam-se das relações reais entre indivíduos humanos' (p.41).

Nesse contexto, surge o conceito de Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP), que 'carrega, em sua essência, a idéia das transformações que acontecem por meio da ação intencional do professor, promovendo progressos que não aconteceriam de maneira espontânea (SCHROEDER, 2007, p.295-296). Assim, ao atuar na ZDP, o professor promove a

a articulação dos conceitos espontâneos da criança com os científicos veiculados na escola, de tal forma que, de um lado, os conceitos espontâneos possam inserir-se em uma visão mais abrangente do real, própria do conceito científico, e, de outro lado, os conceitos científicos tornem-se mais concretos, apoiando-se nos conceitos espontâneos gerados na própria vivência da criança. Criam-se, assim, novas condições para que

os alunos compreendam de forma mais ampla a realidade (MARTINS, p.120).

Nessa perspectiva, Vigotski (2001, apud SCHROEDER, 2007, p.314) aponta que 'a aprendizagem é um processo de reestruturação conceitual que acontece a partir das conexões interativas entre os conhecimentos espontâneos e científicos', de forma que os primeiros 'seguem seu caminho para o alto, em direção a níveis maiores de abstração, abrindo caminho para os conceitos científicos, em seu caminho para baixo, rumo a uma maior concretude' (SCHROEDER, 2007, p.299). Isso mostra que a aprendizagem dos conceitos científicos enriquece e modifica os conceitos espontâneos (VIGOTSKY, 2001).

Mediante essa premissa, no presente trabalho, aplicamos uma sequência didática para abordar o conceito de indução eletromagnética tendo como eixo estruturador o enfoque CTS.

## A pesquisa

O grupo PIBID (Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência) Física de uma Universidade estadual de São Paulo elaborou e aplicou uma sequência didática sobre o tema Indução Eletromagnética, com 25 alunos do terceiro ano do Ensino Médio, de uma escola da rede estadual de ensino, no primeiro semestre de 2017. Tal sequência foi elaborada tendo como fundamento o enfoque CTS e utilizou diversos recursos pedagógicos, entre eles, experimentos, vídeos e leitura e interpretação de textos. Essa foi aplicada em dois encontros, cada um com duas aulas de 50 minutos, por uma das alunas bolsistas PIBID que atuou como professora. As aulas foram videogravadas e os instrumentos de análise da presente pesquisa são constituídos por alguns recortes da transcrição dessas videogravações.

Nesta pesquisa, verificamos se a interação social propiciada pela professora viabilizou aos alunos a articulação entre os conceitos espontâneos e científicos de modo a facilitar que eles tornassem mais concreto o conceito de indução eletromagnética, bem como a reflexão relativa às questões sociais e ambientais associadas a esse conceito.

A partir da análise qualitativa (BOGDAN e BIKLEN, 1982) dos referidos dados, identificamos categorias em que os alunos:

- 1. estabeleceram a articulação entre conceitos científicos e conceitos espontâneos;
- 2. demonstraram um processo de reestruturação conceitual;
- 3. relacionaram o conhecimento científico com os aspectos tecnológicos e sociais.

## Análise dos dados

No início do primeiro encontro, a professora realizou um experimento com a finalidade de despertar o interesse dos alunos sobre o conteúdo abordado, solicitando que eles explicassem o fenômeno observado. O experimento era composto pela utilização de três tubos, sendo um de PVC, um de alumínio e um de cobre, e três imãs de neodímio.

A professora convidou alguns alunos para verificarem os tubos e os imãs com o propósito de demonstrar para a turma que não havia nada incomum nos materiais a serem utilizados no experimento. Em seguida, com os tubos sustentados verticalmente pelos alunos, ela soltou um imã dentro de cada tubo, simultaneamente, pouco acima da sua borda, para que os alunos observassem o tempo de queda de cada imã. O resultado é que os imãs que atravessavam os tubos de cobre e de alumínio apresentavam um tempo de queda maior do que aquele que atravessava o tubo de PVC. A seguir, destacamos um recorte da interação dos alunos com a professora após a realização do experimento que foi repetido três vezes enquanto eles buscavam a explicação para o fenômeno visualizado

Aluno 1: Tem uma força ?

Professora: Eu não estou sentindo nenhuma força entre o imã e o tubo de ferro. Você quer tentar? Ver se o imã está atraindo o tubo.

Aluno 1: Mas tem, não tem? Não gera um campo aí?

Aluno 2: É difícil explicar, porque dentro do negócio tem algo. O imã quer sair, mas há algo que segura ele.

Aluno 1: Acho que do lado de dentro do tubo que tem. Por fora não atrai o imã.

Professora:

O imã só atrai o que?

Aluno 3:

Ferromagnético.

Professora: Os tubos que nós temos, algum é ferromagnético?

Aluno 3:

Não.

Professora: Como vou interagir com o campo do imã se não temos um

ferromagnético?

Silêncio...

Nessa discussão, os alunos explicaram o fenômeno usando os seus conhecimentos prévios, o que levou a professora a questionar essas explicações. O silêncio estabelecido em sala de aula indica que os alunos tentaram buscar uma nova resposta, uma vez que a explicação inicial dada por eles usando os seus conhecimentos sobre magnetismo foi refutada pela professora.

Em seguida, com a utilização de uma bússola, uma pilha, uma bobina, um fio de cobre e um amperímetro, a professora conduziu o raciocínio dos alunos a fim de que eles percebessem a relação entre corrente elétrica e campo magnético com o objetivo de construir as leis de Orsted e Faraday-Lenz. Na sequência, a professora retomou o experimento inicial dos tubos, solicitando novamente que os alunos explicassem o fenômeno observado.

Professora: Vamos tentar se basear na teoria aqui. Vocês já me disseram que imã precisa ter movimento. E o que acontece com o meu imã aqui dentro? Todos: Ele tem movimento. Aluno 2: Acho que o movimento bagunça os polos. É por isso? Professora: Os polos de um imã sempre serão constantes. Aluno 4: O imã cria uma corrente elétrica. Professora: E o que a corrente elétrica consegue criar, induzir? Aquilo que fizemos no outro experimento indicado pela a bússola? A luno 4: O campo magnético. Professora: Isso! E como isso explica o nosso experimento? Aluno 3: O campo magnético da corrente faz o imã parar? Estamos quase lá. Sabemos que o imã possui o seu próprio campo magnético e que conseguimos obter outro campo magnético. Há uma relação entre os dois indicada na fórmula de Faraday-Lenz, que é o

Professora: sinal negativo. O que isso indica?

Aluno 4: Que eles são opostos?

Professora: O campo magnético desse imã irá induzir uma corrente elétrica dentro da bobina que irá produzir um campo magnético contrário ao meu campo do imã. Aí fica os dois balanceados, mas temos a força da gravidade que ajuda o imã a continuar a descer.

Nesse recorte, o aluno 4 demonstrou um processo de reestruturação conceitual (Categoria 2), uma vez que, o diálogo estabelecido auxiliou esse aluno a observar e refletir sobre as grandezas físicas envolvidas no experimento, o que o levou a relacionar o campo magnético com a corrente elétrica instituída e contribuir para a sistematização da equação em questão.

No segundo encontro, com o objetivo gerar discussão em conformidade com o enfoque CTS, a professora retomou o debate estabelecido no encontro anterior e propôs a contextualização dos conceitos físicos no cotidiano dos alunos proporcionando uma reflexão acerca do uso da ciência e da tecnologia na sociedade. Vemos no diálogo a seguir que os próprios alunos sugerem o emprego dos conceitos abordados em sala de aula no funcionamento de aparelhos.

Aluno 2: Teria como, por exemplo, acender uma lâmpada a partir disso? Professora: Como assim? Aluno 4: Com a energia elétrica. Professora: Sim, tem. Aqui não conseguimos gerar uma corrente elétrica com o movimento do imã dentro da bobina? Aluno 5: É verdade! Aquelas lanternas de leds dá para ver que tem um imã dentro. Aluno 6: Iguais aquelas lanternas que você tem que apertar para acender. Professora: Isso! Nessas lanternas é necessário que a gente balance para gerar energia. (A professora utiliza a equação na lousa para explicar o fenômeno) Professora: Então vocês concordam comigo que essa energia aqui gerada pelo o meu campo original, vai me gerar um outro campo e esse campo como ele é ao contrário, o que eu tenho que fazer na equação para que represente isso? Aluno 7: Um sinal de menos. Professora: Então meu campo original vai produzir uma corrente elétrica que irá gerar um outro campo magnético contrário ao campo original. Então isso aqui chamamos de indução eletromagnética. E essa indução eletromagnética possui muitas aplicações no dia a dia, vocês conseguem pensar em algum tipo de aplicação? Os meninos já pensaram aqui, na lanterna. Aluno 6: Ventilador? Professora: Será que ventilador? Aluno 6: Não.

Nesse recorte, há indícios das Categorias 1 e 3, pois é possível constatar que o aluno 2 conseguiu articular os conceitos abordados sobre eletromagnetismo com situações do seu cotidiano que envolvem aspectos tecnológicos. A colocação do aluno 2 levou o aluno 5 a associar tais conceitos ao funcionamento de outro equipamento por ele conhecido, o que classificamos na Categoria 3.

Na sequência, o aluno 5 contextualizou o conceito trabalhado com situações do seu cotidiano que envolvem aspectos tecnológicos além daqueles abordados anteriormente.

Aluno 5: Na usina hidrelétrica. Quando nós vimos um experimento de umas lanterninhas que eram ligadas quando girava uma manivela, foi explicado para nós que era o mesmo princípio da usina hidrelétrica, que invés de ser gerado por alguém, é girado pela força da água que bate, utilizando a energia mecânica para gerar energia elétrica.

Professora: Aqui estamos trabalhando com campo magnético e corrente. Nossa energia mecânica está no movimento que fazemos com o imã para gerar a corrente elétrica. Assim que funciona os geradores das usinas hidrelétricas, e elas utilizam o mesmo princípio pois as turbinas ligadas aos geradores contêm imãs que quando entram em movimento geram corrente elétrica.

No ano anterior, o aluno 5 havia participado de uma feira de ciências organizada na escola. Nessa feira, havia um experimento que abordava a transformação de energia mecânica em energia elétrica usando uma lanterna e uma manivela. Durante a explicação desse experimento, o monitor esclareceu que essa mesma transformação ocorria em uma usina hidrelétrica. Nesse recorte, tal aluno articulou esses conhecimentos prévios, trabalhados em mecânica, com o conceito de indução eletromagnética, além de demonstrar que associou e compreendeu a utilização desse conceito na geração de energia elétrica em uma hidrelétrica, extrapolando assim os conhecimentos abordados em sala de aula. As falas desse aluno podem ser enquadradas nas Categorias 1, 2 e 3.

Nesse momento, a professora poderia ter aproveitado a colocação do aluno 5 para trabalhar os conceitos físicos envolvidos no funcionamento da hidrelétrica, bem como abordar o enfoque CTS apontando os problemas sociais e ambientais associados à sua construção e funcionamento.

Na sequência das discussões, os alunos trouxeram algumas situações do dia a dia para sala de aula, levando a professora a se utilizar dessas situações para enfatizar a importância do conhecimento científico e do uso da ciência no cotidiano, como é possível verificar no recorte a seguir:

Aluno 7: Isso é o que acontece naquelas caixas para medir energia em casa, que coloca o imã para enganar a medida da energia. É isso? Aluno 5: Isso é gato.

Professor: Olha, sinceramente não sei como funciona isso. Mas sei que isso é crime. Nunca vi colocar imã no relógio de luz da casa.

Aluno 5: Colocar imã perto do relógio deve fazer com que o ponteiro da luz trave ao girar e assim não conta.

Professor: Mas para que fazer gato, é só economizar energia. Já ouvi a história de que pessoas colocavam garrafas de água em cima do relógio de luz para economizar luz.

Aluno 7: Já me falaram isso.

Aluno 4: Mas diminui?

Professor: Não, não influencia nada. É apenas um mito popular. Por isso devemos estudar esses experimentos e aplicar os princípios dentro de casa, como não colocar garrafa de água em cima do relógio ou colocar as pilhas para recarregar dentro do congelador.

Aluno 6: Já fiz muito isso professora, eu achava que recarregava. Professor: Devemos compreender a ciência para compreender as coisas como funcionam em nosso dia a dia.

Esse recorte, classificado na Categoria 3, mostra o envolvimento dos alunos durante a aula, utilizando os conhecimentos abordados para refletirem e buscarem explicações para circunstâncias que ocorrem em suas vidas.

## Considerações finais

Os resultados desta pesquisa mostram que a interação social ocorrida em sala de aula viabilizou que os alunos articulassem os seus conceitos espontâneos com o conceito de indução eletromagnética, contextualizando-o, bem como refletissem acerca de algumas questões sociais relacionadas a esse conceito.

Essa articulação oportuniza que os alunos façam colocações que vão além daquelas que o professor pensou em abordar em uma determinada aula, como aconteceu, na presente pesquisa, com o aluno 5. É importante que o professor esteja atento para situações como essa para que não perca oportunidades de relacionar temas dentro da física que costumam ser trabalhados de forma fragmentada, além de gerar discussões 'pautadas no enfoque CTS.

- O uso desse enfoque abre possibilidades para que o professor conduza os alunos a uma reflexão sobre o uso da ciência e da tecnologia na sociedade o que propicia a construção de opiniões e argumentos por meio de debates e a contextualização do ensino.

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