ESTUDO EXPLORATORIO DE UMA ABORDAGEM INTERDISCIPLINAR PARA O CONCEITO DE ENERGIA

## ESTUDO EXPLORATÓRIO DE UMA ABORDAGEM INTERDISCIPLINAR PARA O CONCEITO DE ENERGIA

NEIVA GODOI "E E PROF SEBASTIÃO DE OLIVEIRA ROCHA" DÉBORA COIMBRA "UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS" YVONNE P. MASCARENHAS " "UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO -SÃO CARLOS"

## RESUMO

A partir da concepção de aprendizagem como a demarcação e a evolução das zonas de um perfil conceitual e a construção de novas faixas deste, avaliamos estratégias didáticas envolvendo interdisciplinaridade para a abordagem do tema energia, no segundo ano do Ensino Médio. A gravação em vídeo da implementação da seqüência didática realizada em uma escola da rede pública da cidade de São Carlos, SP, permitiu acompanhar o processo de ensino e recortar episódios, os quais evidenciaram as dificuldades na construção das noções abordadas. Nossos episódios recortados, assim como as colocações dos estudantes na resolução de situações-problema propostas no pós-teste, indicam uma constante preocupação em não errar, o que inibiu uma maior participação e a realização de atividades mais interativas. Acreditamos que nossa seqüência didática requer refinamento e adequação, mesmo tendo constatado que onze estudantes atingiram um nível de racionalismo típico do perfil racionalista clássico bachelardiano e que, cinco deles, conseguiram utilizar adequadamente a relação de Einstein entre massa e energia.

## 1. INTRODUÇÃO

A simetria resultante da homogeneidade do tempo, ou seja, o fato de que o mundo é invariante sob transformações temporais, implica diretamente numa das leis mais básicas e mais úteis da Física, a conservação de energia. Segundo essa lei, há certa quantidade denominada energia que não se altera nas múltiplas modificações pelas quais passa a natureza (FEYNMAN, 1999). Energia é um conceito muito abrangente e, por isso mesmo, muito abstrato e difícil de ser definido com poucas palavras de um modo preciso. A palavra energia, derivada do vocábulo grego energeia (significando em ação) é a propriedade de um sistema que lhe permite existir, ou do ponto de vista físico, realizar trtrabalho 1 (TUNDISI, 2000). Segundo Axt e Alves (1994), a interveniência da energia é um requisito comum para entendimento do mundo, o que vem ao encontro do conceito geral, amplo e abstrato. Pesquisas que consideram os aspectos energéticos das reações químicas apontam para as dificuldades que os alunos têm em relação à aprendizagem do conceito de energia e seus correlatos (DUIT, 1984; GILBERT e POPE, 1986; OGBORN, 1990), ou ainda, dificuldades quanto à aprendizagem de um grande número de conceitos abstratos como, calor, energia, temperatura e energia de ligação (COHEN e BEN-ZVI, 1992).

Vários pesquisadores e educadores têm direcionado seus esforços na tentativa de identificar as complexas variáveis que envolvem a aprendizagem dos conceitos científicos. Está bem estabelecido que as estratégias de ensino devam levar em conta o que os alunos pensam. No intuito de implementar essas estratégias, é imperativo considerar como o conhecimento é construído na mente do indivíduo. Partindo de uma analogia com o processo o de adaptação dos organismos biológicos ao meio ambiente, Piaget defende que o desenvolvimento intelectual se dá através de um processo de adaptação da estrutura cognitiva do indivíduo aos novos fenômenos e conceitos, com os quais o mesmo tem contato ao longo de seu desenvolvimento. Esta adaptação é, então, realizada sob duas operações: assimilação e acomodação. A assimilação é o processo cognitivo pelo qual um indivíduo incorpora um novo dado às suas estruturas cognitivas prévias (LIMA, 1999). A

nova informação pode não ser adaptável à estrutura existente, e sua integração leva, neste caso, a um rearranjo na estrutura cognitiva. Piaget define esse processo por acomodação (LIMA, 1999). Estes dois processos estão intimamente relacionados. Enquanto a assimilação é sempre feita a partir da adaptação a esquemas acomodados anteriormente, sedimentados nos constructos cognitivos do sujeito, a acomodação se dá contra esses esquemas, pela assimilação da informação nova que os perturba. A nova estrutura é vista como superior à antiga, promovendo o progresso da construção do conhecimento.

No momento em que um fato novo provoca uma perturbação, três tipos de comportamento são desencadeados: alfa, beta e gama. O primeiro deles constitui a conduta inicial frente à perturbação, consistindo na tentativa de neutralização da mesma, negligenciando-a ou afastando-a. Entretanto, o equilíbrio resultante desse comportamento é instável. O comportamento beta inicia-se pelo reconhecimento da perturbação como tal, implicando na busca por alterações no esquema prévio pela formulação de explicações específicas. Assim, o elemento perturbador passa a incorporar uma nova estrutura reorganizada. A reestruturação iniciada em beta é consolidada no comportamento gama, à medida que esta nova estrutura é utilizada para fazer previsões e interpretar outros fenômenos. Na primeira fase, a alfa, o indivíduo prefere negar a perturbação, ou seja, procura argumentos incipientes para o seu acontecimento, mas não abandona a teoria anterior. Na fase seguinte, percebe que não é mais possível ignorar a perturbação e passa a criar novas estruturas de raciocínio para explicá-á-la. Quando a nova teoria é utilizada para prever e antecipar possíveis variações, a reorganização está completa (fase gama), dispondo a reequilibração da estrutura cognitiva.

Apesar de objetivar o alcance das fases beta e gama, algumas vezes uma perturbação suficientemente grande não possibilita ao indivíduo superar a fase alfa, em função da resistência natural à mudança. Deve-se, portanto, considerar um outro tipo de perturbação além da conflitiva, a perturbação lacunar. Esta perturbação ocorre quando o sujeito nota que faltam objetos, condições ou informações para realizar uma ação. Neste caso, a reformulação da teoria se dá por complementações e reforços, não por correções. É importante ressaltar que a teoria de Piaget é uma teoria de aprendizagem e não de ensinoaprendizagem. Em outras palavras, essa teoria não se constitui num método de atuação para a sala de aula, mas o seu conhecimento permite repensar a investigação pedagógica e oferecer princípios estruturadores para a intervenção didática.

Posner et al. propõem, no início da década de 80, um modelo de ensino visando incorporar a aprendizagem piagetiana, o o denominado Modelo de Mudança Conceitual. Os autores procuraram analogias entre o processo de mudança de uma teoria científica para outra, ao longo da história da ciência, e a forma como as concepções prévias dos estudantes são substituídas pelo conhecimento científico durante o processo o educacional (POSNER et al., 1982). Utilizando a mesma terminologia da teoria piagetiana, o processo de mudança conceitual apresenta duas fases: a primeira, denominada assimilação, ocorre quando os alunos utilizam suas idéias prévias para interpretar os novos fenômenos propostos, enquanto a segunda, denominada acomodação, ocorre quando os mesmos percebem que suas concepções iniciais são insuficientes e inadequadas para interpretar o fenômeno novo, reorganizando ou substituindo seus conceitos centrais (POSNER et al. , 1982). Existem quatro condições básicas para que ocorra a acomodação:

- 1 -Insatisfação: os cientistas e os estudantes tendem, provavelmente, a não fazer grandes mudanças em seus conceitos, enquanto estiverem satisfeitos com as suas concepções prévias.
- 2 -Inteligibilidade: o indivíduo precisa compreender a sintaxe, o modo de expressão, o significado, o sentido, os termos e os símbolos utilizados pela nova concepção. O uso de analogias e metáforas pode auxiliar nesse processo.
- 3 -Plausibilidade: os novos conceitos adotados devem, pelo menos, serem capazes de resolver os problemas gerados pela concepção predecessora. Caso contrário, não parecerá uma escolha plausível.
- 4 -Frutificação: a nova teoria deve abrir a possibilidade de que novos conceitos sejam estendidos a outros domínios, revelando novas áreas de questionamento (POSNER et al., 1982, p. 214).

Além destas quatro condições, este trabalho estabelece que a aprendizagem envolva um elemento adicional. Tendo em vista que o processo de questionamento e aprendizagem ocorre contra a base de fundo dos conceitos correntes do indivíduo, os mesmos não têm a possibilidade de existir isoladamente, mas, tão somente, inseridos numa estrutura conceitual, que lhes dá sustentação (AGUIAR JR, 1998). Assim, segundo este modelo, essas quatro condições acrescidas da caracterização da ecologia conceitual dos indivíduos, tende a assegurar o sucesso da ocorrência de uma mudança conceitual nos estudantes.

Outros autores apontam para o caráter gradual e evolucionário das mudanças conceituais. Villani (1992) destaca elementos reveladores das resistências dos alunos à mudança e conclui que a aprendizagem efetiva em Ciências não envolve apenas mudanças nos conceitos, mas na natureza das questões formuladas, nas entidades básicas envolvidas, nos métodos e na direção a ser perseguida na aprendizagem. Preconiza, também, o não-abandono das idéias prévias, mas sim, um processo lento de mudanças tanto para novos modos de raciocínio quanto para demandas epistemológicas e valores cognitivos (VILLANI, 1992). Nesse sentido, não se deveria esperar que os estudantes considerassem necessária uma reestruturação de suas concepções, a partir de uma situação conflitiva, uma vez que os mesmos não teriam condições de reconhecê-ê-la como tal. Discussões improdutivas ante a uma situação aparentemente perturbadora seriam reflexo desta não -identificação. Considerando a dificuldade de se usar uma estratégia de conflito desde o início de uma seqüência, Rowell e Dawson (1984) optam por começar construindo a melhor teoria para que, depois, o estudante perceba a necessidade de substituir suas concepções prévias. Segundo os autores, a substituição das mesmas pareceria mais plausível para os estudantes. Uma outra questão bastante polêmica é a crença de que, a partir das idéias de senso comum dos estudantes, poder-se-ia dar um salto rumo ao conhecimento científico. Esta postura encara o aluno já como um cientista e supervaloriza suas explicações e idéias prévias (MORTIMER, 1996, p. 23). Não se constitui em novidade o fato de que as pessoas possam exibir diferentes formas de representar a realidade à sua volta (MORTIMER, 1996). Terrazzan aventa que, a proposição de troca de conceitos deveria ser substituída pela coexistência dos mesmos (TERRAZZAN, 1994).

Dependendo da situação, o indivíduo pode utilizar diferentes concepções e representações para interpretar os fenômenos. Esta noção de diversidade de conceituações para a realidade é proposta por Bachelard (1978). Traçando um paralelo entre as visões de ciência, a partir de uma análise histórica e epistemológica da evolução da mesma, este autor propõe a noção de perfil epistemológico. Nesta perspectiva, o progresso epistemológico e a superação de um conhecimento anterior não implicam no abandono completo daquilo quque foi superado em relação a cada conceito científico. Numa escala crescente de abstração, os níveis do perfil são:

- i) realismo ingênuo (animismo) - - - é o pensamento de senso comum;
- ii) empirismo - - está associado à utilização de instrumentos para esta medida;
- iii) racioionalismo clássico - - neste, os conceitos se relacionam de uma forma mais racional, não estando mais tão vinculados a experiências sensoriais;
- iv) racionalismo completo - - em que as relações entre grandezas se tornariam ainda mais complexas e
- v) racionalismo discursivo - - trazendo os avanços mais recentes da ciência como estudos sobre sistemas não -lineares, fractais e caos (BACHELARD, 1978, p. 25).

Desta forma, cada filosofia fornece apenas uma banda do espectro nocional, e é necessário agrupar todas as filosofias para termos o espectro nocional completo de um conhecimento particular (BACHELARD, 1978, p. 66). Bachelard (1978) designa, também, a

constituição de obstáculos epistemológicos, afirmando: O nosso racionalismo simples entrava o nosso racionalismo completo e, e, sobretudo, o nosso racionalismo dialético. Eis uma prova de como as filosofias mais sãs como o racionalismo newtoniano e kanteano podem, em determinadas circunstâncias constituir um obstáculo ao progresso da cultura (BACHELARD, 1978, p. 59). Em outras palavras, o empirismo das primeiras impressões é contraditório ao conhecimento científico e a necessidade de valorização da abstração aponta a experiência imediata como um obstáculo ao seu desenvolvimento (LOPES, 1996).

Considerando -se o conceito de energia, congêneres à noção de massa, podem definir o perfil realista como a associação desse conceito às noções de vigor e disposição, sem nenhuma reflexão sobre sua natureza. Em relação ao perfil empirista, além dos aspectos ligados a instrumentos de medida 2 , esse perfil englobaria a perspectiva substancialista, pois, segundo Amaral e Mortimer (2001), o substancialismo sobrevive nas formas de falar sobre a energia dos processos químicos e das propriedades relacionais. Calor latente e capacidade calorífica são exemplos da substancialização da energia na linguagem científica. Os alimentos ou os combustíveis são referidos como algo que tem energia armazenada nas ligações químicas. Os autores apontam ainda que os livros didáticos indicam a liberação de certa energia (substancializada) quando se quebra uma ligação entre fósforo e oxigênio numa molécula de trifosfato de adenosina. Atualmente, utilizamos largamente informações de magnitudes e unidades de energia (para fins nutricionais, por exemplo) sem nos preocuparmos os muito com o procedimento experimental que possibilitou essas medidas. Para o perfil racionalista, a correlação entre as noções de força, deslocamento, trabalho, massa e velocidade são fundamentais (energia cinética, potencial e energia térmica3 a3 ). Segundo Bachelard (1978), a mecânica racional situa-se num valor apodítico, permitindo deduções formais e formas cada vez mais gerais da construção racional, no sentido de uma complexidade crescente e enriquecedora. Complementar à noção de massa relativa ao estado de movimento, a qual perde os caracteres absoluto e conservativo atribuído pela teoria newtoniana, à concepção de energia relativística relaciona ambos os conceitos citados, substituindo a descrição pela equação correspondente ao perfil racionalista completo. Em relação ao perfil racionalista discursivo, a dupla degenerescência da energia na mecânica de Dirac preserva a funcionalidade dos elementos mecânicos, engloba os perfis anteriores e propicia a reedificação do conceito de antipartícula (BACHELARD, 1978).

Inspirado nas implicações da interpretação dessas contribuições à luz do processo de ensino -aprendizagem, preconizadas pelo próprio Bachelard, Mortimer (1996) defende que a aprendizagem de ciências deve promover uma ampliação na forma como os estudantes interpretam essa realidade. Com o objetivo de construir um modelo para descrever a evolução das idéias dos estudantes, tanto em nível individual como no espaço da sala de aula, em decorrência do processo de ensino, Mortimer propõe a noção de perfil conceitual (MORTIMER, 1996). Segundo este autor, este conceito seria mais adequado para estudar a dinâmica da aprendizagem em ciências devido aos seus compromissos didáticos. As zonas do perfil poderiam variar de um conceito para outro. Um outro aspecto muito importante a acrescentar é que, a tomada de consciência, pelo estudante, de seu próprio perfil, é fundamental no processo de ensino-aprendizagem, pois oportuniza privilegiar determinados mediadores e linguagens sociais, como aqueles mais adequados a determinados contextos (MORTIMER, 1996).

Neste trabalho, adotamos elementos desta abordagem, nos propondo, entre outros objetivos, a delimitação e ampliação das zonas do perfil conceitual de energia dos estudantes, através do contato com a noção de energia relativística. Diante do exposto, não almejamos, naturalmente, que os estudantes abandonem suas concepções prévias acerca

do conceito, mas sim, que os mesmos ampliem essas concepções e que sejam capazes de utilizar, conscientemente, as diversas noções em contextos apropriados.

## 2. ESTRATÉGIAS PARA A INTERVENÇÃO EM SALA DE AULA

Realizamos um estudo exploratório em uma turma de segundo ano do Ensino Médio de uma escola pública da cidade de São Carlos, SP, o qual foi fundamental para analisar a pertinência de estrtratégias e metodologias didáticas. Esses estudantes, de ambos os gêneros e faixa etária entre 15 e 16 anos, são oriundos da classe média baixa, totalizando 26 indivíduos. No Quadro 1, sintetizamos as atividades desenvolvidas e seus objetivos.

Quadro 1. Distribuição das atividades e seus respectivos objetivos.

Na primeira aula, aplicou-se um questionário no qual os alunos expressaram sua idéia sobre energia. Explicamos também os objetivos da atividade. Em seguida, conforme o Quadro 1, os alunos receberam a letra da música "Brejo da Cruz" de autoria de Chico Buarque e ouviram a música acompanhando a letra, suscitando uma discussão interdisciplinar: Biologia - - foram levantadas questões sobre como se alimentar de luz (até comentou -se de uma mulher que foi ao programa do Jô Soares), a questão da cadeia alimentar (indiretamente através de nossa alimentação) que é à base de vegetais -fotossíntese, e dos animais herbívoros; Geografia - - foi levantada a questão da migração; História -a questão da colonização do Brasil por pobres, degredados e até foras da lei; e Filosofia -a conformidade do povo. Após a discussão da música, os alunos consultaram no dicionário de Língua Portuguesa Aurélio, o significado da palavra "energia", houve uma discussão na qual a maioria dos alunos deu suas opiniões sobre o significado de energia. Na segunda atividade, fizemos a leitura e discussão do texto "Conservação de Energia", comentando sobre as modalidades de energia conhecidas. No terceiro encontro, os alunos assistiram à exibição de trechos de um vídeo "Física no Trânsito". Os estudantes fizeram vários comentários, destacando-se o fato de que não sabiam que havia tanta física em um carro em momovimento. Realizamos o experimento a "Lata Rolante" 4 . Os alunos tiveram facilidade em determinar os tipos de energias envolvidos no experimento e sua transformação. Para o estudo de Termodinâmica, fizemos um levantamento das fontes de energia conhecidas e das transformações térmicas que ocorriam com essas fontes, resolvemos um exercício de análise de eventos exposto através de figuras, que tiveram varias interpretações. Trabalhamos o texto "Sol como fonte de energia", comparando a fotossíntese com a respiração animal; os alunos perceberam nas plantas, em presença de luz, a respiração é o contrário da nossa. Também, utilizamos tabelas da quantidade de energia dos alimentos e o quanto consumimos, realizando atividades diárias. Cada aluno montou sua tabela de consumo e gasto diário de energia, calculando o balanço energético. Os alunos realizaram, também, um experimento de queima de 20g de amendoim e 20g de pão; aquecendo 50ml de água cada um, vimos que o amendoim aquece mais a água que o pão, portanto é mais e energético e também é melhor como combustível.

No encontro seguinte, trabalhamos os fatores que influenciam o aquecimento do planeta, tais como inclinação do eixo da Terra e altitude. Com o experimento de aquecimento de água e areia pelo Sol, introduzimos o conceito de calor específico, discutindo o fenômeno El Ninö, o derretimento de geleiras e mudanças climáticas que estão ocorrendo na Terra. Abordamos ainda a noção de capacidade térmica, proporcional à massa. Houve a discussão de se gastar mais gás de cocozinha para cozinhar para quatro pessoas do que para duas. Os alunos resolveram exercícios em grupo, sobre calor especifico e capacidade térmica, utilizando o livro didático. No último encontro, analisamos a letra da musica "A Rosa de Hiroshima", de Vinicius de Moraes, para sensibilizar os alunos para o estudo de radioatividade. Foram discutidos o funcionamento de uma usina nuclear, e a utilização do urânio como combustível nesta usina, e o que mais causou interesse nos alunos foi o problema de armazenamento dos resíduos que estas produzem. Finalizamos com a realização de uma avaliação, inclusive com questões constantes no nosso primeiro questionário, para análise dos nossos resultados. Na seqüência, apresentamos alguns episódios de ensino 5 recortados das gravações das aulas, nos quais relatamos a condução das atividades descritas.

## 3. NOSSOS RESULTADOS: OS POSICIONAMENTOS DOS ESTUDANTES

Inicialmente, relatamos as manifestações dos alunos no primeiro encontro, nas atividades, objetivando promover a problematização inicial e levantar as concepções dos estudantes acerca do assunto.

Aplicamos um questionário, doravante denominado pré-teste, no qual pudemos identificar que os sujeitos associam a idéia de energia com força (18), movimento (11), velocidade (5), trabalho (4), pressão (3), calor (2), massa (1), temperatura (1) e combustível (1). Essa maior associação entre as idéias de energia e força deve-se, talvez, à utilização freqüente desse termo para se referir à energia elétrica, hábito bastante difundido entre paulistas, explícito até no nome da empresa provedora 6 . Acreditamos também que, a associação identificada com as idéias de trabalho e movimento paute-se no fato de esses conceitos terem sido abordados no conteúdo imediatamente anterior, o conceito de trabalho. Um outro aspecto evidente nas respostas foi que a maioria dos estudantes (15 deles), à época, não discriminava o conceito de energia de suas formas. Promovemos um debate inicial, no qual os estudantes puderam manifestar suas concepções sobre energia, transcrito no Episódio 1.

Episódio 1 – – – Conceito de Energia Legenda: P – – – professora An – – – alunos

- P: O que tem energia?
- A14 vai falar primeiro, o que você falou que tem energia?
- A14: Depende do lugar que você está pondo a força para ver o resultado do que é energia.
- P: A energia vai depender da força?
- A14: É o resultado do trabalho da força.
- P: E você A10, o que você acha? Não tem nem idéia?
- A10: Não sei, energia é alimento, usa energia, produz energia, depois ela se movimenta e queima energia.
- P: Agora é a vez da A15, vai A15...
- A15: Eu penso da mesma forma da A14, que o movimento e o calor também é energia.
- P: Fala A8.
- A8: Acho que energia, dá movimento e fazem as coisas funcionar.
- P: Para ter movimento tem que ter força?
- A2: Acho que sim, e energia também é calor.
- P: Fala A21!
- A21: Eu acho que energia também é calor.

[...]

- A17: Eu acho que a força que faz o corpo se mover.
- P: Movimento, força, onde está a energia?
- A14: Se você tem bastante energia, põe uma força o corpo anda.
- A11: Professora, eu acho que energia está associada com combustível, porque para qualquer trabalho que você necessita realizar, você necessita de energia.
- P: Então, qual é o seu combustível?
- A11: Meu combustível é minha alimentação, a luz, o ar que respiro, os alimentos.

[...]

- A12: Energia é todo tipo de trabalho realizado.
- P: Você acha que trabalho está relacionado com energia?
- A12: Se você não tem energia, não consegue realizar trabalho.
- P: Então você precisa de energia para realizar trabalho?

A12: Isso.

- P: Fala A18. Só Falta você e a A9.

A18: Tem vários tipos de energia, energia elétrica.

desestruturadora. A característica fundamental é que seja um ciclo completo, no processo de interação entre sujeitos, mediado pelo objeto do conhecimento e/ou pelo professor.

6 CPFL - Companhia Paulista de Força e Luz. O mesmo não ocorre em outras unidades federativas, por exemplo, no Rio de Janeiro o nome da companhia é Light e, em Manaus, no Amazonas, Manaus Energia.

- P: Como você imagina que é a energia elétrica?

A18: É a que dá a luz prá gente.

- P: Só a luz que a energia elétrica dá?

Burburinho...

A18: Dá para ouvir rádio, ver TV.

P: Ah! Quem falou de energia e força? Foi a A14, energia e força é a mesma coisa?

A14: Não.

P: Qual é a diferença?

A14: Energia é a intensidade da força.

- P: O que é a intensidade da força? Que eu ensinei para você? Eu aplico uma força de tantos Newtons, seria a intensidade, não é isso?

A14: Então energia é isso?

- P: Como você relaciona, eu sei que você está pensando uma coisa e não consegue me dizer. É a mesma coisa? O que é a força? [...] Vamos fazer uma votação se energia e força é a mesma coisa? Levanta o braço, quem acha que energia e força é a mesma coisa? Se acha que é tem que explicar porquê, se acha que não tem que explicar também.

Ninguém levanta o braço e todos falam ao mesmo tempo.

P: Espera aí, a A9 quer falar.

- A9: Você precisa de energia para fazer um movimento qualquer, precisa de força para levantar qualquer coisa, existe uma relação entre elas mas não é a mesma coisa.
- P: Todo mundo concorda. O A12 falou de trabalho e energia, que precisa de energia para realizar trabalho, trabalho e energia são a mesma coisisa? O que é trabalho? Vocês não acabaram de estudar trabalho?

A24: Movimento, Força vezes deslocamento.

- A14: Eu acho que força e energia é a mesma coisa (sic), porque quando a gente fala assim "acabou a força", acabou a energia que gera um aparelho, a eletricidade que gera essas coisas, movimento das coisas.
- P: Quer dizer que você esta chegando à seguinte conclusão. Espera aí, ela se posicionou, quem mais vai se posicionar, essa é a opinião dela, quem mais quer dar opinião. Quem é contra o que ela está falando?
- A9: Eu acho que energia está relacionada com força, como na idéia de trabalho.

Podemos perceber claramente as associações mencionadas, em concordância com os resultados do pré-teste. A fala de A14: porque quando a gente fala assim "acabou a força", acabou a energia que gera um aparelho, a eletricidade que gera essas coisas, corrobora nossa percepção anterior da associação de energia com força como elemento cultural do grupo. A colocação de A9, relacionando à concepção de trabalho, explicita uma forma a de raciocínio mais elaborada. No pós-teste, A13 destaca essa discussão como atividade muito legal. No segundo episódio recortado, os estudantes manifestam sua compreensão de situações apresentadas em figuras relacionadas às noções de calor e energia.

Episódio 2 – – – Análise das Figuras Legenda: P – – – professora An – – – alunos

- P: Observando as cenas ilustradas na figura, identifique as coisas relacionadas com calor de acordo com sua interpretação da cena. Utilizando uma lupa, o que o menino aprontou? Vendo esse desenho o que vocês entenderam? Alguém já fez essa experiência?
- A6: Uma pessoa tomando banho em um chuveiro e houve um curto circuito, e água ficou fria.
- A17: Rompeu o fio e não passou mais energia.
- A24: Houve um curto circuito.
- P: Um curto circuito tem alguma coisa a ver com a água?
- A21: Tem a ver com a energia elétrica e não com a parte da água.
- P: E o último desenho?
- A26: O carro, acabou a gasolina.
- A6: Empurrando o carro.
- P: Porque estão empurrando o carro?
- A11: Acabou o combustível.
- P: Por que combustível, e não gasolina, A11?
- A11: Porque a gente não sabe que combustível é, pode ser álcool, gasolina, diesel, gás.
- P: Tudo que vimos há troca de calor?
- A14: O Sol trocou calor com o papel, a energia elétrica com o fio e o combustível com o motor na queima do combustível .

A25: Eu

P: O que você fez?

A25: Queimei uma formiga.

P: Você consegue me explicar o que você fez?

A25: Arte.

- P: Você queimou uma formiga, o que você fez para queimar essa formiga? Explica para gente,

você pegou o que?

A25: Peguei a lupa coloquei em frente do sol e queimei.

P: O que você fez quando colocou a lupa na frente do Sol?

A25: Puxei energia do Sol.

P: No segundo (desenho), o que está acontecendo?

Esse episódio aponta uma diversidade de situações em que se pode utilizar a noção de energia, mesmo não a definindo precisamente. No teste final, doravante denominado pós-teste, a professora solicitou aos estudantes que redigissem quatro frases nas quais eles utilizassem a idéia de energia. Além de situações análogas às abordadas nesse segundo episódio, eles manifestaram associação com a energia luminosa (utilizando esta definição de modo adequado), talvez em função da discussão realizada após a música "Brejo da Cruz", a qual abordou também aspectos sócio-econômicos. No próximo episódio, relatamos a abordagem de um experimento idealizado para a discussão do conceito de calor específico e a noção de calor como forma de energia.

Episódio 3 – – – Conceito de Calor Específico

Legenda: P – – – professora

An – – – alunos

- P: O que vocês ês entenderam?
- A25: Fala A11.
- P: Você entendeu A25, o que ele mandou você fazer?

A25: Mandou eu pegar um recipiente de areia e outro de água e deixar no Sol e medir a temperatura.

- P: Medir a temperatura e depois?
- A11: Retirar do Sol e esperar um pouco, depois medir a temperatura de novo, e comparar o tanto que abaixou uma e depois a outra.
- P: Qual você acha que vai ficar mais fria quando você tirar.

A25: A Areia.

- P: A areia esfria mais rápido, porquê?
- A11: Porque ela não segura energia.
- P: Cada material tem a capacidade, vamos falar do jeito que você falou, tem a capacidade de segurar calor e isso é chamado calor específico.

[...]

- P: O que é vaporizar? O que vai acontecer? Ele recebe esse calor e faz o que com a água?
- A6: Vira vapor.
- P: Vira vapor pra que.
- A25: Para virar chuva.
- A11: Ela vai subir, vai virar vapor e vai para as nuvens e vai virar chuva e cair de novo.
- P: Perfeito, do jeito que vocês pensaram.

Além de destacar o conhecimento prévio adequadamente elaborado do ciclo da água, a concepção de calor específico é introduzida, de forma lúdica, com um experimento simples, de fácil realização, extraído do GREF (1999). Podemos perceber, também, a estrutura da argumentação dos sujeitos, muito mais descritiva do que dissertativa, indicando que os mesmos não externam com maior freqüência suas opiniões pelo medo de errar.

Conforme podemos acompanhar pelo Quadro 1, a última atividade antes do término do módulo didático foi a abordagem da energia nuclear e da formulação de Einstein da relação de massa-energia. O quarto episódio transcreve a análise do uso da energia nuclear

para a produção de energia elétrica, destacando a necessidade de agregar conceitos de Química, Geografia e Biologia, numa análise interdisciplinar.

Episódio 4 – – – Usinas Nucleares e a sua Produção de Resíduos Legenda: P – – – professora An – – – alunos

- P: A potência de uma bombinha desta equivale a 20 mil quilotons, ou seja, é equivalente a eu jogar no mesmo lugar, 20 mil toneladas de dinamite. Uma bananinha de dinamite já estraga uma cacasa, imagina 20 mil toneladas, numa bomba só, um objeto pequeno, ta? Então, nesse tipo de reação aqui que a liberação de energia dela é muito grande. O objetivo de a gente estudar isso não é para jogar bomba nos outros, mas fazer energia elétrica para usar na casa da gente. No Brasil, a gente tem três usinas nucleares, Angra I, que está funcionando perfeitamente atualmente. Na década de noventa, Angra I, mesmo estando pronta, ficou desativada. Angra II, que tem setenta por cento de sua capacidade em funcionamento e Angra III, que simplesmente não funciona.

A20: Porquê não funciona?

- P: O Brasil comprou lixo alemão, essas usinas já funcionavam mal, eles venderam para gente, e a gente botou para funcionar. Demorou em funcionar, pois precisou melhorar a tecnologia. No ano passado tivemos a visita de pesquisadores da ONU, para observar o processo de separação do urânio nas centrífugas.

A20: Mas descobriram alguma coisa?

- P: Não, mas vieram observar como era feita, para roubar a tecnologia.

A20: Mas não é patenteaeado?

- P: Só é usado a nível nacional. No próximo texto vamos discutir como funciona a usina nuclear. Nós vamos ler juntos.

A24: O urânio é líquido?

- P: Não, o urânio é sólido.

[.

]

- P: Essa figura que está ai são containeres, recipientes que guardam resíduos da energia atômica do Instituto de Energia Nuclear de São Paulo.

A20: Muita gente solta no fundo do mar.

P: Oi?

A20: Complicado, né?

P: O que?

A20: Soltar no fundo do mar.

- P: Os Estados Unidos atualmente armazenam isto daqui no fundo do mar, o que realmente é um perigo, pode vir um peixe e dar uma batida com a cauda, num troço desse, vira.

A20: Não apodrece?

- P: Não. Os containeres ficam dentro, normalmente, fazem um recipiente de concreto, coloca-se o lixo dentro. O grande problema da energia nuclear são os os resíduos.

Notamos o interesse dos estudantes no tema, buscando associações com estado físico e analogia com a combustão convencional. A preocupação com a produção de resíduos ficou evidente no pós-teste. A3 afirma que: na minha opinião, pode causar vários danos a nós seres vivos. A5, A14, A21 e A23 externam comentários neste mesmo sentido nessa avaliação.

## 4. SINTETIZANDO ALGUNS RESULTADOS, CONCLUSÔES E PERSPECTIVAS

Devido à necessidade de se ter preocupações com o domínio de conhecimentos formais para a participação crítica na sociedade, consideramos imprescindível a adequação pedagógica às características de um aluno que pensa, de um professor que sabe e de conteúdos com valor social e formativo. Mais ainda, que o enfoque centrado no caráter social do processo de ensino e aprendizagem seja marcado pela influência da relação interpessoal e da relação entre cultura e educação. Neste caso, a questão pedagógica traz alguns aspectos relevantes, principalmente, no que diz respeito à maneira de como entender as as relações entre desenvolvimento e aprendizagem, a importância do papel da ação educativa ajustada às situações de aprendizagem e as características da atividade mental do aluno.

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Nossos episódios recortados, assim como as colocações dos estudantes na resolução das situações-problema propostas no pós-teste, indicam uma constante preocupação em não errar, o que dificultou a participação e a realização de atividades mais interativas.

Acreditamos que nossa seqüência didática requer refinamento e adequação, mesmo tendo constatado que onze estudantes atingiram um nível de racionalismo típico do perfil racionalista clássico bachelardiano e que, cinco deles, conseguiram utilizar adequadamente a relação de Einstein entre massa e energia para obter valores de energia liberada na fissão de elementos radioativos. Há necessidade de direcionar a preocupação para a demarcação mais explícita das zonas do perfil, pois todos os estudantes iniciaram o processo no perfil realista e, menos da metade construiu adequadamente o perfil racionalista, tendo apenas cinco deles esboçado o racionalista moderno. Faz-se necessária uma melhor caracterização da amostra ao início do processo, assim como uma seleção correlacionada das atividades em função da caracterização mencionada, dado a importância do tema energia.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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