PROPOSTA DE ENSINO DE CIÊNCIAS: CONSTRUINDO CONHECIMENTO CIENTIFÍCO SOBRE PRESSÃO ATMOSFÉRICA COM EXPERIMENTOS DE BAIXO CUSTO

## PROPOSTA DE ENSINO DE CIÊNCIAS: CONSTRUINDO CONHECIMENTO CIENTÍFICO SOBRE PRESSÃO ATMOSFÉRICA COM EXPERIMENTOS DE BAIXO CUSTO

## Muriel André de Moura , Alceu Junior Paz da Silva , Marco 1 2 Aurelio Clemente Gonçalves 2

1 Graduando do Curso de Lic. Ciências Naturais e Matemática - Univ. Fed. Mato Grosso UFMT - (mourafisica@gmail.com)

## RESUMO

O presente trabalho foi desenvolvido por discentes e docentes do Curso de Licenciatura em Ciências Naturais e Matemática da Universidade Federal de Mato Grosso e constitui-se de desenvolver e aplicar uma proposta metodológica de uma aula de Ciências para alunos do ensino fundamental onde atenda a idéia de Pressão Atmosférica. O cerne do desenvolvimento deste deu-se por conta das dificuldades em se trabalhar Ciências no Ensino Fundamental em nosso município, dada, entre outros fatores, a falta de profissionais capacitados na respectiva área. Uma vez verificadas estas dificuldades, através de minucioso levantamento junto às Escolas, e como forma de responder rapidamente às carências constatadas, buscou-se desenvolver, no que diz respeito ás atividades em sala, atividades práticas com materiais de baixo-custo que os professores de Ciências puderam, imediatamente, proporcionar aos seus respectivos alunos, no caso, discentes da quinta série do Ensino Fundamental da Rede Pública. Para a realização das atividades experimentais foi aplicada a metodologia dos três momentos, (Delizoicov e Angotti) que consiste em elaborar uma problematização inicial, organização do conhecimento e aplicação deste conhecimento. Onde antes e depois da realização de cada experimento são propostos questionários e as possíveis hipóteses da problemática do fenômeno estudado. Dentre as muitas hipóteses que vão surgindo faz-se o uso de palavras chaves propostas pelos próprios alunos, o que remete ao avaliador uma possível assimilação por parte dos alunos envolvidos. Buscou-se aplicar uma metodologia e desenvolver uma seqüência didática que atenda a idéia de Pressão Atmosférica utilizando-se de experimentos. Justifica-se a escolha do tema por tratarse de conceito com bom nível de abstração, o que o torna bastante complexo e interessante.

Palavras-chave : Experimento; Pressão atmosférica; Ensino Fundamental

## INTRODUÇÃO

A importância da atividade prática é inquestionável na Ciência e deveria ocupar lugar central no seu ensino (SMITH, 1998). No entanto, o aspecto formativo das atividades práticas experimentais tem sido negligenciado, muitas vezes, ao caráter superficial, mecânico e repetitivo em detrimentos aos aprendizados teórico-práticos que se mostrem dinâmico, processuais e significativos (SILVA & ZANON, 2000). De acordo com Borges (1997), os estudantes não são desafiados a explorar, desenvolver e avaliar as suas próprias idéias e que os

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currículos de Ciências não oferecem oportunidades de questionamentos acerca da natureza e propósitos da ciência e da investigação científica.

Segundo Bizzo (1998), o ensino em Ciências deve proporcionar aos estudantes a oportunidade de aprimorarem suas capacidades, para que neles o senso crítico, investigativo diante do desconhecido seja despertado, fazendo com que busquem explicações lógicas e razoáveis, levando os alunos a desenvolverem posturas críticas, realizar julgamentos e tomar decisões fundamentadas em critérios objetivos, baseados em conhecimentos compartilhados por uma comunidade escolarizada.

Atividades experimentais na perspectiva construtivista são organizadas levando em consideração o conhecimento prévio dos alunos. Adotar esta postura construtivista significa aceitar que nenhum conhecimento é assimilado do nada, mas deve ser construído ou reconstruído pela estrutura de conceitos já existentes. Deste modo, a discussão e o diálogo assumem um papel importante e as atividades experimentais combinam, intensamente, ação e reflexão (ROSITO, 2003; SILVA & ZANON, 2000).

Este trabalho tem por base o fato de que o ensino de Ciências no Brasil vem sendo, nesta última década, motivo de novas discussões e reflexões na comunidade científica e no contexto do sistema educacional. Polêmicas à parte, no caso da área das Ciências, ao se analisar o desempenho dos alunos, retomam-se as discussões sobre a falta de experimentação e o ensino livresco das Ciências. Além disso, a ausência do estabelecimento de relações com o cotidiano nas situações de ensinoaprendizagem.

O ensino de Ciências tradicionalmente ministrado nas escolas de ensino fundamental é inteiramente baseado na exposição do assunto pelo professor. Por falta de condições materiais e/ou familiaridade do professor com o aspecto prático dos assuntos abordados, raramente se procura relacionar o conhecimento transmitido com seu processo de criação, ou associá-lo com o cotidiano do aluno.

Este trabalho é resultante de uma atividade prática que se propôs a desenvolver e aplicar uma proposta metodológica de ensino de Ciências para o Ensino Fundamental sobre os conceitos de Pressão Atmosférica com a aplicação de atividades experimentais complementares.

A escolha do tema justifica-se em virtude de que há a possibilidade de realizar diversos tipos de experimentos e de que se tratando de um tema onde o objeto de estudo é o ar, a utilização destes experimentos faz com que a abstração e complexidade do tema tornem-se algo lúdico e de fácil assimilação pelos alunos, além do que, o tema é tratado com interdisciplinaridade no contexto escolar.

Nesse sentido, a experimentação vem sendo defendida extensivamente como uma estratégia de ensino, a qual resulta em motivação dos alunos. A perspectiva do presente estudo tem por objetivo sugerir uma metodologia de ensino em sala de aula, onde é possível confrontar teoria e prática e seus efeitos no cotidiano dos alunos envolvidos.

Por se tratar de um tema complexo haverá a necessidade de uma previa revisão de outros tópicos que de fato irão facilitar a compreensão dos alunos e de forma que alguns outros experimentos contribuam na construção do conhecimento.

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## METODOLOGIA

À priori, foi apresentado um projeto-piloto na Escola Municipal de Educação Básica Thiago Aranda Martins, localizada em Sinop-MT, elaborado pelos discentes do Curso de Licenciatura em Ciências Naturais e Matemática da Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT - Campus Sinop, para professores de Ciências lotados na Escola Tiago Aranda Martins e seus respectivos alunos, foi aplicado a alunos da 5ª série do ensino fundamental, sendo duas turmas de aproximadamente 40 alunos cada.

Para a realização das atividades experimentais foi adotada a metodologia dos três momentos, sugerida por Delizoicov e Angotti (1994), que consiste inicialmente em elaborar uma problemática, seguido de uma organização do conhecimento que os alunos possuem, e a aplicação do mesmo, onde antes e depois da realização de cada experimento são propostos questionários e as possíveis hipóteses da problemática do fenômeno estudado. Dentre as muitas hipóteses que vão surgindo, faz-se o uso de palavras chaves propostas pelos próprios alunos, o que remete ao avaliador uma possível assimilação por parte dos alunos envolvidos.

## ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DESENVOLVIDAS

- O modelo de ensino sugerido tem como objetivo apresentar um tratamento macroscópico dos conceitos de pressão atmosférica e posteriormente uma abordagem microscópica relacionada ao ar. Uma série de seqüências didáticas foi aplicada a fim de facilitar a compreensão dos alunos.

No inicio da aula, os alunos são questionados, para que assim, possam interagir com o tema central apresentado. Todo este questionamento tem por base tal prerrogativa: Onde e como podemos constatar a presença da pressão atmosférica?

No primeiro momento é realizada uma problemática diante do experimento, sendo este experimento realizado de acordo com Torricelli (experimento 1), pois foi este cientista que tornou possível medir a pressão do ar em qualquer lugar, assim com base nesse experimento foram construídos os primeiros barômetros, instrumentos que medem a pressão atmosférica e para demonstrar a força da pressão atmosférica.

## Experimento 1

- O objetivo desse experimento é a construção de um barômetro onde é possível constatar a força que o ar exerce sobre a superfície da água e com isso comprovar a presença da pressão atmosférica.
- Material utilizado: garrafa PET, recipiente (ambos transparentes) e água (figura 1).
- Procedimentos: Pegue a garrafa PET, coloque 4/5 de água em seu interior, e 2/3 de água no recipiente. Tampe a saída de água com o seu dedo polegar e coloque a mesma dentro do recipiente e destampe a saída de água da garrafa, retirando o dedo polegar, fazendo com que a garrafa fique em uma posição vertical e

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que não encoste a saída de água no fundo do recipiente e observe o que ocorre (figura 2).

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Figura 1: Material utilizado Figura 2: Experimento montado

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As setas ilustradas na figura 2 demonstram o sentido que as forças exercem, do lado de fora, no recipiente a força da pressão atmosférica e do lado interno da garrafa a força da gravidade.

Foi pedido aos alunos que fizessem suas observações e respondessem algumas perguntas sobre o ocorrido no experimento, como:

- · Porque o nível de a água da garrafa não desce?
- · Porque a água no vasilhame não transborda?
- · O que ou quem impede a sua saída da água?

Em um segundo momento é discutido as idéias, argumentos e respostas que os próprios alunos o fizeram em relação ao experimento 1. Com isso dá-se uma seqüência de experimentos com o intuito de envolver os aspectos do ar.

Para facilitar a explicação dos fenômenos observados foram utilizados outros experimentos, que possam demonstrar as características que o ar possui. Tais experimentos tiveram como premissas:

- · Ocupa espaço
- · Possui massa
- · Suas propriedades (expansibilidade, compressibilidade e elasticidade)

## Experimento 2

O objetivo deste experimento é demonstrar que o ar ocupa espaço, portanto dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço.

Material utilizado: recipiente, copo (ambos transparentes), um pedaço de papel e água (figura 3).

Procedimento: Amasse o pedaço de papel e coloque bem ajustado no fundo do copo, de forma que fique preso e depois mergulhe o copo de boca para baixo, em posição vertical, na vasilha que deverá ter 2/3 de água em seu interior (figura 4).

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Figura 3: Material utilizado Figura 4: Experimento montado

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Depois de mergulhado é retirado o copo, tomando cuidado de mantê-lo sempre na posição vertical. Este experimento pode levar a questionamentos como:

- · O papel que está dentro do copo, está seco ou molhado?

Logo após é feito um levantamento das possíveis hipóteses, explicando-se os fenômenos ocorrido, afim de que se possa demonstrar o fundamento teórico.

## Experimento 3

Este simples aparato serve para comprovar que o ar possui massa, através de uma fácil demonstração.

Material utilizado: duas bexigas, barbante e régua de 30 cm.

Procedimento: Pegue um pedaço de barbante e amarre no meio da régua, e a segure pelo barbante, de forma que a mesma fique em equilíbrio. Amarre em cada uma das extremidades da régua com o barbante uma bexiga vazia, demonstrando que ambas pesam a mesma massa e a régua continua em equilíbrio. Depois retire uma das bexigas vazia e a encha de ar. É possível notar que a régua perde seu equilíbrio com a bexiga cheia de ar, comprovando assim, que o ar possui massa (figura 5).

Figura 5: Experimento montado

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## Experimento 4

Através deste experimento será possível demonstrar as propriedades do ar como: compressibilidade, elasticidade e a formação de pressão.

## Compressibilidade

Material utilizado: uma seringa de injeção de plástico descartável e sem agulha.

Procedimento: Segure a seringa e tampe o orifício de saída com o dedo indicador, depois pressione o êmbolo.

Quando pressionamos o êmbolo da seringa, o ar vai sendo comprimido, isto é, o volume de ar dentro da seringa vai diminuindo (figura 6).

Após este procedimento, questionam-se os alunos, a um nível abstrato, sobre o que possa ocorrer em uma situação como esta.

Figura 6: Experimento montado

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- · Porque em determinado momento não é possível pressionar mais o êmbolo?
- · O que é, ou quem exerce esta força contrária do êmbolo
- · Quando a força exercida no êmbolo é anulada o que acontecerá? O êmbolo ficará nesta mesma posição?

À medida que o volume da seringa diminui, a pressão exercida pelo ar é aumenta, até que sua força seja igual ao valor da pressão exercida sobre o êmbolo, ficando cada vez mais difícil o êmbolo descer (figura 7).

É realizada uma ilustração na lousa para que os alunos possam imaginar que o ar é formado por partículas dispersas no ambiente (figura 6) e ao pressionar o êmbolo da seringa, conforme a seta ilustrada, as partículas de ar estão sendo comprimidas e tendendo a ocupar um espaço menor (figura 7).

## Elasticidade

Embora quando solta-se o êmbolo da seringa, da posição a qual o ar esta sofrendo compressão (figura 7), o êmbolo retorna a posição inicial conforme a seta ilustrada (figura 8), isso ocorre porque o ar volta a ocupar todo o espaço da seringa, isto demonstra que o ar possui um alto poder de elasticidade. Quando é cessada a compressão, ele volta ao volume inicial.

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Figura7: Demonstrando a compressibilidade

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Figura 8: Elasticidade do ar

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## Experimento 5

Este experimento demonstra a expansibilidade que o ar possui, ele tende a ocupar todo o volume do recipiente ou espaço onde se encontra presente. Material utilizado: incenso e fósforo.

Procedimento: Ascender o incenso (figura 9) em uma das extremidades da sala de aula (perto da lousa) e pedir a um aluno que está na outra extremidade da sala (fundo da sala) notar se é possível sentir o cheiro do incenso. Com isso, os alunos são questionados a respeito de, como é possível sentir o cheiro do incenso a alguns metros de distancia do objeto?

- · Como foi possível notar o cheiro do incenso no fundo da sala se as janelas estão fechadas e não existe corrente de ar no ambiente?
- · Seria possível notar o seu cheiro do lado de fora da sala de aula?

Figura 9: Expansibilidade do ar

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O cheiro do incenso pode chegar a todos devido a outra propriedade do ar, a de que o ar tende a se espalhar em todas as direções, preenchendo todo o espaço disponível, por isso os gases se desprendem do incenso e ocupam todo o espaço da sala de aula.

## Experimento 6

O objetivo deste experimento é comprovar que a pressão do ar está presente em nosso meio e de que é exercida em todas as direções.

Material utilizado: copo transparente de vidro, folha de papel e água (figura 10).

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Procedimento: Pegue o copo e o encha até a borda com água, não o deixando transbordar, depois coloque sobre o mesmo uma folha de papel e em seguida com cuidado, apóie a mão sobre o papel e vire o copo de boca para baixo e tire levemente a mão (figura 11).

As setas ilustradas demonstram as forças exercidas. Do lado externo do copo age a pressão atmosférica, e do lado interno do copo age a força peso da água. É possível manter o copo nessa posição (figura 11) por alguns segundos, pois neste exato momento a força que a pressão atmosférica exerce é igual a da água que esta dentro do copo. Isto corrobora com a prerrogativa de que a pressão atmosférica se faz presente no meio em que vivemos.

Algumas questões são propostas aos alunos após o experimento:

- · O que sustenta a folha de papel para que a mesma não deixe a água do copo sair?
- · Se a pressão atmosférica esta presente em nosso meio, por quê não a sentimos?

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Figura 10: Material utilizado Figura 11: Demonstrado a pressão atmosférica

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O resultado apresentado neste experimento é o mesmo que acontece na superfície terrestre, a atmosfera exerce pressão sobre todos os objetos envolvidos, essa explicação se deve ao fato dela ser formada de ar e possuir massa, porém nós seres humanos não podemos nota-la, pelo fato de que também possuirmos uma pressão interna em nosso corpo e as forças se igualam.

## RESULTADOS E DISCUSSÃO

Buscou-se aplicar uma metodologia e desenvolver uma seqüência didática que atenda a idéia de Pressão Atmosférica utilizando-se de experimentos. Justificase a escolha do assunto por tratar-se de um conceito com bom nível de abstração, o que o torna bastante complexo e interessante. Essa investigação levou à seguinte seqüencia: Iniciam-se as aulas com questionamentos, organizando na lousa as idéias dos alunos. Em seguida, realizamos o experimento (experimento 1): PET transparente, água e vasilha transparente. Após a observação pergunta-se: por que a água não escoa totalmente para a vasilha? Discutem-se as idéias e dá-se uma seqüência de experimentos com o intuito de problematizar os aspectos do ar. Por

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exemplo: (experimento 3) - O ar possui massa? Concomitantemente discutem-se os conhecimentos científicos necessários para entender o tema. Para finalizar, realizase o experimento 6: Levando os alunos a mobilizarem os conhecimentos anteriormente trabalhados a fim de aplicá-los em outra situação que envolva a pressão atmosférica. Percebe-se que no ambiente escolar encontra-se presente o tema Pressão Atmosférica, também é possível observar como os alunos assimilam e vivenciam este tema em seu cotidiano.

## CONCLUSÕES

Através de uma observação pessoal, foi possível concluir que a proposta metodológica de ensino utilizada pode ser uma estratégia motivadora e capaz de auxiliar no desenvolvimento do processo de entendimento e de um melhor aproveitamento das aulas práticas, visando à construção do conhecimento científico por parte dos alunos, dos conceitos abordados neste trabalho.

A utilização de experimentos em sala, sejam elas em aulas práticas ou meramente demonstrativas, revelou-se uma próspera iniciativa que pode ser agregada a pratica de ensino do profissional de ciências. Notou-se também que os experimentos aliados a teoria despertaram o senso crítico dos alunos.

## REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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SMITH, K.A. Experimentaçâo nas Aulas de Ciências. In: CARVALHO, A.M.P.; Ensino Fundamental: O conhecimento físico. 1. ed. São Paulo: Editora Scipione.1998.

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