UMA SEQÜÊNCIA DIDÁTICA COM ABORDAGEM HISTÓRICA PARA O ESTUDO DAS MÁQUINAS TÉRMICAS: UM RELATO DE EXPERIÊNCIA

## UMA SEQÜÊNCIA DIDÁTICA COM ABORDAGEM HISTÓRICA PARA O ESTUDO DAS MÁQUINAS TÉRMICAS: UM RELATO DE EXPERIÊNCIA

Gival Pordeus da Silva Neto , Renally Gonçalves da Silva , Ana Raquel Pereira 1 2 de Ataíde . 3

1 Universidade Estadual da Paraíba/Depto de Física/ gival.rock17@hotmail.com

2 Universidade Estadual da Paraíba/Depto de Física/ renally\_gs@hotmail.com

3 Universidade Estadual da Paraíba/Depto de Física/ arpataide@uepb.edu.br

## Resumo

Várias pesquisas em Ensino de Física indicam a utilização da história da ciência como uma possibilidade de inovação no ensino em nível médio. Em adicional, também destacam que esta estratégia poderá se constituir em um elemento facilitador na aprendizagem de conceitos, além de poder proporcionar aos estudantes um entendimento mais amplo de um determinado tema, uma vez que estes entrarão em contato tanto com o conteúdo formal, quanto com a construção histórica dos conceitos envolvidos no conteúdo. Neste trabalho propomos uma seqüência didática, para trabalhar a parte conceitual e histórica sobre máquinas térmicas, a partir de atividades como leitura, confecção de cartazes, apresentação oral e discussão de conceitos e aspectos históricos abordados no tema. As atividades foram desenvolvidas na Escola Estadual de ensinos fundamental e médio Ademar Veloso da Silveira em uma turma do segundo ano do ensino médio, durante dois encontros (três aulas). De modo geral, os estudantes aprovaram as atividades baseadas numa abordagem histórica, no entanto apresentaram-se um tanto resistentes quando solicitados a expressar oralmente seus entendimentos, o que serviu para nos alertar quanto à necessidade de traçarmos novas estratégias que possibilitem superar estas dificuldades.

Palavras-chave : História da Ciência, Maquinas Térmicas, Seqüência Didática.

## Introdução

Várias pesquisas vêm sendo feitas baseadas nas propostas de inovação do ensino de ciências, a busca por uma nova perspectiva dos alunos em relação aos conteúdos se torna primordial nessas alternativas, porem, não é necessário fazer uma análise em profundidade sobre o ensino de Ciências no Brasil para verificar a distância profunda entre as propostas inovadoras, fruto de investigações na área de ensino de Ciências, e as ações desenvolvidas em sala de aula dos cursos de nível médio (Gatti, Nardi e Silva, 2010). Esse distanciamento é fruto da insistência de um ensino tradicional, que apesar das criticas, de das tentativas de inovação, ainda é muito forte na educação atual, principalmente no ensino básico.

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20 a 25 de janeiro de 2013

No ensino de Física, esse é um problema bastante comum, se tornando mais acentuado por conta da comum aversão a disciplina pelos estudantes do ensino básico, aversão essa causada pela própria forma de ensino que se fornece atualmente. É necessário que novas estratégias sejam postas em prática, no sentido de minimizarem a aversão e possibilitarem uma aprendizagem mais efetiva nesta disciplina, e para isso a participação do professor é imprescindível.

Como uma proposta de interação e contextualização no ensino de física, vemos o uso da historia da ciência de grande importância, ao que se constitui em área do conhecimento com fortes e profundas implicações para a Didática das Ciências (Martins, 2007), em especial à física. O estudo adequado de alguns episódios históricos permite compreender as interrelações entre ciência, tecnologia e sociedade, mostrando que a ciência não é uma coisa isolada (Silva, 2006). Segundo Pena e Ribeiro Filho (2009), essa disciplina permite ao estudante desenvolver uma visão de mundo atualizada, bem como entender o processo histórico-filosófico e as novas tecnologias do seu cotidiano doméstico, social e profissional. Ainda, uma abordagem histórica e a utilização de episódios históricos no ensino podem viabilizar a discussão de aspectos de natureza da ciência em sala de aula, uma vez que oferecem um panorama mais amplo dos fatos históricos e da construção da ciência (Silveira et al., 2010).

Nos Parâmetros Curriculares Brasileiro (PCN), faz-se presente a recomendação do uso da abordagem histórica no ensino de ciências (Brasil, 1998). Apesar disso, ainda é pequeno o número de trabalhos que apresentam propostas para se elaborar um currículo com enfoque histórico-filosófico. Também são poucos os estudos que discutem conseqüências desse uso nas salas de aula com base em experiências concretas. (Pena e Ribeiro Filho, 2009). Assim, a História e Filosofia da Ciência (HFC), surge como uma necessidade formativa do professor, na medida em que pode contribuir para: evitar visões distorcidas sobre o fazer científico; permitir uma compreensão mais refinada dos diversos aspectos envolvendo o processo de ensino aprendizagem da ciência; proporcionar uma intervenção mais qualificada em sala de aula (Martins, 2007).

Sabemos que existe, no Brasil, um movimento de reestudo e reestruturação dos currículos dos cursos de licenciatura (Rosa e Martins,2007) porém, não podemos afirmar que uma boa base histórica na formação do professor vá garantir o uso da abordagem histórica na sala de aula, pois as principais dificuldades surgem quando pensamos na utilização da HFC para fins didáticos, ou seja, quando passamos dos cursos de formação inicial para o contexto aplicado do ensino e aprendizagem das ciências (Martins, 2007). Algumas dessas dificuldades podem ser justificadas por a falta de material pedagógico adequado, assim como as dificuldades de leitura e interpretação de texto, por parte dos alunos, mas não são apenas essas, e a identificação dessas dificuldades pode contribuir bastante para as pesquisas que visam à inserção do uso da historia da ciência em sala de aula.

Os textos apresentados aos alunos, geralmente os livros didáticos, geram uma idéia fantasiosa do surgimento das leis da física, enfatizam os resultados aos quais a ciência chegou e ocultado o processo de construção, como se esses fossem fruto de 'insights' de gênios super inteligentes, gênios estes que ganham todos os créditos pela formulação das teorias, deixando outros tantos colaboradores ocultos ou como coadjuvantes com pouca ou quase nenhuma participação.

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O estudo da historia da ciência permite perceber o processo social e gradativo da construção do conhecimento permitindo formar uma visão mais concreta e correta da real natureza da ciência (Silva, 2006) Segundo Castro e Carvalho (1992) o uso da historia parece conferir aos alunos o tão necessário reconhecimento da ciência como objeto de construção.

Nem sempre o que conhecemos hoje foi formulado com uma base teórica e experimental que complementasse a teoria, houveram propostas muito confusas baseadas em hipóteses, que foram aceitas ou não. Esse processo de construção se deu por muitas criticas e debates até que a teoria pudesse ser aceita.

Outra idéia bastante difundida entre os estudantes é o fato de existir um método cientifico de se descobrir algo, ilustrando assim o crescimento linear de uma teoria e ao final desse processo teríamos uma verdade imutável, que foi provada e não apresenta erros e nem falhas. Encarar a ciência como um produto acabado confere ao conhecimento científico uma falsa simplicidade que se revela cada vez mais como uma barreira a qualquer construção (Castro e Carvalho, 1992). A verdade sobre a natureza da ciência é necessária nesse sentido para esclarecer que a ciência está em constante mudança da mesma forma que foi construída ao longo dos anos, que ainda se há o que descobrir e que o existente pode ser mudado se necessário.

A física torna-se dessa forma uma disciplina muito seca e abstrata, quando é trazida de forma descontextualizada e cheia de formulações matemáticas desprendidas da essência da teoria. As leis são entendidas e repassadas com o objetivo de serem praticas e com resultados imediatos, sendo desnecessária a historicidade das mesmas. Trabalhando por esse objetivo é fundamental apenas saber aplicá-las de forma consciente e técnica. Sem a presença do saber histórico o ensino de leis e teorias físicas assumem uma certa superficialidade em seus termos, deixando ocultas várias idéias e pressupostos que alicerçaram a construção desse conhecimento, talvez por esse motivo a física apresenta-se tão abstrata e sem muito significado na visão dos estudantes.

- O que vemos em sala de aula é uma teoria explicitada como uma listagem de leis com suas respectivas equações matemáticas para serem aplicadas, essas acompanhadas pelo nome de algum cientista trazido como gênio que sozinho ou com pouca ajuda 'descobriu' toda a teoria.

Esses paradigmas de ensino precisam ser quebrados, a não contextualização do ensino com a história da física não é de hoje e nem é um problema apenas do ensino básico, pois o problema começa na formação de professores. Os estudantes de licenciatura precisam ser incentivados a buscar a verdade da natureza da ciência, o que infelizmente não se constitui na nossa realidade. O acomodo em resolver problemas corriqueiros e conhecer a formulação matemática adequada a cada problema torna a formação do profissional incompleta, sendo ele incapaz de fornecer aos seus alunos uma estrutura cientifica satisfatória. A desvinculação dos conteúdos de natureza cientifica e os de cunho pedagógico nos cursos de formação de professores também dificulta bastante, uma vez que os professores deveriam tanto conhecer bem o conteúdo como também saber a maneira certa de ensinar, saber o que se torna mais relevante no conteúdo. Não sendo assim, os professores seguem as instruções do livro didático, tal qual está no livro, deixando o ensino preso e dependente.

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- O uso da história, portanto, permite a formação de um cidadão mais critico e menos limitado em seu campo de visão, o que se constitui em um dos objetivos da educação básica. Na opinião de Castro e Carvalho (1992) a introdução da dimensão histórica pode tornar o conteúdo científico mais interessante e mais compreensível exatamente por trazê-lo para mais perto do universo cognitivo não só do aluno, mas do próprio homem, que, antes de conhecer cientificamente, constrói historicamente o que conhece.

## Metodologia

Com o intuito de desenvolver a proposta elaboramos algumas atividades que foram estruturadas a partir de um planejamento pedagógico entre os professores em formação (bolsistas de iniciação a docência), os quais ministraram o curso, e a professora orientadora. As atividades foram planejadas para dois encontros, 3 aulas, totalizando uma carga horária de 2 horas e 30 minutos.

- O curso foi ministrado para uma turma do segundo ano do ensino médio, com 20 (vinte) estudantes, da Escola Estadual de Ensinos Fundamental e Médio Ademar Veloso da Silveira. A escolha da turma se deu em comum acordo com o professor supervisor (professor da escola e da turma), e por sua sugestão também foi definido o tema a ser abordado: no caso, Máquinas Térmicas.

Para o desenvolvimento da seqüência didática sobre o tema máquinas térmicas utilizamos como recurso didático um texto de cunho histórico adaptado de fontes históricas secundárias e terciárias, as quais serão identificadas adequadamente ao final do texto. A escolha da estratégia de construção do texto deu-se pela dificuldade de encontrar nos livros didáticos textos com abordagem histórica com uma linguagem acessível ao nível médio de ensino.

A seguir, descreveremos detalhadamente como foi realizada a seqüência didática:

## Procedimentos de construção do texto com abordagem histórica

Para alcançarmos o nosso objetivo, de utilização da historia da física em uma intervenção no ensino médio, precisamos encontrar recursos que nos auxiliariam nesta atividade em sala de aula.

A proposta que nos pareceu interessante e viável foi a utilização de um texto que trataria o tema máquinas térmicas, o qual, foi proposto por conta da pouca abordagem que vem sendo feita no ensino básico e enfatizando que é um tema de grande importância. Buscamos então encontrar um texto que fosse acessível aos alunos, porém, os textos encontrados que tratavam do tema apresentam certa complexidade, o que não favorecia o entendimento por parte dos alunos, já que estamos tratando do ensino básico, por esse motivo tivemos a iniciativa de confeccionar um texto ao qual daríamos uma abordagem histórica, de maneira bem clara e de fácil compreensão.

Na confecção do texto nos interessou contemplar desde os primeiros conceitos relativos aos estudos do calor até o funcionamento das máquinas e demos

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um destaque a influência de Carnot neste desenvolvimento. Pensamos dessa forma, pois para que seja possível o entendimento do funcionamento de uma máquina térmica é preciso certa solidez no conhecimento dos conceitos básicos envolvidos, e estes se encontram muitas vezes distorcidos na mente dos alunos. Por isso propomos esclarecer, com ênfase histórica o desenvolvimento desses conceitos e assim a fundamentação da construção e funcionamento das máquinas térmicas.

Como base teórica para a construção do nosso texto, utilizamos capítulos de dois livros que tratam da historia da física , desta forma, tratamos da evolução do 1 conceito de calor, assim como calor especifico, equivalente mecânico do calor e as primeiras idéias de máquinas térmicas. A partir daí foi possível introduzir as evoluções das maquinas com suas adaptações, neste momento utilizamos outro texto histórico , que trata em sua maioria das máquinas térmicas e o tratamento 2 dado por Carnot. Alem disso achamos importante alem do enfoque histórico apresentarmos o tratamento matemático dado ao rendimento de uma máquina térmica. No texto também foi introduzido figuras das máquinas térmicas mais conhecidas, por entendermos que uma representação pictórica facilita na compreensão.

## Uma Seqüência Didática para Máquinas Térmicas: Descrevendo os encontros.

## 1ª Encontro

Iniciamos o encontro entregando aos alunos um questionário (pré-teste) com questões objetivas sobre alguns conceitos importantes relacionados à Termodinâmica e mais especificamente sobre Máquinas Térmicas, para que eles tentassem resolver. Nosso objetivo, neste momento foi identificar os conhecimentos prévios dos mesmos sobre o tema a ser abordado nessa seqüência. A identificação dos conhecimentos prévios dos alunos é de grande importância para que possamos conduzir a intervenção de forma a alcançarmos uma aprendizagem com significado e mais consolidada.

Após os alunos responderem ao questionário e termos recolhido, realizamos uma breve apresentação sobre a evolução histórica das Máquinas Térmicas, onde trabalhamos com uma abordagem histórica e apresentamos aos alunos alguns conceitos do universo da Termodinâmica, proporcionando um melhor entendimento sobre o assunto.

Ainda nesse encontro, dividimos a turma em grupos de cinco alunos cada, e explicamos que, no encontro seguinte, cada grupo deveria realizar uma apresentação de um texto sobre a evolução das Máquinas Térmicas, o mesmo utilizado por nós como base para apresentação citada anteriormente. Com tais apresentações, objetivamos incentivar um posterior estudo a cerca do assunto

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trabalhado, reforçando assim a aprendizagem dos alunos, e também nos seria útil como método de avaliação da aprendizagem dos mesmos.

Sugerimos que a apresentação fosse oral, com a participação de todos os alunos que compunham o grupo. Indicamos a utilização de cartazes e que houvesse um ensaio antes no intuito de otimizar as apresentações que se realizariam no encontro seguinte.

Explicamos também que, cada grupo teria 15 a 20 minutos para o desenvolvimento da apresentação. Em seguida fornecemos a eles copias do texto do qual seria realizado a apresentação. Assim, encerramos o primeiro encontro com a turma.

## 2ª Encontro

Diferente do que propomos para o inicio desse encontro, os alunos por conta própria reuniram-se e realizaram uma só apresentação do texto, onde nem todos participaram. Apesar desse imprevisto, incentivamos a apresentação do texto pela turma e observamos que ocorreu uma fragmentação do texto pelos alunos, dividiram o texto entre si e cada aluno se restringiu a estudar ou a decorar apenas aquilo que iria apresentar, que por sua vez não foi proveitoso tanto quanto esperávamos. Para a apresentação, os alunos confeccionaram apenas um cartaz, que pode ser utilizado por todos os grupos. No cartaz havia figuras das máquinas térmicas presentes também no texto utilizado, porém os alunos se mostraram confusos quanto ao tipo de máquina que estavam tratando, por vezes falavam de uma, mas apontavam a figura de outra, mostrando mais uma vez o despreparo para a apresentação.

Dando continuidade, após a apresentação da turma, aplicamos outro questionário (pós-teste) com questões referentes ao assunto tratado durante a seqüência didática, semelhantes e de nível de dificuldade igual ao primeiro teste (pré-teste). Utilizamos os questionários (pré e pós-testes) como balizador e elemento de comparação para verificarmos se o processo de ensino e aprendizagem foi ou não satisfatório.

Após os alunos terem respondido o questionário fornecidos nesse encontro e termos recolhidos, agradecemos a todos pela colaboração e um pouco antes que prevíamos, devido o imprevisto ocorrido, encerramos a nossa intervenção.

## Avaliando a seqüência.

Por termos trabalhado com uma seqüência embasada nos aspectos históricos, percebemos uma melhor aceitação dos alunos durante a aula apesar de a turma não ter participado ativamente da aula, indagando ou comentando idéias, mas se mostraram bastante atenciosos. Supomos que, essa melhor aceitação seja motivada pela mudança na forma de trabalhar o conteúdo, uma vez que trabalhamos os conceitos físicos de uma forma diferente do habitual. Mas, apesar da turma ter aparentado uma boa aceitação percebemos certo receio dos mesmos, quando solicitados a expressar oralmente seus entendimentos.

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Notamos a partir da apresentação desenvolvida, a qual não foi realizada da forma que propomos que os alunos mostraram-se desmotivados ao apresentar, e que a maioria não se preparou para a apresentação, se quer preparou a parte pela qual ficaram responsáveis. Cremos que um dos motivos mais relevantes para essa desmotivação tenha sido porque a apresentação que tínhamos proposto não valeria nota ou pontos na disciplina, assim houve uma certa negligência dos alunos com relação a apresentação.

Os questionários utilizados no inicio do primeiro encontro e no fim do ultimo encontro, os quais abordavam conceitos básicos de calor, transferência de calor, temperatura e Máquinas Térmicas, nos foram úteis para melhor avaliar a eficiência da seqüência quanto a aprendizagem do conteúdo.

Quanto à apresentação, cremos, por ter fugido bastante do ideal proposto por nós, não servindo como esperávamos como um recurso para a avaliação de conteúdos.

De modo geral, as respostas aos questionários não evidenciaram avanço evidente, e nem um retrocesso na aprendizagem dos mesmos, no entanto, percebemos em sua maioria que eles possuem boa noção sobre a definição de calor e de situações em que pode haver troca, mais apresenta bastante dificuldade na interpretação e resolução de problemas físicos, além de carência quanto à capacidade de relacionar os conceitos físicos com situações cotidianas.

## Considerações Finais

De um modo geral, os alunos mostraram-se satisfeitos com a abordagem histórica utilizada para tratar do conteúdo estudado. No entanto, quando solicitados a fazer uma apresentação oral mostraram-se desmotivados e não preparados para a atividade.

De nossa parte, consideramos que a seqüência desenvolvida apresentou alguns aspectos positivos embora com a intervenção não tenhamos alcançado todos os objetivos almejados.

Um dos maiores empecilhos talvez tenha sido o grande intervalo de tempo entre o primeiro e o segundo encontro, que foi de 20 dias, intervalo de tempo esse alheio a nossa vontade.

Em termos metodológicos, a utilização de recursos como o estudo de textos em grupos e elaboração de cartazes mostram que a seqüência didática elaborada para este trabalho pode servir de base para tratar de outros conceitos que possam ser associados a episódios históricos.

Um ponto negativo que não podemos descartar é a possibilidade do método utilizado não ter sido bem utilizado durante a intervenção, que não é improvável devido a nossa falta de experiência com tais recursos didáticos, e com a própria turma uma vez que tivemos apenas um contato superficial antes da intervenção.

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