UMA ABORDAGEM EXPERIMENTAL SOBRE ENERGIA RENOVÁVEL: SEU USO, FORMAS E TRANSFORMAÇÕES

## UMA ABORDAGEM EXPERIMENTAL SOBRE ENERGIA RENOVÁVEL: SEU USO, FORMAS E TRANSFORMAÇÕES

## Simony Santos da Costa 1 , Aline Simões dos Santos , Ana Raquel Pereira de 2 Ataíde , Alex da Silva 3 4

- 1 Universidade Estadual da Paraíba/Departamento de Física, simonycosta.nic@gmail.com
- 2 Universidade Estadual da Paraíba/Departamento de Física, alini.simoes@gmail.com
- 3 Universidade Estadual da Paraíba/Departamento de Física, arpataide@uepb.edu.br
- 3 Universidade Estadual da Paraíba/Departamento de Física, jcosenhor@ig.com.br

## Resumo

Inúmeras pesquisas discutem acerca do uso da experimentação no ensino e como essa temática pode contribuir no processo de ensino-aprendizagem. Partindo desse pressuposto e fazendo uso dessa abordagem, foram desenvolvidas atividades em uma escola da rede pública de ensino da cidade de Campina Grande, Paraíba. A proposta da intervenção foi feita a partir da temática Energia Renovável (formas e transformações), seguindo o ramo da experimentação. Fez-se uso de uma metodologia diferenciada, baseada na participação ativa dos alunos quanto à construção dos conceitos físicos a partir dos experimentos propostos, e o uso de materiais alternativos, tais como: reportagens e vídeos. A experiência mostrou que existe uma gama de possibilidades para que o ensino de física saia dos métodos tradicionais e adentre numa perspectiva problematizadora de forma a incentivar e promover a criticidade nos alunos, aumentando, pois seu interesse na disciplina de física e auxiliando em sua forma de interagir e agir no mundo a qual estejam inseridos.

Palavras-chave : experimentação; ensino de física; energia.

## Introdução

A sociedade vem sofrendo transformações que ocasionaram alterações em diversas áreas, principalmente devido à globalização e o avanço da tecnologia. Requer-se então, um cidadão capaz de entender os problemas gerados por essas mudanças, que seja criativo, participativo e que se adéqüe facilmente aos novos modelos da sociedade (PIERSON & NEVES, 2001).

O que temos é que mundialmente as reformas curriculares estão adaptandose as exigências sociais vigentes (Turlo, 2001 apud MONTEIRO, 2005). No entanto, não bastam apenas reformas curriculares, é preciso também um novo olhar acerca da formação de professores, bem como, sobre questões que envolvam o cotidiano dos alunos.

Em 1992, alguns estudiosos se reuniram na Conferência de Joëntiem, na Tailândia, e lá foram definidas as Diretrizes Básicas da Aprendizagem (NEBAs), que contemplam questões relacionadas com a cognição, tais como: aprender a resolver problemas aplicando o que foi aprendido, aprender a pensar bem, como ser criativo e desenvolver a metacognição (Torres, 1994 apud MONTEIRO, 2005).

A UNESCO também reforçou entendimentos referentes às novas necessidades educacionais, estabelecendo os Quatro Pilares da Educação Para o

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Século XXI, sejam eles: aprender a conhecer; aprender a fazer; aprender a conviver e aprender a ser. Podemos citar algumas atitudes como essas que foram tomadas no Brasil: Lei de Diretrizes e Bases, LDB, (Brasil, 1996) e os Parâmetros Curriculares Nacionais, além das constantes discussões acerca da formação do professor. A atual legislação para o ensino médio deixa claro que ' Interdisciplinaridade e Contextualização formam o eixo organizador da doutrina curricular expressa na LDB '. Brasil (1999:98 apud WESTPHAL & PINHEIRO, 2005).

## Para Westphal & Pinheiro (2004), a educação

Deve ser conduzida de maneira crítica, não dogmatizadora, fazendo uso da história, da filosofia, da sociologia e de experimentos, de analogias e metáforas, contextualizando o objeto de ensino, aproximando-o do cotidiano do aluno, atraindo a sua atenção e interesse e reconhecendo a sua bagagem intelectual que, longe de representar um vazio a ser preenchido pela atuação do profissional docente, assume a função de alicerçar o novo conhecimento a ser interiorizado (Westphal & Pinheiro, 2004 apud Westphal & Pinheiro, 2005, p.3).

Sendo assim, o investimento na formação inicial e continuada de professores deve ser repensado e a contextualização e a recontextualização devem assumir posições centrais nesta formação (WESTPHAL & PINHEIRO, 2005).

- O papel da escola é o de formar cidadãos críticos que terão de desempenhar seu papel numa sociedade que está em constante evolução (BACCEGA, 1996). Portanto, quando falamos do papel da experimentação no processo de ensino-aprendizagem, estamos nos referindo também ao futuro cidadão que será formado e a sua capacidade de atuação, capacidade essa que irá depender do desempenho do professor em relação a sua atividade docente e suas expectativas referentes ao método utilizado (THOMAZ, 2000).

Muitos investigadores defendem que o trabalho experimental é uma forma para desenvolver nos estudantes capacidades científicas necessárias para que esses atuem na sociedade com mais eficácia, independente do campo de atuação (Ibid, p.361).

Assim diz o psicólogo George Kelly (1955):

O processo de aprendizagem (a construção da realidade) é um processo individual, cativo, criativo, emocional e racional. Cabe ao aprendiz a responsabilidade da sua aprendizagem. Cabe ao professor proporcionar oportunidades para que os alunos aprendam (KELLY, 1955 apud THOMAZ, 2000, p.361).

No entanto, mesmo com a maioria dos professores crendo nas atividades experimentais como sendo um artefato motivador, as pesquisas apontam que nem sempre a experimentação desempenha esta função (Hodson, 1994 apud GONÇALVES & MARQUES, 2006).

Por outro lado, as discussões atuais na literatura sobre motivação e aprendizagem ressaltam a necessidade de repensar a intenção de 'motivar para aprender', pois talvez seja mais importante compreender que o sujeito precisa é 'aprender para se sentir e manter-se motivado'. (Tapia, 2003 apud GONÇALVES & MARQUES, 2006, p. 223). Nessas condições, aprendizagem e motivação são constituintes de um contexto mais amplo que o das atividades experimentais. A problematização inicial sobre o assunto estudado, o modo de trabalho (individual ou coletivo) em sala de aula, a autonomia e a avaliação, são exemplos de aspectos que

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

não são exclusivos e nem obrigatoriamente inerentes às atividades experimentais, porém podem estar relacionados com a motivação dos estudantes. Cabe salientar ainda que mesmo nos casos em que os docentes têm como foco principal da sua atenção a aprendizagem dos alunos é possível a presença de aprendizes desmotivados, o que revela, em parte, a complexidade das relações entre motivação e o processo de ensino e aprendizagem (GONÇALVES & MARQUES, 2006).

Neste trabalho faremos uma análise descritiva de uma intervenção, aplicada numa escola da rede pública de ensino da cidade de Campina Grande, Paraíba utilizando como apoio metodológico a abordagem experimental.

- O objetivo foi o de desenvolver uma proposta metodológica aplicável a salas de aula no ensino médio, abordando o tema Energia e focando principalmente no subtema Energia Renovável, bem como, fontes, uso e algumas transformações. Pretendeu-se desenvolver a proposta experimental abordando os conceitos de energia, suas transformações, as fontes mais utilizadas na geração de energia elétrica, os impactos causados por seu uso, tendo também a preocupação de fazer uso de experimentos de fácil manipulação e feitos a partir de materiais de baixo custo.

Faremos por fim a descrição das intervenções (momentos em sala), bem como, a análise de questionários aplicados no primeiro e no segundo encontro, observando: nível de conhecimento com relação ao tema Energia e motivação no desenvolver das atividades.

## Metodologia

- A intervenção foi desenvolvida abordando o tema Fontes de Energia Renovável e utilizou-se como estratégia didática a abordagem experimental, com o foco nas transformações de energia e também aplicações direcionadas ao cotidiano, buscando a construção e aquisição do saber através de metodologias diferenciadas onde o aluno é também sujeito de seu conhecimento, o que não corresponde ao ensino atual, que segundo Furukawa (1999), privilegia basicamente a transmissão de informações. Além de ser uma questão de fácil demonstração através dos experimentos e também por objetivarmos a conscientização ambiental por parte do alunado.
- O planejamento foi realizado para dois encontros, com aplicação em uma turma do 1º ano do ensino médio, escolhida em acordo com o professor supervisor da escola, com um total de 30 alunos. Quanto à escolha dos experimentos, buscamos fazê-la optando por materiais de baixo custo e de fácil acesso. Contudo, os experimentos foram de caráter apenas demonstrativo devido o tempo disponível para execução de cada um dos encontros (90 minutos cada).

Quanto ao tema geral, Energia, o dividimos em dois subtemas: Transformações de Energia e Energia Eólica, onde cada bolsista deveria desenvolver uma sequência didática e executar os experimentos escolhidos. Depois dessa divisão, desenvolvemos as sequências didáticas e os roteiros dos experimentos. Antes, porém, da aplicação dos experimentos, foi apresentado por alunos bolsistas do PIBID uma introdução ao tema Energia, visando principalmente

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

discussões históricas sobre o tema e como foram construídos os conceitos físicos envolvidos.

Para escolha dos experimentos levamos em consideração a viabilidade, materiais acessíveis e também o grau de dificuldade. Demonstramos, então, a partir dos experimentos confeccionados, alguns tipos de conversões de energia e exemplos de produção de energia elétrica.

Em seguida serão descritas as aplicações das seqüências didáticas.

## Subtema 1 - Transformações de Energia

- O tema do primeiro encontro foi 'Transformações de Energia', tendo como objetivo principal incentivar a conscientização ambiental.
- A intervenção teve início com uma revisão sobre o tema energia e suas transformações, dando ênfase à existência de duas principais fontes de energia: as fontes renováveis e as não-renováveis . Em seguida foram realizadas duas demonstrações, a primeira abordando as transformações de energia química (bateria) em energia elétrica e em seguida em energia mecânica. A segunda tratando a transformação de energia mecânica em energia elétrica e em seguida em energia luminosa através do LED, neste momento foi discutido o processo de produção de energia elétrica em uma hidrelétrica.
- O experimento 1 (Energia química - Energia elétrica - Energia mecânica) consistia de uma haste de alumínio a qual foi acoplada a um motor/gerador, com um sistema de roldanas, este sistema confeccionado com materiais de baixo custo, tais como barbante e garrafas PET.

Após a demonstração, algumas perguntas foram feitas, tais como: 'Que tipos de energia estavam presentes no experimento?'; 'O que tipo de energia fez com que a garrafa subisse?'; 'Inicialmente a garrafa estava com que tipo de energia?' 'E depois?'; 'Quais foram às transformações de energia envolvida?'. Essas perguntas levaram os alunos a questionarem o que havia acontecido e discutirem mais profundamente os fenômenos observados. Depois da discussão os estudantes expressaram, através da explicação das etapas do experimento, uma compreensão do observado.

A segunda demonstração, utilizando o experimento 2 (Energia mecânica Energia elétrica - Energia luminosa), se deu de maneira análoga a primeira, tendo sido modificado apenas a utilização de um LED ao invés da bateria, o que alterou alguns dos processos de transformação de energia.

Assim como no experimento 1, os alunos responderam a algumas perguntas, como por exemplo: 'Que tipo de energia estava presente no experimento'?; 'Inicialmente a garrafa estava com que tipo de energia?'; 'Em termos de energia, o LED tem que tipo?'; 'Quais as transformações de energia presentes nessa demonstração?'. Durante a problematização, a demonstração foi repetida varias vezes para facilitar o entendimento.

Em seguida, os estudantes juntamente com a bolsista mostraram todas as transformações de energia envolvidas no experimento, sendo elas: a garrafa PET suspensa a certa altura, possuía energia potencial, que se transformou em energia

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

cinética, quando solta, o que ocasionou o movimento das roldanas, que ligadas ao motor/gerador transformou a energia cinética em energia elétrica, que por fim, foi transformada em energia luminosa através do LED ligado aos terminais do motor.

## Subtema 2 - Energia eólica

No início do encontro foi feita uma breve revisão sobre transformações de energia, apresentando alguns exemplos aos alunos e feita uma breve discussão acerca de quais transformações estavam envolvidas nos exemplos mostrados anteriormente. O objetivo deste momento foi o de identificar se os conceitos já estudados haviam sido ou não bem compreendidos pelos alunos, para que a partir daí se prosseguisse com os experimentos ou se seria preciso aprofundar a discussão por alguns instantes e depois dar-se continuidade a intervenção. Seria importante os conceitos estarem 'consolidados', pois no momento de demonstração do experimento eles estariam participando quanto a identificação das transformações de energia que estavam ocorrendo e também quanto a compreensão de todo processo.

Em seguida, foi apresentado o experimento 3 (Gerador Eólico), bem como, os materiais necessários para a sua construção. Este experimento consistia em utilizar uma hélice, cujos terminais estavam ligados a um rádio portátil, e fazer a mesma girar até que o rádio funcionasse. As transformações aqui envolvidas são do tipo: energia eólica em mecânica, energia mecânica em elétrica, através do gerador, e por fim energia elétrica em energia sonora.

Formou-se um grande grupo e demonstrado o experimento. Durante a demonstração surgiram algumas questões, como por exemplo: 'O que fez ligar o rádio?', a partir das discussões geradas podemos apresentar as transformações que ocorreram ali, o que ocasionou surpresa para a grande maioria ao 'descobrirem' que o radio estava ligado devido às transformações ocorridas e não por pilhas ou baterias convencionais como eles observam no cotidiano.

Ainda nesse encontro, apresentou-se também um segundo experimento demonstrativo, o experimento 4 (Energia cinética do vento - Energia potencial gravitacional da massa suspensa). Este experimento consistia em utilizar o mesmo suporte para hélice do experimento 3, acoplar ao seu eixo uma massa suspensa por um fio, posicionou-se a hélice na frente de um ventilador até que ela girasse e elevasse a massa. O intuito desse experimento foi o de verificar qual o trabalho necessário para que a hélice elevasse a massa, ou seja, a potência da hélice.

Foram mantidos os mesmos grupos, houve a demonstração e os alunos a partir de estímulos indicavam quais transformações ocorriam. Depois de discutido e compreendido o experimento, partiu-se para verificação da potência desenvolvida pela hélice. Neste momento os alunos precisaram de ajuda com relação às equações necessárias para o cálculo

Em seguida foi solicitado dos alunos que respondessem a um questionário que continha questões relacionadas ao conceito de Energia, e também sobre a utilização da energia eólica pela sociedade. Após responderem ao questionário a intervenção foi encerrada.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

## Análise da seqüência

O fato de trabalharmos a partir de uma perspectiva experimental, por si só, foi um dos motivos que levou os alunos a demonstrarem um interesse maior pela intervenção, aliado também ao fato da atividade está acontecendo em um ambiente diferente da sala de aula convencional, que foi o laboratório de física.

Acreditamos que a motivação apresentada pelos alunos durante a intervenção, ocorreu devido à oportunidade de trabalharem física de uma forma diferente da habitual, utilizando apenas quadro, giz e algumas fórmulas a serem decoradas. Eles tiveram chance de aprender a fazer, sair do abstrato, fato que lhes é raramente disponibilizado. Acreditamos, pois que esse método contribui bastante para uma aprendizagem sólida, alicerçada nos conhecimentos construídos pelo estudante, baseados em suas experiências, estruturados com sua participação ativa e que podem perdurar mesmo após sua saída da escola.

No primeiro encontro, desde a revisão até a parte de demonstração, os alunos participaram ativamente, tanto na compreensão e construção dos conceitos como na interpretação dos experimentos e também atuando na realização dos mesmos. Essa interação juntamente com a prática contextualizada, promoveu maior comunicação entre a turma, de forma que, não só quem atuou de fato na realização do experimento, mas também todos da turma puderam dar sua contribuição.

No segundo encontro, os alunos participaram ativamente, lançando questionamentos e demonstrando curiosidade em entender os fenômenos observados nos experimentos 3 e 4. Após a discussão, notava-se a satisfação por terem descoberto. Em um momento posterior, quando foi requerido deles, lembrar e utilizar equações vistas durante aulas 'normais' observamos claramente que alguns não prestavam atenção nem estavam interessados em resolver o problema proposto.

Em relação aos questionários, aplicados ao término de cada encontro, analisamos seis das quatorze questões propostas, por estarem ligadas as duas apresentações. Constatamos que, apesar de algumas confusões terminológicas, em geral, as respostas estavam corretas e eles apresentavam bom conhecimento a respeito do tema e do que foi exigido. Observamos ainda a necessidade de se trabalhar mais com termos científicos, objetivando preparar os alunos para que estes tenham capacidade de descrever ou explicar conceitos e fenômenos físicos com os devidos termos, de forma clara e concisa, facilitando assim a compreensão e interpretação.

## Considerações finais

No decorrer desse trabalho podemos observar que o uso da experimentação despertou nos alunos a curiosidade e o interesse. Acreditamos que isso foi possível, quando lhes foi dada a possibilidade de contato com o objeto de estudo, o que possibilitou maior interação entre teoria e prática.

Os resultados obtidos mostraram que é possível tornar as aulas de Física mais atraentes e fazer com que os alunos aproximem-se mais, através de atividades

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

práticas dos fenômenos, mostrando que a Física não é uma ciência que envolve e se resume somente a cálculos. Com esse tipo de abordagem houve maior participação dos alunos e, por conseguinte uma melhoria no rendimento escolar.

Por fim, tivemos por satisfatórios os resultados desse trabalho tanto com relação à aplicação da proposta, como também através dos resultados obtidos pelo alunado que conseguiram atingir a maioria dos objetivos. Observando a participação dos alunos e analisando a evolução conceitual deles através da avaliação, foi possível concluir que o uso de experimentos demonstrativos, quando bem trabalhados podem ser considerados como facilitadores do conhecimento.

## Referências Bibliográficas

BACCEGA, Maria Aparecida. Tecnologia, Escola, Professor. Comunicação & Educação , São Paulo, 1996.

BRASIL, Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, Lei 9.394, de 20/12/1996.

FURUKAWA, Cláudio Hiroyuki. A energia como um tema de estudos no ensino de física de nível médio: uma abordagem interdisciplinar e contextualizada - um estudo de caso. 1999. 214 f. Dissertação (Mestrado), Programa Interunidades de Pósgraduação em Energia, Universidade de São Paulo, 1999.

GONÇALVES, Fábio Peres; MARQUES, Carlos Alberto. Contribuições pedagógicas e epistemológicas em textos de experimentação no ensino de química. Investigações em Ensino de Ciências . v.11, n.2, p.219-238, 2006.

MONTEIRO, Maria Amélia. O uso do experimento didático: mediando uma leitura problematizadora do mundo tecnológico. In: V Colóquio Internacional Paulo Freire , 2005, Recife.

PIERSON, Alice H. C.; NEVES, Marcos Rogério. Interdisciplinaridade na formação de professores de ciências: conhecendo obstáculos. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências . v.1, n.2, p. 120-131, 2001.

THOMAZ, Marília Fernandez. A experimentação e a formação de professores de ciências: uma reflexão. Caderno Catarinense de Ensino de Física . v.17, n.3, p.360-369, 2000.

WESTPHAL, M.; PINHEIRO, T.; TEIXEIRA, C. PCN-EM: Contextualização ou recontextualização - Em: ATAS DO XVI SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA - XVI SNEF. Rio de Janeiro, 2005.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_