O REFRIGERADOR DOMÉSTICO COMO INSTRUMENTO MOTIVADOR PARA O ENSINO DE FÍSICA TÉRMICA

## O REFRIGERADOR DOMÉSTICO COMO INSTRUMENTO MOTIVADOR PARA O ENSINO DE FÍSICA TÉRMICA

## Rodrigo Poglia , Maria Helena Steffani 1 2

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UFSM/CAFW, con.rodrigopoglia@gmail.com

2 UFRGS/Instituto de Física, helena.steffani@ufrgs.br

## Resumo

Neste trabalho, apresentamos uma proposta de ensino de Física Térmica contextualizada e integrada à formação técnica, para alunos de nível médio do curso Técnico Integrado em Refrigeração e Climatização do Instituto Federal Sul-rio-grandense, Campus Venâncio Aires. O trabalho foi desenvolvido com 60 alunos de duas turmas de primeiro ano, durante o segundo semestre de 2011 e, buscou concretizar uma proposta de ementa que visa construir um currículo integrado entre a formação geral e a técnica, com vistas a uma formação unitária e um ensino potencialmente significativo. Como instrumento motivador e desencadeador do processo de ensino/aprendizagem, utilizou-se um sistema de refrigeração doméstico montado sob a forma de uma bancada didática que, associada a um texto de apoio, produzido sob o referencial das teorias da aprendizagem significativa de David Ausubel e da interação social de Lev Semyonovich Vygotsky, guiaram as atividades com os alunos e apresentam um material didático para os demais professores interessados em reproduzir a experiência.

Palavras-chave: Física térmica; Refrigerador doméstico; Ensino técnico integrado; Teorias da aprendizagem significativa e da interação social.

## 1. Introdução

O ensino dentro da sociedade moderna vem revelando uma necessidade cada vez maior de acompanhar e compreender as mudanças sociais, ambientais e econômicas produzidas pelo avanço do conhecimento científico e sua aplicação nos produtos tecnológicos. Neste contexto, o ensino técnico, especialmente de nível médio na modalidade integrado, vem ganhando espaço e incentivos governamentais por contemplar a formação científica e profissional concomitantemente. Desta forma, compreender e interagir com a tecnologia requer o entendimento de fundamentos físicos, uma vez que estes se relacionam profundamente. (RIO GRANDE DO SUL, 2009).

No mundo globalizado em torno do capital e das relações de produção e trabalho, a educação básica de nível médio integrado tem um duplo objetivo (FRIGOTTO, 2010), o de descobrir concepções e práticas que refuncionalizam as estruturas que geram a desigualdade e o de construir concepções inerentes a uma práxis capaz de transformar as relações sociais vigentes na sociedade e nos processos educativos. O ensino de nível médio técnico integrado visa desenvolver os fundamentos das diferentes ciências de forma que faculte aos jovens a capacidade de análise tanto dos processos técnicos que concebe o sistema produtivo, quanto das relações sociais que regulam a quem se destina a riqueza

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20 a 25 de janeiro de 2013

produtiva. Assim, esta modalidade de ensino busca romper com as dicotomias entre, geral e específico, político e técnico ou educação básica e técnica, heranças de uma concepção fragmentária e positivista de realidade humana.

Pensar um ensino de Física intimamente relacionado com o conjunto da formação profissional significa contextualizar os conteúdos formalizados da Física, possibilitando seu relacionamento com os conhecimentos pré-existentes ou experiências vivenciadas pelos alunos, as quais Ausubel define como subsunçores (MOREIRA, 1999). A mente humana é uma estrutura dinâmica em permanente reorganização interna e com adaptação ao meio. Assim, diante de novas informações capazes de causar desequilíbrios e consequentemente reestruturação, novos esquemas de assimilação são formados, contribuindo para um novo equilíbrio e, ampliando seu grau de desenvolvimento cognitivo.

Com vistas a estes aspectos, este trabalho oferece uma proposta de ensino de conteúdos de Física Térmica, tendo como objeto de estudo equipamentos de refrigeração domésticos. Associada a uma ementa de disciplina diferenciada da usualmente utilizada nas escolas de nível médio, propõe-se um currículo integrado entre a formação técnica e as disciplinas propedêuticas que favoreça um ensino potencialmente significativo, atraente e diretamente relacionado com a formação profissional do educando. A proposta tem como objetivo oferecer para professores de nível médio e, principalmente, de cursos técnicos como é o caso do curso Técnico Integrado em Refrigeração e Climatização do Instituto Federal Sul-RioGrandense, Campus de Venâncio Aires - um material didático significativo, que busca relacionar os conhecimentos de Física com os produtos da tecnologia, uma vez que, existe uma precariedade de publicações didáticas sobre o uso e aplicações dos conhecimentos de Física nos produtos tecnológicos que utilizamos no cotidiano (MAI, 2008).

É importante que os métodos de ensino sejam modificados, capacitando o aluno a responder a perguntas e a procurar as informações necessárias, para utilizá-las nos contextos em que forem solicitadas. Na escola, uma das características mais importantes do processo de aprendizagem é a atitude reflexiva e autocrítica diante dos possíveis erros. Essa forma de ensino auxilia na formação das estruturas de raciocínio, necessárias para uma aprendizagem efetiva, que permita ao aluno gerenciar os conhecimentos adquiridos (BRASIL, 2006. p.45).

A proposta centra-se na utilização de uma bancada didática como objeto motivador de estudo, formada por um sistema de refrigeração doméstica, remontado de maneira que os componentes fiquem visíveis e possíveis de manipulação e leituras de dados em atividades práticas guiadas e orientadas por material didático previamente confeccionado na forma de apostilas, a ser utilizado juntamente com o livro didático do Programa Nacional do Livro Didático - PNLD.

Na elaboração do material didático, observou-se que temas relevantes como energia interna, leis da termodinâmica, eficiência energética, conforto térmico e funcionamento de máquinas térmicas e, em especial, os refrigeradores, ganhassem destaque, ao contrário do que usualmente ocorre na maioria das escolas, onde o foco e o maior tempo dispensado ficam com escalas termométricas e tópicos de calorimetria.

A realização de atividades práticas utilizando a bancada didática, bem como componentes de um sistema de refrigeração e instrumentos de medidas físicas, destinou-se, ao mesmo tempo, a apresentar o sistema básico de estudo do curso

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técnico em Refrigeração e Climatização e a oferecer condições à criação de concepções prévias, as quais formariam a base de informação sobre a qual todo o conhecimento físico formalizado seria desenvolvido durante as aulas.

Convém destacar que a proposta aqui apresentada, não se limita a uma abordagem simplória da Física envolvida no funcionamento de um refrigerador, mas permeia tais conhecimentos com questões de relevância econômica, social e ambiental. A contextualização dos conteúdos no âmbito histórico evolutivo dos equipamentos tecnológicos, associado à investigação assistida pelo professor, busca fugir da visão utilitarista dos equipamentos ou de um ensino técnico voltado à mera empregabilidade. Assim, espera-se desenvolver no aluno uma postura crítica diante do uso e das interferências da tecnologia na sociedade.

Esta proposta alternativa para o ensino de Física Térmica com utilização de um instrumento didático motivador presente no cotidiano do aluno, como é o caso dos refrigeradores domésticos, com algumas adaptações pode vir a ser implementada em outras realidades, uma vez que a própria bancada didática é de fácil construção e de baixo custo, pois utiliza principalmente material de descarte, muitas vezes presente até mesmo nas próprias escolas.

## 2. Fundamentação teórica

- O desenvolvimento do trabalho de pesquisa utilizou como referências as teorias de aprendizagem de Lev Semyonovich Vygotsky e David Ausubel, por julgarmos serem as que mais se aproximam da proposta de ensino e aprendizagem aqui apresentadas.

Segundo Vygostsky, a educação não se resume à aquisição de um conjunto de informações; ela é uma das fontes de desenvolvimento e ela própria pode ser definida como o desenvolvimento artificial da criança.

A educação pode ser definida como sendo o desenvolvimento artificial da criança. [...] A educação não se limita somente ao fato de influenciar o processo de desenvolvimento, mas ela reestrutura de maneira fundamental todas as funções do comportamento (VYGOTSKY. 1984, p.107).

Outro importante conceito abordado por Vygotsky refere-se à zona de desenvolvimento proximal , que aponta para a região onde se desenvolve o aprendizado, situada entre o nível de desenvolvimento real , que é aquele onde o sujeito apreende e soluciona problemas de forma independente e o nível de desenvolvimento potencial , onde as interações sociais e as experiências adquiridas nestas estabelecem as condições responsáveis pelo seu desenvolvimento sociohistórico-cultural.

Nem o desenvolvimento da criança, nem o diagnóstico de suas aptidões, nem sua educação podem ser analisados se seus vínculos sociais forem ignorados. A noção de zona de desenvolvimento proximal ilustra, precisamente, esta concepção. Esta zona é definida como a diferença entre os desempenhos da criança por si própria e os desempenhos da mesma criança trabalhando em colaboração e com assistência de um adulto (IVIC, 2010, p. 32).

Sob a ótica de Ausubel, as formas como o indivíduo se relaciona com o conhecimento estruturado a fim de integrá-lo à sua pré-existente estrutura cognitiva, é definida por ele como subsunçores . Estes devem ser o elo entre as ideias e

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interpretações já existentes e as novas informações e conhecimentos que vão ser incorporados à sua cultura. Este modo de aprendizagem, Ausubel define como 'Aprendizagem significativa', onde a reorganização dos saberes se estabelece através da acomodação dos novos conhecimentos em consonância com os seus subsunçores (MOREIRA, 1999).

A incorporação de novos conhecimentos aos pré-existentes provoca uma reformulação dos subsunçores , permitindo que estes ampliem a capacidade de relacionamento e de agregação de novos saberes e com isso o significado destes. Porém, na sua ausência, a utilização de organizadores prévios como instrumentos de introdução de conceitos favorecem o desenvolvimento das condições favoráveis às futuras aprendizagens.

O professor como agente direto de mediação entre o subsunçor e os novos conhecimentos é o responsável pela adição dos organizadores prévios à prática pedagógica como forma de tornar a aprendizagem significativa para o sujeito, tornando-o agente ativo do processo por meio da evolução progressiva das ideias, que se estabelecem pela evolução das concepções do aluno.

Desta forma, o trabalho centra suas ideias em dois conceitos: o da aprendizagem significativa e integradora de saberes, fomentada pelo uso de organizadores prévios com o desenvolvimento dos subsunçores , e o da zona de desenvolvimento proximal , que aponta a região onde se estabelece o aprendizado entre o nível de desenvolvimento real , que é aquele onde os problemas são solucionados de forma independente, e o nível de desenvolvimento potencial , onde as soluções se estabelecem pelas relações sociais.

## 3. Descrição do trabalho desenvolvido

Concebida para ser uma proposta integradora de conhecimentos na formação técnica de alunos de nível médio, as atividades apresentadas na sequência foram produzidas e desenvolvidas para o ensino de Física Térmica a duas turmas de primeiro ano. Esta proposta ao mesmo tempo em que foge da tradicional Mecânica ministrada nesta etapa, a qual geralmente se apresenta pouco motivadora e exige conhecimentos matemáticos que os alunos ainda não dominam, torna a Física mais prazerosa e atrativa aos alunos.

O trabalho com os alunos foi dividido em quatro momentos. Inicialmente foi apresentada a proposta de trabalho aos alunos participantes do projeto e, na sequência, aplicado um questionário na forma de um pré-teste com o objetivo de coletar informações sobre o conhecimento prévio dos alunos com relação ao tema a ser abordado. Este serviu simultaneamente como orientação no desenvolvimento das atividades e na avaliação do processo evolutivo da aprendizagem dos alunos.

No segundo momento do trabalho, os alunos tiveram contato com o material didático produzido na forma de pequenas apostilas, onde foram abordados tópicos relacionados à história da criação e evolução dos refrigeradores e a aplicação deste conhecimento na climatização de ambientes para conforto térmico e conservação de produtos. Esta atividade inicial teve como finalidade introduzir os alunos nos conteúdos relacionados à Física Térmica e, ao mesmo tempo, propiciar o primeiro contato com temas diretamente relacionados à formação profissional a que o curso se propõe.

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A terceira e principal etapa foi marcada pelo uso em sala de aula da bancada didática de refrigeração construída para o desenvolvimento deste projeto. Nesta etapa os alunos, através dos módulos de apoio ao estudo de refrigeração composto por apostilas previamente elaboradas para as aulas, tiveram atividades de reconhecimento de componentes, estudo dos fenômenos físicos envolvidos com o funcionamento do equipamento, características de materiais utilizados e seus impactos ambientais, leituras de grandezas físicas, simulações da eficiência energética e análise do selo de certificação PROCEL.

Figura 01: Bancada didática de refrigeração confeccionada com peças de um antigo bebedouro e montada em uma caixa de madeira para facilitar o transporte.

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Divididos em pequenos grupos os alunos receberam textos de apoio e questões desafiadoras relacionadas ao objeto de estudo. Ao mesmo tempo, relatos de experiências vividas no ambiente de trabalho ou no convívio com familiares que atuam na área da refrigeração e ou climatização enriqueceram o debate aos questionamentos em torno do objeto de estudo. Neste momento, várias questões, dúvidas e curiosidades surgiram da integração entre os recursos didáticos utilizados e o ambiente de ensino aprendizagem oportunizado. Este ambiente fértil, por sua vez, alavancou o desenvolvimento de pesquisas de temas relacionados aos conteúdos formais da Física, através do uso do livro didático do PNLD e da internet, que, em momento posterior, foram socializados no grande grupo, mediados e articulados pelo professor da disciplina.

Na quarta e última etapa, os alunos participantes da proposta responderam novamente o questionário, que agora se apresenta na forma de um pós-teste, cujos dados serviram para auxiliar na análise da evolução dos alunos nas questões a que o projeto se propôs a abordar, bem como, identificar possíveis pontos a serem melhorados para uma utilização futura do material. Juntamente com este questionário os alunos relataram de forma escrita ou oral suas percepções a respeito da metodologia utilizada durante todo o desenvolvimento da proposta.

## 4. Resultados obtidos

Os índices de acerto nos questionários de pré e pós-testes e a análise evolutiva destes, podem ser verificados nos histogramas apresentados.

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Gráfico 01: Histograma mostrando a média de acertos dos 60 alunos que responderam as 25 questões do pré-teste.

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Durante o período de desenvolvimento dos trabalhos, não foi feita nenhuma referência às questões do pré-teste ou aos resultados obtidos. Assim, a reapresentação do questionário, buscou verificar as mudanças das concepções dos alunos após o desenrolar das atividades.

Gráfico 02: Histograma mostrando a média de acertos dos 58 alunos que responderam as 25 questões do pós-teste.

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Quando comparamos os índices de acertos obtidos na resolução dos questionários entre o início e o fim dos trabalhos, podemos perceber uma significativa evolução no número de acertos. Mesmo que não seja nosso objetivo dar um tratamento estatístico mais rigoroso aos dados compilados nos questionários, pois o mesmo tem caráter qualitativo, é possível perceber que houve além de uma melhora no índice de acertos, uma redução na amplitude de distribuição das respostas no pós-teste, sinalizando para um possível efeito da ação do trabalho realizado em aula.

No que se refere aos relatos descritos pelos alunos a respeito da metodologia utilizada durante o desenvolvimento do trabalho, muitos apontam como o principal aspecto favorável, a utilização de material prático em sala de aula e em segundo lugar, o trabalho em pequenos grupos com o uso dos textos de apoio, pois estes, segundo relatos, facilitam a compreensão dos conteúdos abordados, uma vez que estão contextualizados em torno do objeto de estudo.

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## 5. Considerações finais e conclusões

Construir uma proposta de Ensino de Física Térmica contextualizada por meio da utilização de um equipamento tecnológico, como é o caso dos refrigeradores domésticos e, da produção textual de um material de apoio potencialmente significativo para alunos do Curso Técnico Integrado em Refrigeração e Climatização, com vistas a promover um ensino unitário e interdisciplinar entre a Física e a formação profissionalizante, foram os objetivos centrais deste trabalho.

Para isso, buscou-se um ensino básico articulado com a formação técnica, onde o aluno possa estabelecer relações entre os conceitos, leis e princípios da Física formal com suas aplicações no mundo tecnológico. Não tratamos aqui, de um ensino voltado a mera aplicabilidade ou funcionalidade de equipamentos, mas sim, da compreensão de um conjunto de circunstâncias que vão desde a formação profissional para o trabalho, ao uso e às contribuições sociais da tecnologia, à postura ética na utilização e aplicação da Ciência e aos impactos sociais, econômicos e ambientais da sua manipulação e uso.

- O grande desafio proposto por este trabalho está na tentativa de desfragmentar o ensino organizado em disciplinas que não dialogam entre si e, principalmente, transformar o ensino de Física de nível médio mais contextualizado e atraente para os alunos. O fato de o trabalho ser desenvolvido com alunos de cursos de formação técnica, cuja base científica centra-se em conhecimentos físicos, a abertura de possibilidades de exploração de diferentes temas torna-se bastante grande.

Com a produção de um material didático na forma de textos de apoio relacionados ao objeto em estudo, com uma linguagem acessível e organizados em pequenos módulos sequenciais, buscou-se articular as concepções pré-existentes nos alunos, com a fundamentação teórica da Física, em uma constante reacomodação e consolidação de saberes.

- A abordagem de temas atuais correlatos à Física com os impactos ambientais provocados pelos fluidos refrigerantes, as questões econômicas relacionadas à eficiência energética ou as aplicações da produção de frio extremo, enriqueceu os debates e articularam a unidade de saberes almejada por este trabalho. Trata-se de um pequeno passo diante de um vasto campo a ser explorado, mas que certamente assinala para um frutífero caminho a ser observado.

Levar para a sala de aula experimentos que permitam a demonstração e a simulação de fenômenos físicos contribuiu não só para cativar o interesse dos alunos pelo objeto em estudo, mas favoreceu o espírito investigativo, a capacidade de realizar reflexões, generalizações e questionamentos sobre os limites de validade dos modelos físicos teóricos. Desta forma, a bancada didática confeccionada neste trabalho, representa uma real possibilidade de uso para exploração da Física Térmica.

Acreditamos que, para além deste caso particular de curso técnico em Refrigeração e Climatização, este material didático pode ser utilizado por outras escolas e cursos de nível médio, uma vez que a confecção da bancada didática representa a possibilidade de muitas escolas possuírem, em seu laboratório de Ciências, uma máquina térmica de baixo custo e excelente para exploração das Leis

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da Termodinâmica, mudanças de estado físico, conceitos de calor, temperatura e energia interna, etc.

- A adaptação de um currículo, o pensar uma metodologia de ensino diferenciada da velha escola tradicional tecnicista, requer mais que desapego às antigas e cronológicas listas de conteúdos; requer uma mudança de postura de alunos e professores frente ao saber organizado. Uma postura ativa de caráter participativo onde os sujeitos possam interagir com o conjunto ser/saber, fazendo parte da sua constituição de forma ética e crítica.
- O trabalho em pequenos grupos mostrou-se uma ferramenta didática bastante positiva, pois favorece a participação dos integrantes de forma mais ativa que no amplo conjunto da turma, onde muitas vezes a inibição poda a participação. No mesmo patamar de importância está a identificação e o uso das concepções iniciais dos alunos a respeito dos temas a serem abordados, que neste trabalho ficou por parte dos relatos das experiências e das vivências com a indústria da refrigeração e climatização, presente na comunidade, ou da observação de alguns eletrodomésticos como geladeiras, freezers e condicionadores de ar. Com isso é possível reconhecer algumas concepções alternativas dos alunos e assim direcionar as ações ao longo do trabalho no sentido de promover o realinhamento com o saber científico.
- O crescimento nos índices de acertos demonstrados pelos questionários de pré-teste e pós-teste e o grau de satisfação dos alunos evidenciado na avaliação final do projeto indicam para uma significativa relevância do trabalho aqui apresentado, merecendo a atenção dos professores que buscam um ensino de Física atraente e verdadeiramente significativo no Ensino Médio.

## 5. Referências.

BRASIL. Ministério da Educação, Secretaria de Educação Básica. Orientações Curriculares para o Ensino Médio . v. 2. Brasília: MEC, 2006.

FRIGOTTO, G. Concepções e mudanças no mundo do trabalho e o ensino médio. In: FRIGOTTO, G; CIAVATTA, M; RAMOS, M. (Orgs.). Ensino Médio Integrado: Concepção e contradições. 2. ed. São Paulo: Cortez, 2010.

- IVIC, I. Lev Semionovich Vygotsky . Trad. José Eustáquio Romão. Recife: Fundação Joaquim Nabuco. ed. Massangana, 2010.
- MAI, I. Utilizando um forno microondas e um disco rígido de computador como laboratório de física. UFRGS, 2008. 143f. Dissertação Mestrado - Mestrado Profissional em Ensino de Física, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2008.

MOREIRA, M. A. Aprendizagem significativa. Brasília: Editora UnB, 1999.

RIO GRANDE DO SUL. Secretaria de Estado da Educação. Departamento Pedagógico. Referenciais Curriculares do Estado do Rio Grande do Sul: Ciências da Natureza e suas Tecnologias . Porto Alegre, SE/DP. 2009.

VYGOTSKY, L. S. A formação social da mente. São Paulo: Martins Fontes, 1984.

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