SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR COMO TEMA DE FORMAÇÃO EM FÍSICA/CIDADANIA

## SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR COMO TEMA DE FORMAÇÃO EM FÍSICA/CIDADANIA

João Paulo Lopesl 1 , Waldo Franco Ferreira , Milton Antonio Auth³ 2

1, 2, 3 - Universidade Federal de Uberlândia/Faculdade de Ciências Integradas do Pontal jploopes@gmail.com; waldofferreira@yahoo.com.br; milton.auth@gmail.com

## Resumo

A educação em física tem um importante papel na sociedade atual, amplamente influenciada pelos artefatos científico-tecnológicos. Não são poucos os instrumentos utilizados pela população de forma limitada, como o uso do sistema de aquecimento solar instalado em residências de conjuntos habitacionais da região do Triângulo Mineiro-MG, o que pode ser evidenciado mediante entrevistas realizadas com moradores. O desconhecimento das pessoas quanto ao funcionamento desse sistema, bem como dos conceitos de Física que poderiam lhes possibilitar maior compreensão, deixa evidente, também, a limitação no sistema escolar no que tange à contextualização e à formação para a vida. O ensino de Física escolar atual contrasta com um dos seus principais objetivos, que é a formação do cidadão. Nesta perspectiva, desenvolvemos um trabalho sistemático com estudantes de nível médio, tendo como base o funcionamento de um aquecedor solar. O estudo de conceitos de Física, tendo o aquecimento solar como tema gerador, proporcionou maior envolvimento dos estudantes e contribuiu para a aprendizagem de conhecimentos e fenômenos físicos e a contextualização da Física.

Palavras-chave : Educação Formal, Ensino de Física, Aquecedor Solar.

## Introdução

Nos últimos anos os alunos da escola básica tem acesso a diversos meios de informação, o que nos leva a receber uma clientela cada vez mais exigente, e até crítica, para quem as aulas tradicionais acabam sendo desestimulantes. Segundo Angotti e Auth (2001), uma vez que a prioridade na educação tem sido os currículos, metodologias e processos políticos-pedagógicos, o entendimento de problemáticas acaba se tornando, de certa forma, uma educação romantizada. A ênfase no cumprimento dos currículos relegou a um plano secundário a formação de cidadãos capazes de compreender e identificar fenômenos que ocorrem no seu cotidiano.

A influência que os jovens estão tendo dos meios e aparatos científicotecnológicos também coloca outra necessidade ou prioridade de abordagem na escola, como um ensino focado em temas específicos, que estejam inseridos na cultura vigente do individuo. Ou seja, um processo voltado para formar e preparar o

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20 a 25 de janeiro de 2013

indivíduo para a vida e proporcionar o ensino escolar mais interessante, desafiador e visando compreender o que está em sua volta.

Assim como é enunciado no item contextualização e conhecimento científico, histórico e cotidiano do PCNEM (Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio) física, a

formação geral que a escola deve dar aos seus alunos tem como meta ampliar a compreensão que eles têm do mundo em que vivem. Esse empreendimento não é linear; ao contrario, o conhecimento cientifico possui características bem diferentes e tem de romper com o senso comum, pois busca a generalização dos conhecimentos adquiridos para uma infinidade de outras situações. (BRASIL, 1998, p.50)

Ou seja, o ensino de física tem um papel essencial na sociedade contemporânea, altamente influenciada pelos artefatos científico-tecnológicos sobre os quais a população carece de maior compreensão. Não são poucos os instrumentos utilizados pela população de forma precária, a exemplo do uso limitado do sistema de aquecimento solar instalado em residências de conjuntos habitacionais de Ituiutaba-MG. Isso pode ser evidenciado mediante interações com moradores acerca do funcionamento do aquecedor solar em suas residências. Ao indagá-los se o uso desses aparatos contribuiu para a redução de energia elétrica, vários deles mencionaram que não, o que causou certa surpresa. Depoimentos de moradores explicitam que muitos deles desconhecem o funcionamento desse sistema e que, inclusive, continuam a utilizar o chuveiro elétrico. Isso denota que há necessidade de envolver a população em ações que lhes permita lidar melhor com oportunidades e desafios que a sociedade contemporânea lhes proporciona, a exemplo dos coletores solares. Entendemos que isso poderia ser melhor gestado na educação básica com aulas e atividades cujos conhecimentos, além dos conceitos, compreendam o desenvolvimento de habilidades, atitudes e valores, bem como a contextualização e a formação para a vida. Freire (1997: 134), alerta sobre o ensino que se restringe à 'quase exclusividade dos conteúdos' e afirma da importância de incitar os estudantes a produzir a compreensão do objeto de estudo, para que possam 'se apropriar da inteligência do conteúdo para que a verdadeira relação de comunicação se estabeleça'.

Levando em consideração as limitações do ensino de Física escolar, que contrastam com um dos seus principais objetivos, que é a formação do cidadão, tivemos como objetivo inicial colocar em foco a importância de um ensino estruturado em assuntos de interesse ou temas geradores , apoiado em Angotti e Mion (2010) e Freire (2005), visando à formação científica, humana e social. As concepções sobre temas com base em Freire são fortemente determinadas pela dimensão ontológica , que requer a sintonia destes com o cotidiano dos participantes das atividades. Para Freire, os temas existem nos homens, em suas relações com o mundo, referidos a fatos concretos.

Nesta perspectiva, desenvolvemos um trabalho sistemático com uma turma de 35 estudantes de nível médio (2º ano), de uma escola pública da região do Triângulo Mineiro, tendo como base o tema gerador 'aquecimento solar'. Um coletor solar, construído por bolsistas de Física do PIBID (Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência), para fins didáticos, foi levado para a escola durante a realização da Mostra de Ciências. O interesse demonstrado pelos alunos

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(principalmente os de uma turma do 2º ano), sobre o funcionamento do coletor solar, foi o fator mais relevante para a exploração deste nas aulas de Física.

Para a construção deste aparato foram utilizados materiais adquiridos no comércio local (canos de cobre, vidro e chapa galvanizada) e outros que iriam para a reciclagem (perfis de alumínio - de box de banheiro; latinhas de alumínio - de refrigerantes). Com as figuras a seguir procuramos mostrar aspectos relacionados à produção e utilização do coletor solar com estudantes do Ensino Médio.

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O processo de desenvolvimento das aulas foi acompanhado pela pesquisa, com a realização de registros em cadernos de anotações e via entrevistas semiestruturadas, indicando a viabilidade de atividades dessa natureza no contexto escolar.

## Metodologia/desenvolvimento

Ciente das atribuições das bases legais da educação brasileira e de muitos dos debates e orientações que a área educacional vem difundindo, além das atividades realizadas no interior das escolas, começamos a olhar para o contexto mais amplo, ou seja, o ambiente de vida da comunidade escolar. Neste quesito, buscamos identificar aspectos/artefatos difundidos na sociedade e que requerem conhecimentos de Física para a compreensão dos mesmos, de seu funcionamento. Identificamos a construção de conjuntos habitacionais na cidade de Ituiutaba, MG que possuem a instalação de coletores solares de aquecimento de água.

Visto que esses conjuntos habitacionais contavam com sistemas de aquecimento solar de água, buscamos conhecer um pouco mais do que esses moradores conheciam do funcionamento desses aparatos de quais concepções tinham acerca desse tipo de sistema. Realizamos entrevistas semi-estrutradas com dezenas de moradores sobre os sistemas em si, o uso dos mesmos, qualidade de vida, entre outros. Durante as entrevistas foi possível notar que boa parte desses moradores é de classe baixa, e essas novas residências vêm ao encontro de seus interesses, realizando o sonho da casa própria e uma melhor condição de vida.

Mesmo assim, diversos moradores não viam esse sistema de aquecimento como algo útil, que proporcionasse melhores condições de vida. Em meio a está problemática, começamos a pensar o papel da escola na formação científica destes indivíduos, ou seja, um ensino voltado a problemáticas presentes no dia-a-dia dos estudantes. Assim, começou um trabalho extra-classe com uma turma de alunos

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que já tinha trabalhado conteúdos de física térmica, porém, quando questionados sobre como funciona o coletor solar não conseguiam explicar este funcionamento. Realizamos uma problematização, com base em Delizoicov e Angotti (1990), com estes estudantes, no intuito de entender o que eles já conheciam do assunto e instigá-los a querer aprender mais. Essas primeiras incursões tinham como base a importância da utilização de energias renováveis e da energia elétrica.

A partir disso foi proposto aos estudantes fazer uma pesquisa sobre esses assuntos e/ou temas e qual a energia renovável que temos em abundância na região. Sendo assim, cada aluno deveria trazer na próxima semana algo por escrito, que seria discutido entre eles neste segundo encontro. Partindo das discussões entre os estudantes quanto à energia renovável, que temos em abundância na região, começamos introduzir ideias da utilização de aquecedores solares, o que, de certa forma, motivou muitos, por ser algo que boa parte conhece, porém não pensavam que fossem capazes de explicar o funcionamento dos equipamentos utilizados na exploração da energia solar.

Dando sequência às atividades, apresentamos aos estudantes um coletor solar e os indagamos sobre o funcionamento deste. Neste momento foi muito importante ouvi-los e, até, parabenizá-los por estarem participando, pois muitos ficavam receosos de falar por medo de estarem falando coisas "erradas". Então, tentamos deixá-los bem à vontade, não falando se estava certo ou errado. Assim, realizamos dois experimentos exemplificando os conceitos de condução e convecção, explicando o que acontecia nestas experiências. Após isto, indagamos os estudantes sobre qual a relação do que acontece no experimento e no coletor, instigando-os a construírem o seu conhecimento.

Ao término das atividades, procuramos indagar os estudantes a respeito do que estes achavam frente ao trabalho desenvolvido, mediante questionamentos como: se eles julgavam importantes trabalhos como este para o processo de formação; se atividades como estas contribuem para compreensão de conceitos de física; se trabalhos como este forem desenvolvidos frequentemente na escola tornariam o ensino mais interessante; se esse tipo de dinâmica tem funções para além da aprendizagem dos conceitos, isto é, para a formação humana e social deles; se antes do trabalho desenvolvido eles contavam com saberes que lhes permitiam explicar o funcionamento deste tipo de aparato; se após a realização dos estudos eles seriam capaz de explicar a dinâmica de funcionamento deste coletor e qual a importância deste saber para a vida deles.

## Resultados

A investigação sobre concepções e conhecimentos acerca dos sistemas de aquecimento solar de água conjuntos habitacionais, possibilitou conhecer o que esses moradores conheciam sobre o funcionamento desse tipo de sistema em suas residências, o uso que faziam dele, bem como concepções acerca da nova situação com a qual passaram a viver nesses novos conjuntos residenciais. Por surpresa nossa, tivemos respostas que podemos situar em dois aspectos distintos: de um lado, o entendimento dos coletores como algo que proporciona benefícios e, por outro, desconhecimento e concepções ingênuas, que levam a um uso ineficaz do sistema. Ou seja, em várias declarações de moradores ouvimos que a qualidade de vida mudou, antes eles não tinham água aquecida para tomar banho, hoje contam

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com a água aquecida e sem custos adicionais. Moradores que antes não contavam nem mesmo com energia elétrica em suas casas, hoje consideram um luxo ter uma casa equipada com coletores a energia solar. Em contrapartida, outras respostas de entrevistas com moradores nos ocasionaram certa surpresa. Por exemplo, ao indagá-los se ouve redução na conta de energia elétrica, muitos falaram que não; alguns até mencionaram que havia aumentado.

Motivados e, inclusive, intrigados com esses entendimentos, entrevistamos um morador que possuía certo entendimento acerca do funcionamento de coletores solares. Este nos afirmou que o sistema de aquecimento reduz até 40% da conta de energia, o que nos levou a situá-lo quanto ao que outros moradores haviam nos falado sobre a não mudança na conta de energia. Diante disso, ele nos falou que muitos moradores, não conhecendo e não tendo nenhuma formação sobre o funcionamento desse sistema, estavam utilizando, no banho, a água proveniente do coletor com o chuveiro elétrico ligado, abrindo ao máximo a vazão para não ficar tão quente.

A partir das entrevistas, foi possível notar uma grande carência relacionada à veiculação e compreensão da informação a respeito de algo novo para as pessoas, pois durante as entrevistas foi possível obter algumas respostas um tanto curiosas: quando perguntados sobre o funcionamento do coletor solar, muitos falavam que não conheciam nada a respeito do sistema, apenas sabiam ligar o registro da água na hora do banho. Um dos moradores, quando perguntado sobre as desvantagens do uso do coletor, falou '...Acho que o peso deles quebra as telhas.'; outra moradora disse: ' No inicio eu queria tirar, tinha medo de pegar fogo.'

Respostas como estas nos levaram, também, a refletir sobre o papel da escola no processo de formação desse individuo.

'Mais do que nunca a escola da atualidade tem a missão de formar um aluno capaz de trabalhar a informação recebida, através do desenvolvimento de competências e habilidades que permitam selecionar, criticar, comparar, e elaborar novos conceitos a partir dos que se tem. São objetivos que vão além da informação ou do conhecimento intelectual. Envolvem a formação humana e social da pessoa, algo que não se consegue com um ensino 'livresco' e fragmentado. (DWORAKOSKI, 2010)'

Assim como apontam Dworakoski, Marranghello e Dorneles (2010), a escola se encontra em um momento onde a formação humana e social do individuo precisa ser contemplada. No entanto, ela não tem conseguido realizar adequadamente esse importante papel, principalmente quanto à exploração sistemática de informações acerca do funcionamento e uso de aparatos tecnológicos, como sistema de aquecimento solar, o que pode ser evidenciado nas falas de moradores acerca do funcionamento do coletor solar em suas residências. Os próprios PCN, há mais de década já sinalizam o desenvolvimento de conteúdos em termos de conceitos, mas também de competências, habilidades e valores. Pois utilizar adequadamente um sistema de aquecimento solar na atualidade não se restringe à capacidade de uso, mas também ao aspecto da consciência de que a demanda de energia na sociedade tem a ver com o uso eficiente por parte de todos.

- O estudo sistemático de conceitos de Física na escola, como condução, convecção, radiação visível e infravermelha, tendo o coletor como tema gerador, proporcionou maior envolvimento dos estudantes e contribuiu para a aprendizagem de conhecimentos e fenômenos físicos, o que pode ser evidenciado em algumas

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falas dos estudantes (se referindo aos estudos realizados acerca do funcionamento do coletor solar): '... nossa, nunca mais eu esqueço isso ...', '... como que eu não entendia isso ...'. Esta prática proporcionou o entendimento de que um estudo realizado com base num tema gerador, relacionado aos conhecimentos e ao cotidiano dos estudantes, é mais eficiente do que um ensino centrado na formulação matemática, fato que pode ser observado na fala de um dos estudantes, quando questionado se este tipo de trabalho os ajudou na compreensão de conceitos de física,

Na grade curricular do ensino público somente possui conceitos onde o aluno aprende na tese o que e como ocorre cada principio físico. Esse material proposto nos dá a visão de como ocorre realmente, de que funciona, nos fazendo compreender vários princípios num só material. Como foi posto anteriormente o funcionamento do aquecedor envolve vários princípios dos quais explicam seu processo com que ele realiza dessa forma o aluno consegue visualizar como que ocorre compreendendo de fato a teoria aprendida. Ele não fica preso em somente saber o que é cada um, conhece o que pode afetar o funcionamento causando problemas, o que ajuda obter resultados melhores, como a física é importante na nossa vida. (Estudante A1)

Para além do reconhecimento da importância do tema gerador no estudo e compreensão dos conceitos, aspectos relacionados a atitudes e valores também podem ser vistos nas falas dos estudantes. Na entrevista realizada após o trabalho desenvolvido com os estudantes, ao serem questionados se hoje eles seriam capaz de explicar o funcionamento desse aparato, um deles afirmou:

Hoje sei onde há vários princípios de física reunidos, a importância de se usar energias renováveis, a economia que um aquecedor solar nos proporciona, a ajuda que ele faz ao meio ambiente, entre outras vantagens. (Estudante A2)

No momento que foram questionados a respeito de trabalhos como estes serem desenvolvidos nas aulas, se isto tornaria os conteúdos mais interessantes, outro aluno respondeu,

Sim, nós alunos, gostamos muito de uma aula diferenciada, ainda mais contendo maneiras de ajudar a economizar recursos na nossa vida diária. (Estudante A3)

Assim, reforçamos o que já foi mencionado anteriormente, que um ensino alicerçado a partir de temas geradores, considerando e relacionando aspectos do cotidiano do estudante, do contexto social, tem muito a contribuir para a formação humana e social do individuo, acarretando conhecimentos de forma mais concreta e duradoura.

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## Considerações Finais

A realização de trabalhos com base em temas de inserção social, envolvendo interações com a comunidade, como as entrevistas e diálogos com moradores e o posterior estudo sistemático na escola, explorando conhecimentos de Física em termos de conceitos, procedimentos, atitudes e valores (conforme indicação dos PCN), deixa evidente que o processo de ensino-aprendizagem pode abranger um contexto mais amplo do que a sala de aula e, ao mesmo tempo, explorar o conteúdo de Física de maneira mais abrangente, isto é, para além dos conceitos, leis e equações, de forma a não se limitar a um universo reduzido e desinteressante para este nível de formação. É muito salutar o desenvolvimento no âmbito escolar de atividades sistemáticas visando a preparação do individuo para a vida social, a ampliação da sua visão de mundo e de consciência ambiental, a exemplo das ações e entendimentos sobre energia e seu uso de forma otimizada na sociedade atual.

Assim como descreve Freire (2005), não podemos chegar na escola e, simplesmente, despejar um conhecimento que nós mesmo organizamos. Nas ações realizadas foi possível inserir os estudantes no processo de construção deste conhecimento, onde exercemos o papel de mediadores, oportunizando aos mesmos mecanismos de ação, em conjunto com seus colegas, para investigar, estudar, explorar fenômenos, através de equipamentos como o coletor solar, e relacionar com o cotidiano, visando à formação social e humana dos estudantes. Conforme indica Freire (2005), o ensino deve ser estruturado levando em conta a cultura e a vivencia dos nossos estudantes, seus anseios. Em todo o processo, tratamos o aluno como agente direto e participativo da construção do conhecimento escolar, o que acabou por estimulá-los e lhes possibilitou pesquisar e debater assuntos importantes, para não só aprender conceitos da física escolar, mas, também, ter uma visão ampliada dessa relação Física e cotidiano.

A organização do processo na ideia de tema gerador , que conforme Angotti e Mion (2010) necessita ser explorada em todas as suas dimensões, contribui para a exploração do sistema de aquecimento solar, de forma a compreender o universo que envolve a sua composição, utilização e consequências, envolvendo desde os conhecimentos físicos até questões ambientais. Essa forma de organização permite maior abertura para a exploração de aspectos não limitados aos muros da escola, como os sistemas de coletores solares nos conjuntos habitacionais, e os entendimentos que a sociedade possui, podem influenciar a educação escolar como algo que instiga a busca por novos conhecimentos e da relação destes com fenômenos e aparatos que possibilitam uma melhor qualidade de vida para as pessoas. Em acordo com as orientações dos PCN, buscamos priorizar a formação do individuo para a vida, para torna-lo capaz de sair da escola mais preparado para enfrentar distintos desafios e oportunidades que a sociedade atual proporciona.

## Referências

ANGOTTI, José A. e AUTH, Milton A. Ciência e tecnologia: implicações sociais e o papel da educação. In, Ciência &amp; Educação , v.7, n1. Bauru/SP, 2001. P. 15-27.

ANGOTTI, José A. P.; DELIZOICOV Demétrio. Metodologia do Ensino de Ciências . São Paulo: Cortez, 1990.

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ANGOTTI, José A. e MION, Rejane A. Equipamentos geradores e a formação de professores de física . In, http://www.ced.ufsc.br/men5185/index.php?opcao=artigos . Acessado em março de 2010.

BRASIL, MEC, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais : Ensino Médio. Brasília, 1998.

DWORAKOSKI, L. A. Q.; MARRANGHELLO, G. F.; DORNELES, Pedro. O Aquecedor solar na sala de aula . Experiências em Ensino de Ciências (UFRGS), v. 5, p. 147-162, 2010.

FREIRE, Paulo. Pedagogia da autonomia: saberes necessários à prática educativa. Rio de Janeiro: Paz e Terra, 1997.

FREIRE, Paulo. Pedagogia do Oprimido . 40ª edição. Rio de Janeiro: Paz e Terra, 2005.

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