UNIDADE DIDÁTICA - SOL E FONTES DE ENERGIA

## UNIDADE DIDÁTICA - SOL E FONTES DE ENERGIA

## A. M. M. Maciel e I. C. Charret¹, C. Marciano 1 2+ e E. L. F. Gualberto²

1 Universidade Federal de Lavras/Departamento de Ciências Exatas/antoniom@dex.ufla.br 2 E. E. Prof. Dr. João Batista Hermeto/elgualberto@yahoo.com.br

## Resumo

Através de um processo de pesquisa colaborativa, um grupo composto por dois professores do ensino superior da Universidade Federal de Lavras e dois professores da educação básica, atuando na Escola Estadual Dr. João Batista Hermeto, no município de Lavras - MG, desenvolveu uma unidade didática, composta por uma sequência de atividades abordando o tema O Sol e as Fontes de Energia. Este tema é proposto como introdutório aos estudos da Física para o Ensino Médio (EM), nas orientações dadas pela Secretária de Educação do Estado de Minas Gerais. Tendo como objetivo geral a formação de um aluno crítico, reflexivo e capaz de atuar no mundo em que está inserido, fundamentou-se todo o processo de ensino aprendizagem na aprendizagem significativa, tal como proposto por Ausubel. Com tais concepções, a unidade didática apresentada neste trabalho seleciona e organiza os conhecimentos, relacionando conteúdos e objetivos específicos por atividade, assim como as metodologias e estratégias de ensino e materiais didáticos utilizados bem como as avaliações realizadas, destacando as avaliações formativas e a utilização de mapas conceituais como instrumento de aprendizagem, avaliação e planejamento. Ao término, são discutidos os resultados alcançados, tanto na perspectiva dos professores da educação básica quanto dos resultados apresentados pelos alunos nas avaliações escritas.

Palavras-chave : Unidade didática, Aprendizagem significativa, Ensino de Física

## Introdução

A partir da aprovação do projeto Pesquisa Colaborativa em Aprendizagem significativa , 1 surgiu a possibilidade de um trabalho contínuo envolvendo dois professores da educação básica (EB). Nas primeiras reuniões, os professores da EB apresentaram seus planejamentos de ensino e a lista de conteúdos programáticos que trabalhavam na 1 série do ensino médio (EM), que conta com duas aulas de 50 a minutos por semana. Esses documentos eram norteados pelo CBC do estado de 2 Minas Gerais, substituído pelo Reinventando o Ensino Médio (MINAS GERAIS, 2012). Também fizeram um relato de suas ações na sala de aula e das abordagens adotadas no desenvolvimento do conhecimento em Física. Pode-se constatar nestes relatos seus saberes docentes, fruto da experiência acumulada ao longo de anos de trabalho no magistério. Também pode-se perceber a intuição e o senso comum presentes em suas ações. No planejamento inicial foram estabelecidas datas fixas para os encontros semanais. Como o projeto envolve a pesquisa colaborativa, esclareceu-se que esse tipo de trabalho consiste em se estudar, pesquisar e desenvolver atividades em conjunto, associando a teoria com a prática. O

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26 a 30 de janeiro de 2015

planejamento de estudos contemplou as ideias apresentadas por Ausubel, no que diz respeito à aprendizagem significativa, tendo claro que aluno se deseja formar. Os objetivos gerais e os pressupostos teóricos que fundamentariam o processo de ensino e aprendizagem foram estabelecidos a partir dessas discussões iniciais.

## Fundamentação Teórica

Tomando-se como referência os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNEM/MEC) (BRASIL, 2000), um dos objetivos a serem alcançados durante o processo de ensino aprendizagem é proporcionar a alfabetização científica dos estudantes, capacitando-os para serem cidadãos críticos, conscientes e com uma formação básica ampla e coesa. O desenvolvimento dessas competências deve ser favorecido, a partir de uma participação ativa e reflexiva dos alunos em todas as etapas do processo de ensino e aprendizagem.

Ausubel considera que para ocorrer a aprendizagem significativa, dois fatores devem estar presentes no processo: o aluno deve estar predisposto ao aprendizado e o material utilizado deve ser potencialmente significativo (in MOREIRA, 2011). Entendemos que a predisposição para o aprendizado deve ser estimulada e, a fim de elaborarmos um material didático potencialmente significativo, optamos por trabalhar com materiais didáticos diversificados, organizados em unidades didáticas, que fossem motivadores e permitissem a participação ativa dos alunos.

A teoria de aprendizagem significativa de Ausubel tem como eixo principal o fato de que uma aprendizagem só será significativa se um novo conhecimento estiver ancorado em um subsunçor já existente na estrutura cognitiva do aluno, formando uma estrutura cognitiva mais complexa. Nesse processo, o subsunçor será modificado devido a ancoragem do novo conhecimento (MOREIRA,2011). Por isso, avaliações diagnósticas e/ou estratégias que possibilitem aos alunos expressarem os conhecimentos que já possuem devem constar do planejamento. Um novo conhecimento que corresponde a uma aprendizagem significativa deve estar presente na estrutura cognitiva do aluno de forma não arbitrária e não literal. Portanto, um dos instrumentos indicados para verificar a aprendizagem significativa seria o uso de mapas conceituais.

Como instrumento de avaliação da aprendizagem, mapas conceituais podem ser usados para se obter uma visualização da organização conceitual que o aprendiz atribui a um dado conhecimento. … É mais apropriada para uma avaliação qualitativa, formativa, da aprendizagem. (Moreira, 2012, pp. 05)

Por ser uma técnica bastante flexível, possui vasta utilização. Neste trabalho, utilizou-se mapas conceituais como recurso de aprendizagem e de avaliação e como organizador da unidade didática.

Unidades didáticas são uma das formas de se organizar os conteúdos conceituais a serem desenvolvidos na educação formal. O professor seleciona e organiza os conteúdos conceituais fazendo uso de sequências didáticas que considera favoráveis à construção do conhecimento. Também estabelece formas de desenvolver conteúdos procedimentais e atitudinais, através de escolhas de métodos e estratégias de ensino identificadas como adequadas aos seus objetivos.

No entendimento de que a aprendizagem significativa requer a ancoragem de conhecimentos já presentes na estrutura cognitiva do aluno com o novo

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conhecimento a ser desenvolvido, a fragmentação com que o conteúdo é apresentado é um problema que precisa ser solucionado. Por isso, a unidade didática, que deve estar fundamentada em uma temática, e não em conteúdos específicos, favorece a organização do ensino para uma aprendizagem significativa.

Damis (2006) destaca as contribuições de Morrison para o professor organizar o ensino visando a aprendizagem do aluno, apresentando algumas características da organização do conteúdo por unidades, que são: colocar o aluno em contato com o todo antes de iniciar o estudo das partes; ocupar os alunos com atividades de coleta, organização e análise de dados, nas etapas de exploração e assimilação dos conteúdos; integrar o conhecimento na elaboração de uma síntese final do que foi aprendido. Finaliza por apresentar itens que podem ser usados no planejamento de uma unidade didática: 1) Justificativa da escolha de trabalho por unidades didáticas; 2) Diagnóstico de conhecimentos prévios e nível de desenvolvimento dos alunos; 3) Sistematização do trabalho com a elaboração de metas, seleção do objeto de estudo, discriminação das partes que compõem o todo; 4) Organização da classe e do desenvolvimento de estudo, propiciando o ambiente e recursos adequados para os estudantes; 5) Elaboração de conclusões pelos alunos com a orientação do professor e apresentação destas; 6) Avaliação formativa, através de procedimentos previamente estabelecidos.

## Unidade didática - O Sol e as Fontes de Energia

## Planejamento da Unidade Didática

Partimos da construção de um mapa conceitual, visto na Figura 1, contendo os conteúdos a serem trabalhados com os estudantes ao longo do EM, considerando as orientações da SEE/MG. Um dos objetivos era iniciar o estudo a partir de uma abordagem mais ampla e, gradativamente, direcionar as atividades para os conteúdos mais específicos.

A partir desse mapa, pretendíamos mostrar que a presença do Sol na vida humana despertou a necessidade de se conhecer os diversos fenômenos relacionados a presença do Sol e, consequentemente, acarretou na construção de conhecimentos relacionados a ciência, de modo geral, e a Física, mais especificamente. A observação de sua aparente movimentação possibilitou ao homem definir escalas de tempo, com a construção de calendários e definições de estações climáticas. Isso foi fundamental para a permanência do homem numa certa região, levando ao desenvolvimento da agricultura como meio de sustento. O desenvolvimento da Astronomia estimulou grandes avanços na Física, principalmente no que diz respeito ao estudo dos movimentos, dando origem a Mecânica. Por outro lado, o Sol aquece e ilumina. A curiosidade humana guiou-nos na busca pelo entendimento desses fenômenos, com os estudos do calor e da luz, conceitos intimamente ligados a termologia e as ondas eletromagnéticas. A partir desse contexto, os diversos ramos de investigação da Física, podem ser conectados através de um conceito físico presente em todos eles, o conceito de energia e do princípio de sua conservação. Para entender tal conservação é preciso identificar as transformações de energia, que se dão a partir de uma fonte submetida a condições específicas, tal como ocorre nas usinas, por exemplo. Estas transformações podem ser utilizadas para dar origem a uma nova forma de energia, em particular, aquela de interesse para nosso uso diário.

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Figura 1: Mapa conceitual especificando o conteúdo de Física trabalhado no EM.

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## Planejamento Aula a Aula

Partindo dessa visão geral, as aulas foram planejadas conforme a descrição apresentada na Tabela 1.

Tabela 1: Planejamento aula a aula

## Descrição

- 1) Apresentar a proposta de trabalho, dando destaque às estratégias que serão utilizadas durante as aulas; enfatizar a necessidade do comprometimento com a participação ativa nas atividades propostas e a colaboração de todos nos trabalhos em

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grupo; esclarecer que as avaliações serão feitas de forma contínua e atividades como produção de texto e construção de mapas conceituais serão utilizadas como avaliações formais.

- 2) Parte I: Apresentar o vídeo 'O Sol Nosso Grande Gerador de Energia' (1,5 min) , 3 sem que seja identificado o tema de estudo. A partir de perguntas norteadoras, tais como: i) A partir do vídeo, que estudo vocês imaginam que iremos iniciar? ii) Vocês conseguem perceber relações entre as imagens apresentadas no vídeo?, entre outras, observar, através das respostas, se os alunos identificam a relação do Sol com os fenômenos naturais que aparecem no vídeo e com a questão da existência de vida. Ficar atento para o surgimento do termo energia na fala dos alunos.
- Parte II: Apresentar o vídeo 'Sol, fonte de energia', (13 minutos) . Espera-se que os 4 alunos percebam que a falta de incidência de luz na Terra acarretou a ocorrência dos períodos glaciais e, consequentemente, representa uma ameça para várias espécies; identifiquem o Sol como responsável pela geração de outras formas de energia e não apenas da energia solar. Coletar as percepções dos alunos e, caso seja necessário, conduzir o diálogo para orientar a associação das imagens com a relação direta do Sol com a existência de vida e com as diferentes formas de geração de energia.
- 3) Apresentar uma sequência de slides contendo a evolução dos conhecimentos e modelos do Universo que surgiram a partir das observações celestes. Destacar a identificação das estações do ano e a relação direta com a agricultura, com a criação de calendários e relógios; apresentar os modelos de Universo propostos por Aristóteles, Ptolomeu, Copérnico, Giordano Bruno, entre outros.
- 4) Apresentação do grupo de Teatro do PIBID-Física da UFLA, encenando uma peça abordando a mitologia indígena brasileira, mostrando que os indígenas brasileiros também possuíam concepções/crenças em relação ao Universo e sua formação.
- 5) Parte I: Apresentar o mapa conceitual da Figura 1, fazendo a relação de tudo que foi discutido até o momento e também familiarizando os alunos com o uso dos mapas conceituais.
- Parte II: Realizar a primeira atividade avaliativa formal - Produção de texto tendo como temática o Sol, com o objetivo de identificar as apropriações dos alunos sobre os conhecimentos desenvolvidos durante os encontros anteriores.
- 6) Iniciar o estudo específico sobre o tema energia através da realização de uma atividade em grupos. Utilizando revistas e outros materiais impressos, propor aos alunos que busquem figuras onde eles percebam a presença da energia. Eles deverão construir um cartaz reunindo todas as figuras selecionadas.
- 7) Utilizar o cartaz elaborado na aula anterior para que os alunos expliquem a escolha das figuras, identificando as concepções que possuem sobre o conceito de energia e como ela se manifesta no cotidiano. O cartaz também será utilizado para que seja feita uma separação entre fontes de energia e formas de manifestação da energia.
- 8) A partir da identificação das formas e fontes de energia, apresentar as definições sobre energias alternativas, energia limpa e energia renovável. A partir dessas definições, orientar os alunos para que percebam onde cada forma de energia se enquadraria, verificando que as definições não são excludentes, e que uma mesma forma de energia poderá aparecer em duas classificações distintas.
- 9) Apresentar a Figura 2, deixando que os alunos identifiquem a influência da presença das refinarias e centrais térmicas no meio ambiente; evidenciar quais são as fontes de

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energia utilizadas nessas refinarias e centrais e suas formas de uso; debater com os alunos os processos de transformação de energia e o conceito de conservação de energia.

Figura 2: Fontes e formas de energia 5

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- 10) Propor a construção individual de um mapa conceitual apresentando a percepção do aluno sobre: forma e fontes de energia; classificações quanto à questões relacionadas ao meio ambiente; conceitos de transformação e conservação de energia.
- 11) Atividade de encerramento da unidade didática - Realização de uma palestra, proferida pelo professor de Geografia da escola, apresentando a relação dos conhecimentos desenvolvidos com os conceitos trabalhados na disciplina de Geografia, tanto nos aspectos físicos quanto nos aspectos políticos e econômicos.

## Desenvolvimento da Unidade Didática

São apresentados a seguir a descrição dos encontros realizados com os alunos, mediante às percepções dos professores em relação aos resultados alcançados no desenvolvimento do planejamento.

Tabela 2: Relato das atividades realizadas

## Descrição

- 1) No primeiro contato com os alunos, os professores perceberam a preocupação dos estudantes com a questão da avaliação, pois estranharam a possibilidade de leitura e produção de texto serem avaliados em aulas de Física. Também manifestaram preocupação com a produção do mapa conceitual, acreditando que seria muito difícil produzi-lo. Após esclarecimentos, aceitaram a proposta de trabalho sem muita empolgação.
- 2) Os alunos participaram ativamente do debate que ocorreu após a exibição dos vídeos. As questões norteadoras apresentadas pelos professores, selecionadas da aula número 31 do Novo Telecurso , foram muito bem recebidas, ajudando nas 6 discussões. O conceito de energia surgiu espontaneamente e a identificação do Sol como fonte de energia foi destacado. Das quatro turmas participantes das atividades,

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duas apresentaram uma participação bem mais ativa. Os professores perceberam uma resistência dos alunos em se tornarem ativos no processo, persistindo numa postura de receptores de informações e/ou conhecimento.

- 3) As quatro turmas se mostraram muito curiosas e participativas em relação aos fatos históricos relacionados à observação celeste. Notou-se uma mudança significativa na participação das turmas que antes haviam se mostrado apáticas.
- 4) O planejamento teve que ser alterado. A falta de espaço adequado na escola e as salas lotadas impossibilitaram a apresentação da peça de teatro. O quarto encontro deu continuidade à apresentação dos slides contando a História da Astronomia. A participação ativa dos alunos fez com que os slides não pudessem ser apresentados, em sua totalidade, em uma única aula. Vale ressaltar que esta alteração no planejamento deixou os pesquisadores muito satisfeitos, pois foi resultado do interesse e participação dos alunos.
- 5) Após a apresentação do mapa conceitual (Figura.1) relacionando todo o conteúdo que havia sido discutido até o momento, os alunos produziram um texto como primeira avaliação formal, mas com caráter formativo e regulador. Pudemos constatar como o material foi potencialmente significativo, possibilitando a aprendizagem significativa dos alunos.
- 6) A atividade de construção do cartaz foi muito produtiva e muito enriquecedora, pois possibilitou perceber as concepções dos alunos sobre o conceito de energia.
- 7) A atividade transcorreu com tranquilidade. Os alunos perceberam a diferença entre fonte e forma de energia e identificaram diferentes formas de energia nas imagens selecionadas para a confecção do cartaz.
- 8) Através das definições de energias alternativas, energia limpa e energia renovável, os alunos foram identificando e classificando as diversas energias. Foi proposta a construção de um 'mapa conceitual coletivo' em sala de aula, com a finalidade de familiarizá-los com esta prática. Os alunos participaram da atividade e houve depoimentos relatando que gostaram muito de fazer o mapa conceitual. Alguns manifestaram-se, considerando fácil a sua construção. Entretanto, percebemos a construção de organogramas, talvez pelo desenvolvimento coletivo ou pela necessidade de um trabalho contínuo com esse instrumento de avaliação.

Na medida em que os alunos utilizarem mapas conceituais para integrar, reconciliar e diferenciar conceitos, na medida em que usarem essa técnica para analisar artigos, textos capítulos de livros, romances, experimentos de laboratório, e outros materiais educativos do currículo, eles estarão usando o mapeamento conceitual como um recurso de aprendizagem. (Moreira, 2012, pp. 05)

- 9) A Figura 2 foi trabalhada com os alunos, que discutiram e debateram a respeito das formas e fontes de energia e sobre os conceitos de transformação e conservação. Percebeu-se pelas discussões uma ampliação dos conceitos na estrutura cognitiva dos alunos.
- 10) O planejamento teve que ser novamente alterado. Por falta de espaço adequado, a palestra prevista com o professor de Geografia não aconteceu. A atividade foi substituída pela construção individual dos mapas conceituais dos alunos. Mais uma vez foi observada a construção de organogramas, identificando que a possível razão é a falta de uso desse instrumento de avaliação e a forte presença de avaliações de caráter de memorização.
- 11) Realização da prova bimestral, exigência da escola. Na prova foi valorizado o mapa conceitual e as definições e exemplos de energia limpa e poluente.

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## Dificuldades encontradas

No desenvolvimento da proposta de trabalho foram previstas algumas possíveis dificuldades. Fazer com que os alunos estivessem predispostos à aprendizagem era a nossa maior preocupação, seguida da potencialidade do material desenvolvido para a aprendizagem significativa. Entretanto, percebemos que as maiores dificuldades foram de ordem administrativa, relacionadas à situação organizacional da escola ou à imposições vindas da Superintendência Regional de Educação. A seguir estão relacionadas algumas dessas dificuldades: i) Implementação do projeto Reinventando o Ensino Médio, com a criação do sexto tempo de aula, para a 1 série do EM. Sem a presença de representantes da direção ª durante o sexto tempo (não existe na escola a figura do auxiliar de ensino ou de coordenador de turno), os alunos saem logo após o quinto tempo e os ônibus das prefeituras das cidades da área rural, responsáveis pelo transporte dos alunos destas regiões, permaneceram saindo após o quinto tempo de aula, impossibilitando que esse alunos participassem do sexto tempo de aula; ii) Imposição da Superintendência do momento em que deveria ser realizada a avaliação diagnóstica e do seu formato, que consiste de uma prova escrita formal. No planejamento previa-se uma avaliação diagnóstica, nesse formato, antecedendo a próxima unidade didática, e a mudança de data implicou numa descontinuidade das atividades planejadas; iii) Foi implementado na escola o módulo de estudo para os professores, mas o horário estabelecido não contemplava o encontro dos professores da equipe que trabalha com a disciplina de Física; iv) A pontuação dada aos alunos no bimestre, compondo a sua nota final, é estabelecida pela direção da escola, tirando a autonomia do professor quanto a esse item; v) As turmas da 1 ª série do EM foram formadas com mais de quarenta e cinco alunos, sendo que as salas de aula não estão preparadas para esse contingente. O número elevado de alunos por turma impossibilita até mesmo a movimentação do professor pela sala de aula; vi) A distribuição de alunos por turma foi realizada de modo que alunos que foram retidos no ano anterior fossem mantidos juntos na mesma turma. Esses alunos foram os mais resistentes à nova proposta de trabalho e representavam um grande contingente na turma; vii) As condições climáticas não são favoráveis ao processo e é agravada pelo excessivo número de alunos. Os ventiladores não funcionavam; viii) A falta de espaço adequado para atividades fora da sala de aula, impossibilitou a realização das atividades de exibição da peça de Teatro e da palestra, previstas no planejamento inicial; ix) O livro adotado na escola, oferecido pelo Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLDEM), não contempla os conteúdos trabalhados na Unidade Didática em questão. Cabe destacar que o livro recebido não constava da lista de indicações feita pelos professores.

Consideramos destacar todas as dificuldades apresentadas acima, com a intenção de salientar que as maiores dificuldades encontradas durante o processo de ensino e aprendizagem estão fora da sala de aula, e distantes da ação pedagógica do docente.

## Conclusões

Para alcançar a formação de um cidadão que faz e pensa a sociedade em que está inserido, não deve-se considerar apenas as ações desenvolvidas no espaço da sala de aula. As dificuldades relatadas mostram a necessidade de

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considerarmos a escola como sendo uma instituição calcada no trabalho coletivo e integrado dos profissionais da educação. Por outro lado, o trabalho destaca ações pedagógicas que, mesmo diante de tantas dificuldades externas, propicia ao aluno uma participação ativa no processo de ensino e aprendizagem, favorecendo o seu crescimento pessoal, através da aprendizagem significativa. Percebe-se que a utilização de unidades didáticas no planejamento das atividades docentes orienta os professores em ação, favorecendo uma mediação didática, que dá significado ao trabalho desenvolvido, possibilitando o desenvolvimento cognitivo do aluno. A fragmentação dos conteúdos pode ser minimizada através do seu uso, com o envolvimento dos alunos num processo continuo de construção do conhecimento.

Identificamos o desenvolvimento de diversas habilidades propiciadas pelos debates a partir dos vídeos e pela produção de textos e o início da construção de mapas conceituais, ainda como organogramas, para organizar e representar o conhecimento. Percebe-se a construção mais ampla do conceito de energia e a sua obliteração no senso comum dos estudantes. Identifica-se a diferenciação que os estudantes puderam fazer entre fontes e formas de energia, assim como as suas diferentes formas de manifestação, compreendendo as suas transformações e as diversas formas de utilização no cotidiano. O reconhecimento de que o Sol ocupa um papel fundamental na geração das diversas formas de energia na Terra, identificando-o como fonte de energia primária, pode ser percebido.

Por fim, em acordo com os objetivos apontados pelos PCN's, as atividades propiciaram a compreensão da relação entre Física e natureza, reconhecendo o desenvolvimento histórico dos modelos do Universo, percebendo a Física como uma construção humana, relacionando-a com questões que caracterizam a sociedade que vivemos, tais como o uso de calendários e a fixação dos povos e os efeitos que os avanços da ciência causam no meio ambiente.

## Agradecimentos

Os autores agradecem a CAPES/Fapemig pelo apoio financeiro na aquisição de materiais e C. Marciano agradece a CAPES pela bolsa de supervisão para professor da Educação básica.

## Referências

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais (Ensino Médio) Parte I - Bases Legais (PCNEM). Brasília. MEC, 2000

DAMIS, Olga Teixeira. Capítulo 5- Unidade Didática: Uma Técnica para a Organização do Ensino e da Aprendizagem. In: VEIGA, Ilma Passos Alencastro (Org.) Técnicas de ensino: Novos tempos, novas configurações. Campinas, SP; Papirus, 2006, p 105 -135, 2006.

MINAS GERAIS, Secretária de Estado de Educação. Proposta Curricular: Reinventando, Física. Belo Horizonte, 2012.

MOREIRA, Marco Antônio. A Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel. Teorias de Aprendizagem . 2.ed.São Paulo: EPU, 2011

MOREIRA, Marco Antônio. Mapas Conceituais e Aprendizagem Significativa. Instituto de Física, UFRGS, Porto Alegre. Disponível em &lt;http://www.if.ufrgs.br/~moreira/mapasport.pdf&gt; Acesso em: 29 out. 2013.

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