Experimentos sobre o comportamento térmico dos gases: Contextualizando a Física no ensino médio

## EXPERIMENTOS SOBRE O COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS GASES: CONTEXTUALIZANDO A FÍSICA NO ENSINO MÉDIO

## Geisianne Rodrigues¹, Naiara Oliveira², Weslley Lourenço³, Marconi Barros , 4 Luiz Otávio Buffon 5

- 1 Instituto Federal do Espírito Santo, geisicsrodrigues@gmail.com
- 2 Instituto Federal do Espírito Santo, naiarasmo@gmail.com
- ³ Instituto Federal do Espírito Santo, weslleylourenco.un@gmail.com
- 4 EEEFM João Crisóstomo Beleza, marconibarros05@gmail.com
- 5 Instituto Federal do Espírito Santo, buffon@ifes.edu.br

## Resumo

Este artigo tem como objetivo mostrar toda a ação feita por alunos bolsistas do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID) para tornar as aulas de Física mais interativas através da experimentação. O projeto foi realizado na instituição de ensino 'EEEFM João Crisóstomo Beleza', situada no bairro Porto Santana, Cariacica/ES. Foram escolhidas as turmas do segundo ano do Ensino Médio, que estavam estudando o comportamento térmico dos gases. Cada turma foi dividida em grupos para que a abordagem conseguisse atingir todos os alunos sem ser de uma forma individualizada. Para a avaliação inicial foi aplicado um questionário com perguntas relacionadas às ações cotidianas e que contextualizavam a matéria. Foram feitos vários experimentos práticos e de fácil visualização buscando sanar as dúvidas e levá-los a pensar sobre o assunto previamente ministrado pelo professor, e por fim, foi aplicado um segundo questionário para avaliar a reação deles ao projeto e o quanto foi aprendido por todos. Também será apresentada neste trabalho uma observação comportamental dos alunos durante o projeto realizado e uma análise geral dos questionários, além das dificuldades encontradas na escola. Como resultados, observamos que o uso de experimentos é uma ótima alternativa que pode ser utilizada em sala de aula sempre que possível, e que qualquer resultado benéfico depende do interesse dos alunos em aprender.

Palavras-chave : Física; Experimentação; Gases.

## Introdução

A proposta do PIBID na escola 'EEEFM João Crisóstomo Beleza' foi levar às salas de aula uma experiência diferente com a Física, objetivando realizar uma ponte entre a física experimental e a teórica, a fim de proporcionar aos alunos um ensino de física interativo e uma aprendizagem mais completa. As experiências apresentadas não se restringem a responder somente os problemas propostos no questionário, mas criar uma interação social.

O educador deve atuar como mediador do conhecimento, de forma que os alunos aprendam os saberes escolares em interação com o outro, e não apenas recebam-no passivamente. É dessa forma, que o docente contribuirá para que o aluno desenvolva o senso crítico e possa cada vez mais participar ativamente de sua 'prática social' atuando como sujeito em meio a sociedade. (BULGRAEN, 2010)

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Os alunos são levados a dialogar entre si e se questionarem, e através dos experimentos, entenderem melhor os conceitos estudados, podendo criar uma consciência mais científica, ou seja, levando-os a responderem as questões dentro e fora das salas de aula com um fundamento científico.

- O laboratório didático introduz elementos específicos, que facilitam o reconhecimento do contexto escolar, e aumentam a probabilidade e a necessidade dos alunos utilizarem argumentos mais adequados e completos, cuja estrutura se aproxima mais da estrutura dos argumentos científicos, em suas respostas a problemas e questões escolares (VILLANI e NASCIMENTO, 2003, p. 206).

Desse modo, seriam formados indivíduos capazes de interagirem mais com o professor durante as aulas, e com a sociedade em geral de uma forma mais ativa.

A aprendizagem eficaz é compreendida como resultado do encontro da motivação com elementos cognitivos. Compreende que as atividades experimentais representam uma alternativa para motivar e despertar o interesse dos alunos em sala de aula e o engajamento em atividades subsequentes. (LABURÚ, 2006).

Utilizando de forma criativa esse tipo de estratégia, as aulas de Física podem se tornar mais interessantes e contextualizadas, e a prática também pode ajudar o aluno a ter mais interesse na matéria.

## Metodologia

As cinco turmas que compunham o segundo ano do ensino médio, cada uma com uma média de 25 alunos, estavam começando a estudar o comportamento térmico dos gases, então foi preparado dois questionários e quatro experimentos relacionados ao assunto. Foram levados em conta conhecimentos básicos de pressão, pressão atmosférica, e a relação entre pressão, volume e temperatura.

A nossa participação iniciou-se com a aplicação de um questionário contendo cinco perguntas, que são elas:

- · Pergunta 01: Existe diferença entre gás e vapor? ( )Sim ( )Não Qual?
- · Pergunta 02: Em um recipiente contendo gás ideal, onde o volume V é mantido constante (transformação isocórica ou isométrica), qual a relação entre pressão e temperatura?
- · Pergunta 03: Em quais direções a pressão atmosférica age?
- · Pergunta 04: Por que na panela de pressão os alimentos demoram menos tempo para cozinhar?
- · Pergunta 05: Por que ao usar o desodorante aerossol, a substância que sai e a lata ficam geladas?

Esse questionário foi aplicado com o intuito de apurar o conhecimento prévio dos alunos e saber o nível do conhecimento científico dos mesmos, além de suas dúvidas e curiosidades sobre o assunto. Em seguida foram realizados quatro experimentos para os alunos verem na prática a ação da pressão atmosférica e da pressão interna de um recipiente quando a temperatura sofria algumas variações. Por último, um segundo questionário com três perguntas relacionadas às experiências foi aplicado, a fim de que pudéssemos avaliar o quanto foi aprendido pelos alunos sobre o comportamento térmico dos gases, e se entenderam todas as

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ações por nós feitas. Para realizar um trabalho mais completo foi levado em conta o comportamento dos alunos durante as aplicações, que serão mostrados nos resultados, incluindo também toda e qualquer observação relativa realizada pelos bolsistas dentro das salas de aula. Algumas imagens capturadas durante as aulas experimentais serão mostradas brevemente.

Antes de ser entregue o primeiro questionário foi enfatizado o fato deles não precisarem ter receio ao escrever, e colocarem o que 'achavam' ser a resposta certa. Não foi respondido aos alunos se a questão estava certa ou errada, apenas foi mediado o aprendizado, levando-os ao raciocínio.

Se o objetivo da Ciência é tornar possível que os estudantes tenham uma melhor compreensão sobre a natureza da mesma, é necessário que as atividades experimentais estejam presentes no ideário pedagógico do professor, como estratégias que proporcionem atividades interativas portadoras de um diálogo didático, promovendo a mediação entre o conhecimento espontâneo e o conhecimento científico. (ALVES FILHO, 2000)

Baseando-se nas dúvidas e nos erros mais comuns entre os alunos, escolhemos quatro experimentos práticos para serem realizados em sala de aula. Os experimentos podem ser encontrados no site 'Manual do Mundo', feito por um jornalista. Foram utilizadas velas, bexigas, ovos cozidos e garrafas pets fornecidos pelos próprios bolsistas, e outros materiais disponibilizados pela escola, todos conseguidos facilmente.

A possibilidade de participar de atividades nas quais os estudantes manipulem, explorem, interajam, com materiais concretos, ao invés de somente se dedicar a aulas expositivas e leituras de textos, é essencial para o desenvolvimento e o aprendizado. (SCHROEDER, 2007).

Quando o aluno presencia e participa de um experimento, ele consegue visualizar melhor o que foi passado verbalmente, escrito em um quadro pelo professor ou lido em um livro, aumentando assim sua capacidade de entender o que o foi ensinado e de relacionar as fórmulas e definições com o que acontece a sua volta.

A atividade de demonstração experimental em sala de aula, particularmente quando relacionada a conteúdos de Física, apesar de fundamentar-se em conceitos científicos, formais e abstratos, tem por singularidade própria a ênfase no elemento real, no que é diretamente observável e, sobretudo, na possibilidade de simular no microcosmo formal da sala de aula a realidade informal vivida no mundo exterior. (GASPAR E MONTEIRO, 2005, p. 232).

Os experimentos realizados foram:

- · 'Ovo na garrafa' (Imagem 01): Colocar um ovo cozido dentro de uma garrafa com bocal menor que o diâmetro do ovo.
- · 'A vela que levita a água' (Imagem 02): Fazer a água contida em um prato 'subir' dentro de uma garrafa com bocal para baixo e uma vela acesa dentro.
- · 'Como encher uma bexiga sem assoprar' (Imagem 03): Fazer uma bexiga encher dentro de uma garrafa usufruindo da diferença entre pressão interna e pressão atmosférica.
- · 'Nuvem na garrafa' (Imagem 04): Fazer uma nuvem dentro da garrafa.

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Imagem 01. Primeiro experimento realizado: 'Ovo na garrafa'.

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Imagem 03. Experimento com a bexiga enchendo para dentro da garrafa.

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Imagem 02. Preparativos para o experimento 'A vela que levita a água'.Imagem 04. Um bolsista realizando o experimento 'Nuvem na garrafa' com uma aluna.

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Podemos perceber que essa escola é uma das várias escolas públicas brasileiras atingidas pela falta de estrutura, não tendo, por exemplo, laboratórios de Física para realização de experimentos com os alunos em um ambiente adequado, o que dificultou um pouco a realização dos mesmos. Porém todos os experimentos foram feitos de modo seguro, alguns mais de uma vez para melhor visualização dos alunos, e outros com algum participante.

## Resultados

Enquanto eles respondiam ao primeiro questionário, fizemos uma observação comportamental de todos, e percebemos os seguintes fatos:

- · Insegurança. Muitos deles tinham medo de falar ou escrever o que achavam. Alguns pediram para consultar o caderno para saber se estavam certos ou não;
- · Problemas de interpretação das questões;

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- · Desinteresse da maioria em participar da aula, ou seja, poucos demonstraram interesse ao responder o questionário ou saber o contexto de cada questão; Alguns queriam que disséssemos qual era a resposta certa apenas para fazer e ganhar os pontos propostos pelo professor;
- · Não gostavam de ter que analisar a questão e pensar para responder, queriam as respostas automaticamente;
- · Os alunos tinham muita dificuldade ao transcrever suas ideias para o papel;
- · Muitos deles veem o Instituto Federal como algo inalcançável, e que seria muito difícil passar no processo seletivo.

Analisando os questionários respondidos, percebemos que os alunos não tinham um conhecimento muito amplo sobre o comportamento térmico dos gases, mesmo o professor tendo ministrado uma parte inicial da matéria. Em cada turma pelo menos um grupo não teve interesse em responder ao questionário, escrevendo coisas aleatórias e algumas sem nexo. Identificamos também que muitos deles achavam que gás era um elemento químico e confundiam pressão atmosférica com gravidade.

Ao fazermos os experimentos, conseguimos prender a atenção dos alunos, ou seja, teve pouca conversa paralela ou distração, e fazer com que ficassem interessados no que estavam vendo, o que foi um ponto muito importante para o nosso projeto. As perguntas do primeiro questionário e as dúvidas que os alunos tiveram foram todas respondidas durante a aula experimental. Todos gostaram das experiências e de descobrirem o porquê cada coisa acontecia, ou seja, de adquirir conhecimento sobre a matéria. Um erro que cometemos inicialmente foi juntar duas turmas na mesma sala, pois o número maior de alunos causou certa dificuldade para seguirmos com nosso plano de realizar os experimentos e depois explicá-los. Também tivemos dificuldades com a falta de estrutura da escola. Uma das salas não tinha, por exemplo, energia para esquentar a água com um ebulidor.

- O último questionário foi aplicado da mesma forma que o primeiro (separando os alunos de cada turma em grupos para discutirem entre si). As perguntas foram:
- · Pergunta 01: O que acontece para a bexiga parar de encher?
- · Pergunta 02: O ovo é empurrado ou puxado para dentro da garrafa? Qual fenômeno é responsável pela entrada do ovo? Por que isso acontece?
- · Pergunta 03: Por que ao apertarmos a garrafa, a névoa desaparece?

Após analisá-los detalhadamente, verificamos que a maioria dos alunos reagiu beneficamente aos experimentos, respondendo as perguntas de uma maneira mais científica. A maioria dos alunos mostrou o que aprenderam e, principalmente, que absorveram algo da aula experimental. Mesmo assim, não podemos descartar o fato de alguns alunos continuarem desinteressados pela Física, por não terem uma afinidade com a área de exatas, ou pelo simples fato de não terem algum certo tipo de interesse em aprender.

Percebemos também dois pontos que precisam ser analisados. Os alunos mantêm-se muito presos ao horário de início e término das aulas (Em uma das aulas realizadas, mesmo não tendo terminado dentro do horário normal, assim que o sinal tocou os alunos automaticamente levantaram para irem embora). O outro ponto

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seria o uso de celulares durante as aulas, que é muito frequente, ainda que exista uma lei proibindo. Esses casos ocorrem em outras escolas e acabam dificultando a ação dos professores ao ministrarem suas aulas.

## Considerações Finais e Conclusões

Pela observação dos aspectos mencionados foi um grande desafio trabalhar com as turmas do segundo ano do ensino médio da instituição 'EEEFM João Crisóstomo Beleza', principalmente por ter sido a primeira vez de todos os componentes do grupo em uma sala de aula, sem um professor, tornando difícil o controle da turma. Quando analisamos o primeiro questionário aplicado, percebemos que a maioria dos alunos se mostrava apática diante dos questionários, revelando indícios de desinteresse, deixando de responder as questões por não terem a mínima ideia do que escrever. Ao explicarmos as questões e os experimentos os alunos ficaram surpresos por notarem que a matéria ensinada em sala de aula se fazia presente no seu cotidiano, respondendo as questões propostas de acordo com situações do seu dia a dia. Ao longo da aula experimental o avanço dos alunos era claramente perceptível, os experimentos realmente ajudaram os alunos a terem um avanço no aprendizado. Houve um determinado momento que eles interagiam e conseguiam associar a matéria sobre comportamento térmico dos gases com as explicações do que ocorria no experimento. No segundo questionário vimos uma leve mudança no nível das respostas. Contudo, as experiências não foi algo tão diferencial no ensino como esperávamos. Concluímos que o esforço dos alunos é essencial, e mais importante que qualquer método lúdico. A experiência ajuda substancialmente, pois possibilita ao aluno fazer a relação entre a disciplina e o mundo real de forma clara, mas o interesse do mesmo em querer aprender é essencial e determinante para o entendimento da matéria.

Apesar de todos os obstáculos por nós encontrados, nada impediu uma boa apresentação nas turmas e uma reação positiva dos alunos à inserção do PIBID na escola. Alguns deles agradeceram nossa presença pelo fato do nosso projeto ter ajudado na realização de provas feitas posteriormente, e pediram que voltássemos com novos experimentos. Por esse fato, continuaremos trabalhando com as turmas em novos assuntos, e assim seguindo com o nosso objetivo principal de tornar a Física no ensino médio uma matéria mais interessante e contextualizada.

## Referências

ALVES FILHO, J.P. Atividades experimentais: do método à prática construtiva. Tese. (Doutorado em educação) - Centro de Ciências da Educação, Florianópolis, SC. 2000.

BULGRAEN, Vanessa C. O papel do professor e sua mediação nos processos de elaboração do conhecimento. Conteúdo , Capivari, v.1, n.4, ago./dez. 2010.

GASPAR, Alberto; MONTEIRO, Isabel Cristina de Castro. Atividades experimentais de demonstrações em sala de aula: Uma análise segundo o referencial da teoria de Vygotsky. Investigação em Ensino de Ciências , Rio Grande do Sul, v. 10, n. 2, p. 227-254, 2005.

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LABURÚ, C.E. Fundamentos para um experimento cativante - Departamento de Física Universidade Estadual de Londrina; Londrina PR. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v. 23, n. 3, p. 382-404, dez. 2006.

SCHROEDER, Carlos . A Importância da Física nas quatro primeiras séries do ensino fundamental. Revista Brasileira de Ensino de Física . Vol. 29, n. 1. 2007.

THENÓRIO, Iberê. Manual do Mundo . Disponível em: &lt;http://www.manualdomundo.com.br&gt; Acesso em 09 de julho de 2014.

VILLANI, Carlos Eduardo Porto; NASCIMENTO, Silvania Sousa. A Argumentação e o Ensino de Ciências: Uma Atividade Experimental no Laboratório Didático de Física do Ensino Médio. Investigação em Ensino de Ciências , Rio Grande do Sul, v. 8, n. 3, p.187-209, 2003.

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