A utilização de recursos tecnlógicos na elaboração de uma sequência didática de circuitos elétricos.

## A utilização de recursos tecnlógicos na elaboração de uma sequência didática de circuitos elétricos.

## Arthur Alexandre Magalhães 1

1 Serviço Social da Indústria/ Centro Educacional 210, magalhaesarthur@yahoo.com.br

## Resumo

O presente trabalho apresenta uma proposta de uma sequência didática relacionada ao tema eletricidade para estudantes do 3º ano do Ensino Médio da rede SESI de Ensino na cidade de Itapira (SP). A metodologia empregada foi a metodologia investigativa, pois a abordagem proporciona uma maior interação entre os pares, favorecendo a troca de conhecimento. Foram utilizados um pré-teste, no google forms, para verificação dos conhecimentos prévios; conteúdos digitais, utilizando um objeto educacional digital (OED) do repositório do Phet, denominado Kit de Circuito Elétrico (DC), para analisar qualitativamente as características de circuitos elétricos em série, paralelo e mista; um pósteste para sistematização do conhecimento e uma avaliação final. Durante a aplicação da mesma pode-se perceber uma motivação dos estudantes para realização das atividades. Conclui-se que mesmo ocorrendo alguns imprevistos devido a utilização das tecnologias de informação e comunicação (TIC's) a maioria dos estudantes conseguiu atingir os objetivos desse trabalho.

Palavras-chave : Circuitos elétricos, Objetos Educacionais Digitais e Metodologia Investigativa

## Introdução

Os estudantes, na atualidade, vivem um conflito com duas realidades opostas. De um lado tem-se um cotidiano totalmente interativo, dinâmico, onde o jovem se comunica, seja, através de redes sociais, ou interagem instantaneamente com diversos colegas através de jogos virtuais realizados em equipes. E em alguns casos, seus parceiros de jogos se encontram a grandes distâncias ou até mesmo em outros países. Do outro lado, a realidade da sala de aula, local onde o estudante, na maioria das vezes, presencia uma rotina de aula expositiva com pequena participação no processo de ensino e aprendizagem. Cabe ao professor, proporcionar uma diversificação de estratégia de ensino, pois deve-se buscar um equilíbrio entre essas realidades. Vale ressaltar, que não se deve priorizar o dinamismo no ambiente escolar, pelo simples fato de tornar a aula mais 'divertida'. Nem descartar todo um processo de ensino tradicional que tem sua eficácia ao longo da história educacional.

Para auxiliar o docente na diversificação da estratégia de ensino e ainda aproximar-se da realidade vivenciada pelos estudantes as Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC's) são ferramentas educacionais de grande importância. Segundo os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN):

'A escola não pode ficar alheia ao universo informatizado se quiser, de fato, integrar o estudante ao mundo que o circunda, permitindo que ele seja um indivíduo autônomo, dotado de competências flexíveis e apto a

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enfrentar as rápidas mudanças que a tecnologia vem impondo à contemporaneidade (BRASIL, 2002, p. 229230)'.

Sendo assim, este trabalho utilizou Objetos Educacionais Digitais (OED's), ou seja, recursos digitais como: simuladores, áudios e vídeos que apoiam à aprendizagem e facilitam a compreensão de mundo. Elaborou-se uma sequência didática de conceitos básicos de Eletricidade no Ensino Médio. O objetivo específico é a verificação do avanço conceitual dos estudantes relacionados a distinção entre circuitos em série e paralelo, relacionando a diferença de potencial, corrente elétrica e potência elétrica no circuito elétrico.

Para elaboração da sequência didática embasou-se na metodologia investigativa. Segundo Zômpero e Laburú (2011), uma proposta investigativa deve conter: um problema a ser analisado; a emissão de hipóteses; um planejamento para a realização do processo investigativo, visando à obtenção de novas informações; a interpretação dessas novas informações e a posterior comunicação das mesmas.

A partir das observações citadas acima, apresentaremos uma sequência didática aplicada aos estudantes do ensino médio relacionada ao tema Eletricidade. A proposta utilizará um OED de circuito elétrico de um repositório denominado Phet . 1 O intuito da utilização deste recurso é de facilitar, dinamizar o processo de ensino e aprendizagem e obter subsídios para verificação dos avanços conceituais dos estudantes em circuitos elétricos.

## Descrição do trabalho desenvolvido

A rede SESI 2 de ensino tem uma proposta curricular para o estado de São Paulo onde o docente deve abordar algumas expectativas de ensino e aprendizagem específicas para cada série e disciplina do ensino médio. A expectativa abordada neste trabalho refere-se ao 3º ano do Ensino Médio e tem objetivo de: relacionar corrente elétrica, diferença de potencial elétrico e resistência em circuitos elétricos simples - com associações de resistores em série, em paralelo e mista, enfatizando a distribuição da energia (e potência) em seus elementos.

Antes de iniciar a sequência didática optou-se por fazer uma pesquisa sobre o conhecimento dos estudantes em relação ao tema circuito elétrico, pois parte dos estudantes fazem cursos técnicos na rede Senai , Etec , Senac entre outros. A 3 4 5 pesquisa foi elaborada utilizando a ferramenta google forms 6 e dentro dos questionamentos foi verificado quantos estudantes faziam cursos técnicos. Também se averiguou a utilização de aulas práticas no laboratório e se utilizaram softwares para análise circuitos elétricos. Após verificação de quantos estudantes tinham

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conhecimento do tema, optou-se por utilizar a metodologia investigativa, pois a troca de informações entre os pares proporcionaria uma socialização dos conhecimentos existentes.

Para elaboração da sequência didática foram utilizados um pré-teste, um conteúdo digital para formalização do conhecimento, uma lista de exercícios para sistematização do conhecimento e uma avaliação para verificação da aprendizagem. A atividade programada utilizou 9 aulas de 50 minutos. Em relação ao pré-teste, utilizou-se o google forms, e foram selecionadas 10 questões retiradas de vestibulares e do livro Peer Instruction de Eric Mazur (1996). As questões têm objetivo de verificar se o estudante tem conhecimento sobre como montar um circuito elétrico, como gerar corrente elétrica, analisar características de circuitos de lâmpadas em série, paralela e mista. Já o conteúdo digital, é uma união entre um OED e uma atividade orientadora (ARANTES, MIRANDA e STUDART,2010), neste caso, utilizou-se o software Kit de Circuito Elétrico (DC) e o roteiro aborda os 7 mesmos objetivos do pré-teste. Para a sistematização do conhecimento elaborou-se uma lista de exercícios utilizando o google forms, também foram retiradas outras questões das mesmas fontes do pré-teste e os estudantes, em caso de dúvidas, podem utilizar o software do Phet. Finalizando a sequência didática os estudantes fizeram uma avaliação individual sem consulta, as questões são de múltipla escolha e também foram elaboradas no google forms.

## Metodologia

O campo deste trabalho foi realizado na cidade de Itapira (SP), na escola da rede SESI de ensino, no mês de Agosto de 2016. O centro educacional, possui ensino fundamental e ensino médio. Sendo que o ensino fundamental I é integral, ensino fundamental II e ensino médio é parcial. A unidade possui em média 400 estudantes que geralmente tem seus pais vinculados a indústria. No seu espaço físico, constam de 12 salas de aula com capacidade para 32 alunos, nelas se encontram Tv, dvd, projetor e algumas lousas digitais. Existe um laboratório de Física, outro de Biologia/Química, um laboratório para atividades do Lego, laboratório de Informática (LIE ) para 36 alunos, um carrinho denominado de LIM 8 9 ,com 33 notebooks para deslocar até as salas, biblioteca, quadras esportivas e um refeitório para 250 pessoas.

Os sujeitos da pesquisa são os estudantes do 3º Ensino Médio, período matutino. Na turma tem-se 32 estudantes e são ministradas 3 aulas semanais, sendo duas na quinta-feira e uma na sexta-feira.

Na primeira aula antes de dirigir os estudantes à sala de informática conversou-se sobre o início do semestre. Proporcionou-se um momento de discussão onde foi apresentada uma proposta de uma sequência didática sobre o tema circuito elétrico. Em relação aos estudantes, não existiram reclamações ou contestações, mesmo sabendo que a abordagem ao tema seria qualitativa e não

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quantitativa. No início da atividade programada, na segunda aula, utilizou-se a ferramenta google forms, onde aplicou-se uma pesquisa sobre a experiência dos estudantes em relação ao tema circuitos elétricos. Em um segundo momento, aplicou-se outro formulário denominado, Pré-teste sobre circuitos elétricos. Foram apresentadas 10 questões relacionadas a conhecimentos qualitativos referente a circuito elétricos. As questões tinham objetivo de verificar se os estudantes tinham conhecimentos prévios sobre: quais condições básicas para produção de corrente elétrica; diferença entre circuitos em série e paralelo; e aumento ou redução de diferença de potencial proporcionando alteração de corrente elétrica e potência elétrica. Neste dia, verificaram-se nove faltas de estudantes, e estes responderam as atividades em outro momento fora do horário de aula.

A terceira aula foi programada para realizar um teste com uma nova tecnologia que chegou na unidade. São 33 notebooks que são levados diretamente para a sala de aula com acesso à internet. A aula teria dois objetivos: o primeiro era iniciar a apresentação de uma atividade orientadora onde os estudantes iriam utilizar um simulador do Phet denominado, Kit de construção de circuito, para formalizar os conceitos de associação de lâmpadas em série, paralelo e mistos. O segundo objetivo era verificar se os notebooks funcionariam adequadamente para acessar a internet e utilizar a ferramenta google forms, pois a última atividade será uma avaliação individual utilizando esta ferramenta. A tentativa de utilizar os notebooks não foi viável, pois a transmissão de dados estava comprometida devido a utilização simultânea dos computadores que se encontravam no laboratório de informática (LIE). Em razão das dificuldades enfrentadas não foi possível iniciar a atividade programada.

Iniciou-se a quarta e quinta aula indo diretamente para o LIE, não existiram faltas e todos os estudantes já haviam respondido todo o pré-teste. Os estudantes receberam o roteiro da atividade da semana passada e a realizaram em duplas. Durante a aplicação percebeu-se o envolvimento de todos na execução da mesma, mas a estimativa era que a conclusão ocorresse em pouco mais de uma aula e o tempo restante seria para se discutir sobre os objetivos de cada montagem do circuito. Infelizmente algumas duplas concluíram a atividade no final da segunda aula, portanto não foi possível a discussão dos conceitos de circuitos em série, paralelo e mistos. Iniciou-se a sexta aula na classe, utilizando-se a lousa digital para discutirmos os conceitos trabalhados no roteiro anterior. Neste caso, foram questionadas cada montagem dos circuitos apresentados, para então formalizar-se as características de cada tipo de associação. Durante discussão buscou-se questionar os estudantes que não fazem cursos relacionados ao tema e pode-se perceber que o objetivo da atividade foi atingido satisfatoriamente. Na sétima e oitava aula, os estudantes foram levados ao LIE para sistematizar os conceitos apresentados anteriormente. Neste caso, receberam uma lista de 10 exercícios de vestibulares e foram orientados a respondê-las, utilizando o software do Phet. A atividade foi elaborada no google forms e foi realizada individualmente, porém poderiam discutir as questões com os colegas ao lado. A aula foi suficiente para sua conclusão e ao seu final foram feitas as discussões de cada uma delas, onde novamente discutiu-se todos os conceitos do objetivo deste trabalho. No final, os estudantes foram avisados que na aula seguinte iriam fazer uma avaliação nos

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mesmos moldes das atividades apresentadas. Na última aula a avaliação tinha como proposta a utilização do LIM, mas devido a testes feitos anteriormente, não foi possível a execução da mesma, pois a avaliação elaborada no google forms devia ter acesso à internet e os 33 notebooks não conseguem transmitir esta quantidade de informação ao mesmo tempo. Sendo assim, a classe foi dividida em duas turmas de 16 estudantes, onde um grupo ficou com a auxiliar docente e o outro realizou a avaliação. Antes das turmas iniciarem, foram orientados a realizarem a avaliação individualmente e sem consulta. Todos os estudantes são impedidos de utilizar a internet para obter as respostas e são fiscalizados por um software de acompanhamento em rede. Em relação a execução da prova, não houve imprevistos.

Vale destacar que este trabalho se utilizou da observação direcionada e, portanto, será uma das maneiras de colher dados para pesquisa. O trabalho tem o intuito de observar e investigar sobre os avanços conceituais do conteúdo de circuito elétrico. Fez-se o uso de diário de bordo contendo dados e percepções de todo o processo de pesquisa, além de registros fotográficos das atividades. Servirão como base de análise: os conteúdos digitais que possuem questões pré-teste que tem a incumbência de servir como ponto de partida para introdução dos objetos educacionais digitais (OEDs) e as atividades pós-teste que tem finalidade de investigar o processo de aprendizagem dos estudantes.

## Resultados e Conclusões

Ao utilizar recursos tecnológicos no processo de ensino e aprendizagem ocorreram imprevistos, mas as atividades propostas foram realizadas dentro do cronograma estipulado inicialmente.

Em relação aos dados iniciais da pesquisa realizada antes da aplicação desta sequência didática, verificou-se que 22 estudantes não fizeram cursos técnicos de forma concomitante com o ensino médio e os outros 10 estudantes estavam cursando ETEC, Senai, Sesc ou curso de robótica no SESI. Com estas informações em mãos, optou-se por elaborar as atividades de forma interativa e investigativa, pois a heterogeneidade da turma proporciona uma troca de experiência muito interessante, podendo resultar na aprendizagem efetiva dos estudantes. Com aplicação do pré-teste, verificou-se que os estudantes reconhecem o que é um gerador elétrico e que para a existência de uma corrente elétrica deve existir uma tensão elétrica e condutores. Também se constata que apesar de reconhecerem a importância de uma tensão elétrica na produção de corrente não conseguem definir o conceito de diferença de potencial. Muitos estudantes ressaltaram sobre a possibilidade de queima ou má funcionalidade dos aparelhos se utilizá-lo de forma incorreta. Já no que se refere a associação de lâmpadas percebese que conseguem identificar circuitos simples de associação em série e paralelo, porém, como já esperado, os estudantes que não fizeram nenhum curso técnico não definem corretamente as características específicas de cada circuito.

Em relação ao conteúdo digital aplicado no LIE, este foi realizado de forma muito eficiente. Ao verificar as atividades resolvidas pelos estudantes e após discussão em sala de aula, percebe-se que os objetivos de definição de curto

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## XXII Simpósio Nacional de Ensino de Física - SNEF 2017

circuito, associação de lâmpadas série, paralelo e mista foram atingidos. Veja alguns questionamentos dessa lista de exercícios:

Questão de número 2: O circuito abaixo é composto por duas lâmpadas idênticas com o mesmo brilho e uma única bateria de 12 V. Quando a chave é fechada, o brilho da lâmpada A

Figura1: Exercício de lista

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- a. aumenta.
- b. mantém-se inalterado.
- c. diminui.
- d. nenhum das respostas citadas acima
- 4) As lâmpadas no circuito são idênticas. Quando a chave é fechada,

Figura 2: Exercício de lista

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- a. ambas apagam.
- b. a intensidade da lâmpada A aumenta.
- c. a intensidade da lâmpada A diminui.
- d. a intensidade da lâmpada B aumenta.
- e. a intensidade da lâmpada B diminui.
- f. ocorre alguma combinação de a-e.
- g. nada muda.

Questão de número 6: As três lâmpadas no circuito têm a mesma resistência. Dado que o brilho é proporcional à potência dissipada, o brilho das lâmpadas B e C, em comparação com o brilho da lâmpada A, é

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## XXII Simpósio Nacional de Ensino de Física - SNEF 2017

Ao analisar essas duas questões verificou-se que todos os estudantes a acertaram. Acredita-se que a utilização do kit de circuito elétrico do Phet facilitou a identificação da resposta correta, mas após a finalização da atividade ocorreu uma discussão sobre cada questão e ao questionar alguns estudantes sobre qual alternativa havia assinalado a resposta foi efetiva e embasada teoricamente.

Na última atividade proposta, a avaliação individual, utilizou-se questões similares para análise da aprendizagem ocorrida. Veja algumas perguntas que foram utilizadas:

Figura 4: Primeira questão da avaliação e porcentagem de acertos da questão

Figura 4: Avaliação Individual

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Questão de número 5: Aninha ligou três lâmpadas idênticas à rede elétrica de sua casa, como mostrado nesta figura:

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Seja V(P) a diferença de potencial e i(P) a corrente na lâmpada P. Na lâmpada Q, essas grandezas são, respectivamente, V(Q) e i(Q).Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que *

(A) V(P) &gt; V(Q) e i(P) = i(Q).

(B) V(P) &lt; V(Q) e i(P) = i(Q).

- (C) V(P) &lt; V(Q) e i(P) &gt; i(Q).
- (D) V(P) &gt; V(Q) e i(P) &gt; i(Q).

Na questão de número 1, percebe-se que a maioria dos estudantes assinalou a resposta correta e 31,3% responderam a alternativa D. A segunda resposta mais assinalada deve ter sido considerada correta, por alguns estudantes,

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pois devem ter relacionado ao conceito de resistência equivalente da associação, conteúdo abordado nos cursos técnico em que frequentaram. Na quinta questão 46,9% assinalaram a resposta correta (Letra D), e 40,6% responderam a alternativa A, pode-se perceber que praticamente a totalidade reconhece que na associação mista tem-se características em série e paralelo, mas alguns estudantes podem ter confundido com a corrente em série da lâmpada Q e a outra lâmpada sem nomenclatura.

Em relação a avaliação, de uma forma geral, a média da classe foi de 54,83%. Sendo que 22 estudantes conseguiram atingir uma nota maior que 50% e 10 ficaram abaixo. Destes com notas inferiores a cinquenta por cento, obteve-se 5 estudantes com nota de 45%. De uma certa forma, em um contexto geral, a atividade atingiu parcialmente seus objetivos, pois a maioria dos estudantes conseguiu obter uma nota satisfatória. Mas vale salientar que o processo de recuperação ainda não foi realizado até o momento do envio deste trabalho, portanto serão realizadas discussões sobre as questões, fazendo com que os estudantes façam a análise do erro e assim estejam aptos a realizarem uma outra atividade avaliativa.

A sequência didática apresentada neste trabalho preocupou-se em analisar qualitativamente os circuitos elétricos, pois em diversos trabalhos acadêmicos verificasse que muitos estudantes conseguem calcular corrente, tensão e potência elétrica de circuitos muito complicados, mas quando apresenta-se uma questão simples de curto circuito ou de intensidade luminosa de lâmpadas em circuitos mistos verifica-se um grande índice de erro. Mesmo obtendo um resultado parcialmente satisfatório, tem-se que ressaltar a motivação dos estudantes nas atividades propostas. Pode-se salientar dois momentos distintos em sala aula que comprovem tal motivação: Uma aluna, ao utilizar o Kit Circuito Elétrico do Phet, questiona se seria possível utilizar o simulador em sua casa, pois ela achou muito 'legal' e outra estudante perguntou se poderia ajudar os colegas que estavam com dificuldades. Portanto, através da metodologia adotada verificou-se que os estudantes participaram ativamente procurando compreender, discutir e analisar os conceitos apresentados. Sendo assim, uma metodologia adequada associada a utilização das TIC's é uma forma importante de diversificação de estratégia de ensino.

## Referências

BRASIL. Ministério da Educação, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Linguagens, códigos e suas tecnologias: orientações educacionais complementares aos parâmetros curriculares nacionais - PCNS+. Brasília: 2002.

ZÔMPERO, Andreia Freitas; LABURÚ, Carlos Eduardo. ATIVIDADES INVESTIGATIVAS NO ENSINO DE CIÊNCIAS: ASPECTOS HISTÓRICOS E DIFERENTES ABORDAGENS. Revista Ensaio , Belo Horizonte, v. 03, n. 13, p.67-80, dez. 2011. Quadrimestral.

ARANTES, R. A.; MIRANDA, S. M.; STUDART, N. Objetos de aprendizagem no ensino de física: usando simulações do PhET. Física na Escola, 11, n. 1, 27-31,2010.

MAZUR, Eric. Conceptual Exam Questions. In: MAZUR, Eric. Peer Instruction: A user's manual. New Jersey: Editora Prentice Hall do Brasil, Ltda., 1996. p. 202-208.

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