A EXPERIÊNCIA COM UM PROJETO DE EDUCAÇÃO AMBIENTAL NAS AULAS DE FÍSICA DO 3º ANO DO ENSINO MÉDIO

## A EXPERIÊNCIA COM UM PROJETO DE EDUCAÇÃO AMBIENTAL NAS AULAS DE FÍSICA DO 3º ANO DO ENSINO MÉDIO

## Rodrigo Raposo da Silva 1

1 Instituto Federal de Alagoas/Departamento/rodrigocgm28@gmail.com

## Resumo

O referido trabalho trata-se, de um projeto de pesquisa em Educação Ambiental, em uma abordagem CTSA no Ensino de Física, que foi realizado durante as aulas de física do 3º ano F da Escola Estadual Monsenhor Manuel Vieira, no ano letivo de 2013. O trabalho descreve as etapas de aplicação deste projeto de pesquisa na turma do 3ºF, no qual os alunos realizaram pesquisas, direcionadas para o estudo de sistemas, capazes de converter a energia solar em outras formas de energia e que tivessem aplicações em uma residência, como fornos, aquecedores solares e painéis solares. Foi proposto aos alunos, que criassem tais aparelhos, utilizando a reciclagem e os materiais de baixo custo. Entre as principais ações do projeto, destacamos o uso e manipulação de pequenos painéis solares e medidores de energia, o desenvolvimento de miniprojetos com materiais reciclados e a construção de uma maquete, simulando uma casa sustentável. Com a aplicação desta rotina de trabalho, procurou-se investigar a partir de dados qualitativos colhidos através da aplicação de questionário, se o projeto de pesquisa em Educação Ambiental aplicado no 3ºF constituiu-se em uma proposta didática válida para o desenvolvimento dos conteúdos de Física naquela turma, oferecendo informações relevantes para a realização de propostas didáticas.

Palavras-chave : Educação Ambiental; Ensino de Física; Trabalho com Projetos; Energia Fotovoltaica.

## Introdução

No Brasil, o Ensino Médio passa, nos últimos anos, por reformulações que pretendem torná-lo mais significativo para os jovens, ajudando-os a enfrentar os desafios que são impostos pela sociedade atual.

Essas reformulações no ensino estão previstas nas orientações contidas nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNS) e entre elas, destaca-se a estruturação de um currículo, baseado em competências e habilidades que devem ser adquiridas pelos alunos ao fim do Ensino Médio. Em relação ao Ensino de Ciências, observase, nas orientações dos Parâmetros Curriculares, a necessidade de rompimento com modelos tradicionais de ensino, que baseados em simples processos de transmissão e reprodução de informações, reforçam o conceito de uma Ciência neutra e desinteressante.

Aliado aos métodos de ensino tradicionais, existem problemas no cotidiano das escolas que interferem diretamente nas possibilidades de renovação do ensino. Um currículo inflexível, o déficit de carga horária nas disciplinas do eixo tecnológico, a falta de incentivo à profissão docente e a estrutura precária das escolas, são alguns dos desafios que precisam ser superados.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Uma das maneiras de enfrentar estes desafios é a utilização de propostas didáticas que valorizem o método ativo no processo de ensino-aprendizagem, das quais destacam-se os projetos de pesquisa.

Os projetos de pesquisa são propostas didáticas que exploram diferentes aspectos na sala de aula, como a pesquisa, o trabalho coletivo, a interdisciplinaridade e a cidadania, contemplando de maneira mais assídua, as competências e habilidades previstas nos PCNS. Martins (2001) se refere a esses projetos como uma maneira de tratar o conhecimento dentro de uma visão globalizante de saberes e, segundo o autor, são numerosas as escolas que já adotam essa forma de organizar seus currículos.

Entre as linhas de ação que podem ser utilizadas na produção dos projetos em sala de aula, temos a Educação Ambiental, prevista nos PCNS como tema transversal no Ensino fundamental e pelo artigo 2 , da lei n 9796 (BRASIL, 1999), o o como um componente essencial e que deve estar presente de forma articulada, em todos os níveis e modalidades de ensino.

No Ensino de Física, a temática ambiental pode seguir a proposta de projetos de pesquisa, em uma abordagem CTSA (Ciência, Tecnologia, Sociedade e Meio Ambiente). Na abordagem CTSA, a Física é compreendida em um contexto mais amplo e complexo, onde podem ser debatidos os problemas causados pelo desenvolvimento científico e tecnológico, como também, possíveis soluções, obtidas a partir da aplicação de estudos e pesquisas que tentem diminuir, os impactos casados pelos meios produtivos humanos sobre o meio ambiente natural.

É Nesse contexto, que foi aplicada à metodologia dos projetos descrita por Martins (2001) para a produção de atividades em sala de aula, na turma do 3º ano do Ensino Médio, pertencente Escola Estadual Monsenhor Manuel Vieira, durante o ano letivo de 2013. A referida escola está situada no Município de Patos, cidade da Paraíba que se caracteriza pelas altas taxas de incidência solar.

A descrição das atividades com os projetos e os resultados metodológicos, obtidos a partir da aplicação de questionários na turma piloto, são apresentados neste trabalho, e servem como fonte para a reflexão sobre a produção de atividades práticas nas escolas públicas, em que devemos observar a escassez de recurso e o pouco tempo que o professor dispõe para planejar suas atividades.

Pontos importantes do trabalho didático, como o tempo de execução das atividades, a qualidade e quantidade de materiais reciclados usados e a satisfação dos alunos com os projetos, os quais foram desenvolvidos em uma metodologia aberta também são discutidos no trabalho. Todas estas informações reunidas são usadas como fonte para a produção de roteiros de atividades práticas que procurem tornar o conteúdo de Física mais significativo e aperfeiçoar o tempo de execução das atividades.

## Metodologia

As atividades do projeto foram iniciadas no dia 10 de maio de 2013 com a ministração de duas aulas (90 min) sobre o tema energias renováveis. Com o intuito de sensibilizar a turma para a necessidade do uso das energias renováveis, como alternativa para a diminuição dos níveis de poluição do meio ambiente e a melhoria de vida do homem, foi exibido um vídeo intitulado Energias renováveis: um mundo

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

melhor . Em seguida, usando as imagens veiculadas pelo vídeo, explorou-se sobre o tema energias renováveis , onde se buscou, a partir de uma série de questionamentos, avaliar o conhecimento prévio dos alunos e desenvolver o interesse deles pelo estudo da temática.

Após exibição do vídeo e algumas discussões em volta da temática, foi proposto aos alunos, a realização de um projeto de pesquisa, abordando o tema energias renováveis em que fosse possível aplicar os conteúdos de física do 3º ano, articulados à prática da educação ambiental e traçados os seguintes objetivos:

- 9 Ensinar os conteúdos de física previstos no currículo da 3ª série do Ensino Médio para o ano letivo de 2013 e, ao mesmo tempo, inserir novos conteúdos da Física através do desenvolvimento do tema energia solar;
- 9 Tentar globalizar os conhecimentos de física e educação ambiental no projeto de pesquisa;
- 9 Tornar as aulas mais dinâmicas com a inserção de práticas de ensino inovadoras;
- 9 Estimular a pesquisa e autonomia do aluno e a melhoria nas relações de trabalho entre os alunos e entre alunos e professor em sala de aula.

Para que os objetivos do projeto de pesquisa fossem atingidos, era preciso desenvolver um trabalho dinâmico que se distanciasse das características do ensino tradicional, usando de maneira mais eficiente os diferentes espaços da escola e que abraçasse os pressupostos da educação ambiental. Havia, também, uma preocupação por parte dos alunos, de que o projeto contemplasse questões ambientais e sociais.

Então, nesta perspectiva, surgiram no grupo, algumas sugestões para o tema do projeto. Dentre as sugestões, o mais coerente e acatado pelo grupo, foi o desenvolvimento de um modelo de produção e distribuição de energia solar para uma residência. A ideia foi construir uma maquete e utilizar minipainéis solares, produzidos com materiais de baixo custo. Além disso, outras construções, como fogões solares e sistemas de aquecimento de água, também seriam viáveis, dando uma maior abrangência ao projeto.

Para a execução do projeto, foi necessário dividir a turma em cinco equipes, em que cada uma delas ficaria responsável pela pesquisa de parte do tema e por fabricar uma parte do material prático. Mas, antes de fazerem a parte prática, deveriam mostrar as suas pesquisas na sala de aula, onde poderiam receber críticas e opiniões dos demais alunos.

Tabela 01: Distribuição dos trabalhos nas equipes

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

No mês de junho, os grupos já se encontravam estruturados e as primeiras pesquisas sobre Educação Ambiental e Energia fotovoltaica começaram a ser realizadas. As aulas semanais da disciplina foram divididas em duas partes, geralmente uma das aulas era dedicada exclusivamente ao projeto, na qual os materiais bibliográficos eram apresentados e discutidos nas reuniões de grupo e as outras duas aulas eram dedicadas ao ensino dos conteúdos de Física que compõem o currículo tradicional.

Após o recesso escolar, as pesquisas bibliográficas e as reuniões de grupo continuaram a ser realizadas, em consonância com as aulas de Física. No mês de agosto, estas pesquisas começaram a ser compartilhadas com o restante dos grupos em forma de seminários, nos quais os alunos relataram suas experiências e colheram sugestões das demais equipes.

As atividades práticas foram iniciadas no mês de setembro, usando recursos experimentais, como minipainéis solares e placas de circuito. Nessas atividades, os alunos em grupo fizeram ligações em série e paralelo de painéis solares e expondo o conjunto à luz do Sol, realizaram com o auxílio do multímetro digital, medidas de voltagem produzidas nos painéis.

Fotografia 01: Atividade com painéis solares e reuniões de grupo

<!-- image -->

Durante este mês, os alunos também realizaram debates sobre o tema educação ambiental. Temas importantes como o reaproveitamento dos materiais, forma abordados, justificando que seria importante, nos seus trabalhos, que eles pudessem utilizar materiais alternativos para construir as experiências.

No mês de novembro, os alunos começaram a apresentar as suas primeiras construções. O grupo que produziu a atividade prática mais rapidamente, foi à equipe responsável pelo forno solar. O experimento foi testado na quadra da escola e, com o auxílio de um termômetro industrial, conseguimos medir temperaturas próximas a 100º C no interior do forno.

Outros materiais que estavam sendo produzidos pelas demais equipes, foram um painel solar com leds e um minimotor para uma garagem, ambos seriam instalados na maquete. Inicialmente, planejou-se reciclar leds de placas eletrônicas para a construção do painel solar, mas, a quantidade de dispositivos retirados das placas foi insuficiente para as necessidades do projeto, tornando inviável à sua construção. A solução encontrada foi adquirir alguns leds no comércio e iniciar o

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

trabalho de soldagem. Os leds adquiridos foram colocados em uma base de papelão e tiveram os seus terminais soldados em paralelo.

Neste trabalho, os alunos precisaram adquirir a habilidade para soldar equipamentos elétricos e identificar os terminais positivo e negativo dos leds, além de realizar as medidas com voltímetro. Nesta atividade houve dificuldades quanto à prática de soldagem, necessitando que a tarefa viesse a ser refeita e, após alguns testes, verificou-se que o painel construído estava produzindo uma energia igual ou maior que os painéis do laboratório da escola.

<!-- image -->

Fotografia 02: Na esquerda temos a reciclagem de motores elétricos e na sequência à construção de uma célula fotovoltaica com leds.

Após alguns testes, conseguimos obter resultados nas medidas da voltagem, do painel construído, próximas aos valores produzidos pelos painéis do laboratório da escola. Também foi elaborado um minimotor para uma garagem construída na maquete. Os motores foram reaproveitados de equipamentos das antenas parabólicas e o desafio era conseguir fazer o motor girar em ambos os sentidos simulando o movimento de um portão de garagem.

A inversão do movimento do motor foi realizada com o uso de uma chave analógica que faz a inversão do sentido da corrente elétrica gerada por uma bateria, causando grande satisfação quanto ao resultado. No entanto, o experimento apresentou dificuldades, quanto a potência do motor potência, por ser muito pequena não era suficiente para levantar os materiais usados para simular um portão.

O aquecedor solar foi um dos experimentos mais trabalhosos. O grupo usou, como material para aquecimento da água, uma placa de pvc e tiveram bastante dificuldades para concertar vazamentos neste material. Porém, mesmo com os vazamentos, verificou-se que o equipamento funcionava adequadamente. Neste aquecedor, a placa de pvc produz o efeito termossifão no líquido.

No efeito termossifão, a água recebe o calor conduzido pela placa de pvc, e ao ser aquecida fica menos densa, deslocando-se para a parte superior do sistema de aquecimento e coletada no reservatório. Já a água mais fria (mais densa) que sai do reservatório é transferida para a parte inferior da placa, onde será reiniciado o efeito de circulação da água, devido ao efeito da radiação solar sobre a mesma.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Fotografia 03: Forno solar e montagem de aquecedor solar

<!-- image -->

Para inicias o trabalho de construção da maquete, o grupo responsável por esta parte, precisou coletar as opiniões dos outros grupos, e nas pesquisas modelos apresentados eram inviáveis por não possibilitar a observação do seu interior, algo essencial para o trabalho com as instalações elétricas.

O modelo de maquete construído possui a parte da frente aberta, tornando mais fácil o trabalho de instalação dos equipamentos elétricos e a visualização do produto final, além de proporcionar uma melhor exploração didática do material. Para simular as lâmpadas foram usados leds, que interligados em paralelo, iluminaram a maquete com a energia proveniente de quatro painéis solares, instalados no teto.

Fotografia 04: Construção da maquete e instalação dos painéis solares

<!-- image -->

Para a simulação das lâmpadas, os alunos precisaram identificar os terminais positivo e negativo dos leds, analisando a estrutura física destes componentes, onde terminal maior é o lado positivo e o terminal menor é o lado negativo. Depois de identificados os terminais, os leds foram ligados em paralelo dentro da maquete, unindo terminais iguais. Já os painéis solares foram ligados em serie, neste tipo de ligação os alunos interligaram o positivo de um dos painéis com o negativo do painel seguinte e os terminais que ficaram abertos foram conectados diretamente à sequência de leds da maquete.

Os painéis foram interligados em serie sobre a maquete e testados com voltímetro e ao seu lado foi instalado o painel produzido com materiais de baixo de custo, permitindo que os alunos comparassem a iluminação produzida pela associação de painéis industriais e pelo painel de baixo custo.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

## Resultados

Como resultado desta pesquisa, serão apresentados dados, referentes às respostas obtidas para um questionário aplicado para os 28 alunos da turma do 3º ano F. Perguntou-se especificamente sobre as vantagens e desvantagens das aulas com os projetos, os conteúdos vivenciados no projeto, os materiais usados e as concepções dos alunos sobre a natureza da atividade que, depois de categorizados tiveram seus resultados expostos em gráficos. Alguns destes resultados estão expostos em seguida.

Gráfico 01: Principais vantagens dos projetos na concepção dos alunos do 3º ano F.

<!-- image -->

Gráfico 02: Conteúdos trabalhados no projeto de pesquisa

<!-- image -->

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Gráfico 03: Características do trabalho que o representam como uma prática em Educação Ambiental.

<!-- image -->

## Referências

BRASIL, MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, SECRETARIA DA EDUCAÇÃO BÁSICA. Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio: Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: 2000.

HERNANDEZ, F. A Organização do Currículo por Projetos de Trabalho. 5ª ed. Porto Alegre: Artes Médicas, 1998.

MARTINS, J. S. O trabalho com Projetos de Pesquisa do Ensino Fundamental ao Ensino Médio. 4ª ed. Campinas: Papírus, 2001.

PEDRINI, A.G. Educação Ambiental: Reflexões e Práticas Contemporâneas , Petrópolis, RJ: Vozes, 1997.

SILVA, F.S. ; CARVALHO, L.M. A temática Ambiental e o Processo Educativo: O Ensino de Física a Partir de Temas Controversos . Revista Ciência &amp; Ensino, vol. 1, número especial, novembro de 2007.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_