VIVENCIANDO A PRÁTICA DO ENSINO DE FÍSICA COM PRODUÇÃO DE PROTÓTIPOS EÓLICOS

## VIVENCIANDO A PRÁTICA DO ENSINO DE FÍSICA COM PRODUÇÃO DE PROTÓTIPOS EÓLICOS

Gláucio Menezes de Sousa 1 , Bruno R. P. dos Santos , Frederico da Silva 2 Bicalho , Jarlesson Gama Amazonas 4 3 , Jonatan Pantoja Paschoal 5

- 1 Universidade de Santo Amaro/Acadêmico de Eng. de Produção/eng.producao.glaucio@outlook.com
- 2 Universidade Federal do Pará/ Universidade do Estado do Pará/SEDUC-PA/brpds@hotmail.com
- 3 Universidade do Estado do Pará/Departamento de Ciências Naturais/fredbicalho@uepa.br

## Resumo

Este trabalho é um relato de experiência em uma tentativa de ensinar os princípios físicos que estão relacionados com a geração de energia elétrica e de despertar o interesse pelos gnoses das Ciências da Natureza e suas Tecnologias, em especial pela Física, utilizando um protótipo de uma fazenda eólica para iluminar a maquete de uma cidade, tudo confeccionado por alunos do 3º ano do Ensino Médio e 9º ano do Ensino Fundamental de uma escola pública da periferia de Belém, no Estado do Pará, além de apresentar os Cursos de Engenharias como um opção viável e cativante para uma provável escolha profissional desses alunos, visto que a maioria deles que estão concluindo o Ensino Médio se sentem desmotivados a escolher cursos em que Matemática, Física e Química sejam a base de formação. Através do método Hands on e o sociointeracionismo de Vygotsky na confecção de um artefato tecnológico e sua apresentação em uma mostra científica como forma de difusão e popularização da ciência feita pelos estudantes da Educação Básica, ação que fortalecer a relação ensino-aprendizagem. Na verdade, é a adaptação de Tecnologia Educacional na confecção de Objetos Tecnológicos de Aprendizagem construídos pelos próprios estudantes, que ajudam a despertar neles o interesse pela disciplina Física e uma certa afinidade pelas áreas das Ciências da Natureza e suas Tecnologias, percebendo a importância que tem o conhecimento técnico e científico para toda a sociedade.

Palavras-chave : Energia Eólica, Método Mão na Massa, Feira Científica, Ensino de Física, Educação em Engenharia.

## 1. Introdução

Este Ensaio Acadêmico faz parte de um programa de extensão universitária, o Projeto Lúdico de Ciências e Engenharia (PLECE), é um relato de experiência no Ensino de Física ocorrido no ano de 2015 com alunos do 9º ano do Ensino Fundamental e 3º ano do Ensino Médio da EEEFM Professor Nagib Coelho Matni, uma escola de periferia de Belém do Pará.

Com o objetivo principal de combater o desanimo dos estudantes pelo Ensino de Física e motivá-los a uma participação mais ativa nas aulas, para gerar um ambiente adequado para se ensinar princípios e leis da Física relacionados com a produção de energia nas usinas de eletricidade, além de questões técnicas e epistemológicas das áreas ligadas às Ciências da Natureza e suas Tecnologias, foi posto em ação o PLECE. Utilizando o método 'Mão na Massa' ou método ' hands on ' - que teve origem na cidade de Chicago (EUA), fruto da produção do pesquisador Leon Lederman e de sua preocupação com o Ensino de Ciências -, os

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23 a 27 de janeiro de 2017

alunos confeccionaram uma maquete de uma cidade alimentada por energia elétrica proveniente de uma fazenda eólica, tudo feito de sucata e material reutilizado, sob a orientação de uma acadêmico de engenharia de produção e a mediação do professor de Física das turmas através do método sociointeracionista de Vygotsky; além de aplicar o método científico das engenharias, em que os próprios alunos estabeleceram as etapas problematização e levantamento de hipóteses, investigação, conclusão, registro e divulgação durante a execução do projeto.

No caso especifico deste trabalho, foi pensado e elaborado um Artefato Tecnológico de Aprendizagem (ATA) para serem trabalhados os conceitos que envolvem a produção de energia elétrica nas usinas de eletricidade, tais como: carga elétrica, força elétrica, campo elétrico, tensão elétrica, corrente elétrica, campo magnético, relação entre eletricidade e magnetismo, geradores elétricos, corrente elétrica induzida, força eletromotriz induzida, lei de indução de Faraday-Lenz. Além da multidisciplinariedade e temas transversais de implicações socioeconômicas como impactos ambientais, econômicos e sociais e todo o processo histórico da evolução das tecnológicas associadas à produção de energia elétrica.

Ao final o artefato tecnológico produzido pelos alunos foi apresentado em uma Mostra Científico Cultural de tema 'Do lúdico ao Cientifico: Brincadeiras da Física que Transformam o Mundo', aberto para toda a comunidade do bairro onde está localizada Escola Nagib. Foram expostos os outros ATA de outras áreas da Física que complementaram esta mostra. E nesta etapa do processo ensinoaprendizagem que se averiguou os ganhos reais, observando cada estudante expondo seus trabalhos de forma segura e com um certo brilhantismo, mostrando que possuíam conhecimentos acerca daquilo que falavam, e também conseguiram demonstrar esse conhecimento em questionários de verificação do nível de aprendizado.

## 2. Justificativas

A proposta do projeto surgiu através do professor orientador deste trabalho, Bruno Ricardo Pinto dos Santos, professor de Ciências da turma do 9º ano do Ensino Fundamental e professor de Física do Ensino Médio da EEEFM Professor Nagib Coelho Matni, localizada na periferia de Belém do Pará.

Recém-chegado à escola o professor se deparou com uma dura realidade, muitas mazelas sociais estavam dentro da escola, violência assaltos e o tráfico de drogas, fatores que contribuem para o desânimo de todos, além da falta de interesse dos alunos por ciência básica e as aulas de Física são algumas das dificuldades encontradas por SANTOS (2015), segundo ele:

ao longo de 18 anos de experiência na educação, temos constatado a existência elementos que dificultam muito o processo de ensino, entre eles temos: que a maioria dos alunos têm perdido o interesse pelas aulas de Física, ou mesmo por assuntos relacionados a Ciências da Natureza e suas Tecnologias, os estudantes não se interessam por ciência básica, parecem que estão desmotivados para seus estudos; as mazelas sociais como a criminalidade e o aumento da violência nas escolas, têm atingindo a todos, trazendo o desânimo; o enorme apego por tecnologia móvel, que atrapalha o andamento das aulas e aponta o desinteresse dos estudantes por seus estudos, e esse é um problema relatado por muitos professores.

Outro ponto observado por SANTOS (2015), 'é que no 9º ano do Ensino Fundamental é o primeiro contato dos estudantes com a Física e Química e que,

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caso esse primeiro contato seja traumático isso poderá criar uma barreira psicológica no aprendizado'.

Então surgiu a proposta de criar um Projeto Lúdico de Ensino de Ciências e Engenharia (PLECE), usando Tecnologia Educacional como ferramenta didática viável para motivar e despertar nos estudantes o interesse pelos conteúdos de Física, além chamar a atenção para outras áreas ligadas às Ciências da Natureza e suas Tecnologias com pequena ênfase nos cursos de Engenharias através da produção de 'brinquedos científicos' (SANTOS, 2015).

O PLECE foi desenvolvido com o auxílio de acadêmicos de Engenharia de Produção, Engenharia Ambiental e Licenciatura Plena em Ciências Naturais, neste caso os acadêmicos passaram a orientar os estudantes da rede pública na confecção de Artefatos Tecnológicos de Aprendizagem (ATA), na verdade trata-se de construir 'brinquedos científicos' confeccionados com sucata ou material de baixo custo, trabalhando dessa forma a questão da sustentabilidade e educação ambiental, valendo-se do método mão na massa e sociointeracionimo de Vygotsky, por meio de um processo dinâmico e lúdico.

Os alunos foram divididos em 6 grupos, cada um com um tema específico de dos conteúdos de Física para ser trabalhado ao longo do ano letivo. No caso específico deste trabalho foi trabalho o tema 'energia e suas transformações', com objetivo de ensinar os alunos a identificar diferentes manifestações de energia e conhecer alguns processos de transformação de energia na natureza e por meio de recursos tecnológicos, neste caso protótipos de produção de energia eólica.

Foi aplicado um teste de sondagem para todas as turmas para saber qual a percepção dos alunos sobre o tema; cerca de 42% das respostas relacionam o conceito de energia ao conceito de força, 7% relacionam a uma forma de substância, 43% relacionam com eletricidade, 6% associam com movimento e apenas 2% com a capacidade de realizar trabalho.

Posteriormente, para trabalhar especificamente o tema energia e suas transformações foi formado um grupo com onze alunos, cinco do 9º ano do Ensino Fundamental e seis do 3º ano do Ensino Médio, que responderam perguntas simples como demostrar o questionário da tabela abaixo.

Tabela 01: Respostas da entrevista coletiva

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Verifica-se que 100% dos alunos deste grupo gostam de Ciência e Tecnologia (C&T), porém 73% deles não gostam de Matemática, 55% não gostam de Física e 64% não gostam de Química; esse resultado expressa que 80% dos alunos do 9º ano deste grupo não gostam de Matemática, nem de Física e nem de Química, em relação aos alunos do 3º ano temos que 67% deles não gostam de Matemática, com 33% que não gostam de Física e 50% que não gostam de Química; e ainda tem o fato de que 100% dos alunos nunca fizeram nenhum Tipo de experimento.

Os resultados acima mostram um certo paradoxo especificamente para este grupo, pois todos dizem gostar de C&T, porém mais da metade deles não gostam das disciplinas que são as bases da Ciência e Tecnologia, com um agravamento no 9º ano do Ensino Fundamental, em que 80% dos alunos envolvidos no projeto dizem simplesmente que não gostam nem de Matemática, nem de Física e nem de Química. Talvez isso seja devido à falta de atividades práticas e experimentais que possam auxiliar para o melhor entendimento dos conteúdos ministrados em sala de aula; mas não é o objetivo deste trabalho encontra uma resposta para os resultados acima e sim o de propor um caminho seguro e didaticamente viável para modificálos para que possam apresentar números satisfatórios em favor do Ensino de Física.

Diante dos fatos supracitados, foi posto em prática um plano de ação usando tecnologia educacional como ferramenta didática viável para despertar nos estudantes o interesse pelos conteúdos de Física, especificamente pelo tema energia e suas transformações, através da confecção da maquete de uma fazenda eólica que fornece energia à maquete de uma cidade, tudo feito com sucata e material reciclável, dentro de uma processo lúdico que respeite os princípios do método científico das engenharias, alicerçado com o método hands on e o sociointeracionismo de Vygotsky.

## 3. Objetivos

## 3.1. Objetivo geral

Combater o desânimo e o desinteresse dos alunos pela Física e as disciplinas ligadas com as Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias; fazer com que se tornem agentes ativos na construção do conhecimento utilizando o método mão na massa e o sociointeracionismo de Vygotsky.

## 3.2. Objetivos específicos

São 9 objetivos específicos do projeto presentes nos PCNs que os alunos devem alcançar:

- I) adquirir conhecimento técnico e cientifico, assim como habilidades e competências essenciais para confeccionar os ATA (brinquedos científicos), que possam aprender sobre eles e através deles, por meio do método Mão na Massa;
- II) saber utilizar conceitos científicos básicos, associados a energia e trabalho, matéria, transformação, espaço, tempo, sistema, equilíbrio e vida;
- III) saber utilizar diferentes fontes de informação e recursos tecnológicos para adquirir e construir conhecimentos;

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- IV) questionar a realidade formulando-se problemas e tratando de resolvê-los, utilizando para isso o pensamento lógico, a criatividade, a intuição,
- V) compreender a natureza como um todo dinâmico, sendo o ser humano parte integrante e agente de transformações do mundo em que vive;
- VI) identificar relações entre conhecimento científico, produção de tecnologia e condições de vida, no mundo de hoje e em sua evolução histórica;
- VII) organização e registro de informações por meio de desenhos, quadros, tabelas, esquemas, listas, textos, maquetes;
- VIII) valorizar o trabalho em grupo, sendo capaz de ação crítica e cooperativa para a construção coletiva do conhecimento;
- IX) valorização da divulgação dos conhecimentos elaborados na escola para a comunidade;

## 4. Metodologia

Foram selecionar alunos de graduação que estavam interessados em fazer parte PLECE, após a seleção, viabilizou-se o encontro entre os estudantes do Nível Superior, do Nível Fundamental e Médio, explicando o projeto e montando um plano de ação com todas as etapas bem definidas. Inicialmente foi realizada uma pesquisa bibliográfica preliminar, para mapear os principais trabalhos publicados sobre o tema do presente projeto de pesquisa. Essa fundamentação teórica preliminar norteou a coleta de dados exploratórios de trabalhos de pesquisa de Ensino de Ciências, Ensino de Física e Educação em Engenharia, identificando os caminhos que deviam ser seguidos. Os encontros eram sempre feitos aos sábados e no contra turno (SANTOS, 2015).

A coleta de dados exploratória identificou elementos importantes para a elaboração da proposta do modelo conceitual e a confecção dos artefatos tecnológicos. Em seguida, divididos em grupos, os alunos foram levados a fazer pesquisas sobre a construção do ATA, após as pesquisas, cada grupo apresentou uma proposta de confecção de um objeto tecnológico, contendo um tema de trabalho e um projeto de pesquisa a ser desenvolvido ao longo do ano letivo, que continha uma aplicação prática daquele equipamento na sociedade, a evolução histórica do uso daquela tecnologia, com os principais impactos ambientais, sociais e econômicos, questões técnicas e epistemológicas agregadas aos princípios científicos (princípios físicos e equações matemáticas) que explicam o funcionamento do artefato tecnológico (SANTOS, 2015).

Foi aplicado um teste de sondagem saber a percepção dos alunos a respeito de todos os temas desenvolvidos no projeto e outro questionário como foi mostrado na tabela 1 acima, em quem os resultados do teste de sondagem sobre os temas mostram que os estudantes possuem pouco ou quase nenhum conhecimento sobre os assuntos. No caso deste trabalho o tema desenvolvido foi: energia e suas transformações. O teste de sondagem apresentava a seguinte pergunta: O conceito formal (científico) sobre energia está relacionado com: a) força; b) eletricidade; c) movimento; d) uma espécie de fluido ou substância etérea; e) a capacidade de realizar trabalho. Cerca de 43% relacionam com eletricidade, 42% das respostas relacionam o conceito de energia ao conceito de força, 7% relacionam a uma forma

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de substância, 6% associam com movimento e apenas 2% com a capacidade de realizar trabalho.

Após a análise dos resultados, cada grupo passou a desenvolver seus temas conforme a conveniência e planejamento. No caso especifico deste trabalho, o primeiro encontro ocorreu durante o domingo pela parte da manhã na escola Nagib, com um grupo de 11 alunos; 5 eram do 9º ano do Ensino Fundamental, com 3 meninos e 2 meninas; e 6 alunos do 3º ano do Ensino Médio, 2 homens e 4 mulheres.

Adotou-se o lúdico como estratégia didática do Ensino da Física, fazendo tudo como uma espécie de jogo com etapas a serem concluídas, criando assim um ambiente que favorecesse o aprendizado, pois segundo Elaine Rabello e José Passos (2012, p. 5) citando Vygotsky (1996):

não é suficiente ter todo o aparato biológico da espécie para realizar uma tarefa se o indivíduo não participa de ambientes e práticas especificas que proporcionem esta aprendizagem. Não podemos pensar que a criança vai se desenvolver com o tempo, pois esta não tem, por si só, instrumentos para percorrer sozinha o caminho do desenvolvimento, que dependera das suas aprendizagens mediante as experiências a que foi exposta.

E desta forma surgiu a ideia de construção de uma mini usina eólica para alimentar a maquete de uma cidade, tudo feito de sucata e material que pudesse ser reaproveitado como canudinhos, caixa de leites, fios de cabos RJ-45 (lixo tecnológico), cooler de computar (lixo tecnológico), motores de aparelhos de DVD (lixo tecnológico), alguns tipos de papeis, tintas guache já passadas da data de vencimento, isopor, cola e os LEDs. Nesta etapa do processo foi possível trabalhar a consciência social de todos através de princípios fundamentais da educação ambiental, destacando o desenvolvimento sustentável e seu princípio basilar estabelecido por Lavoisier em 1769 de que 'na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma'; e dentro deste contexto o grupo de alunos entendeu que a matéria se transforma e é possível transformar sucata em um Artefato Tecnológico de Aprendizagem para ensinar Ciências para todos.

Uma importante ferramenta no processo de ensino-aprendizagem deste trabalho foi utilizar o método científico das engenharias, colocando os alunos para produzirem conhecimento, levando todos a se tornarem agentes ativos da construção do conhecimento, incentivando todos colocarem a 'mão na massa' através método ' hands on ', criado na década de 90 em Chicago nos EUA, pelo Nobel de Física Leon Lederman, posteriormente chegou a França como ' La main à la pâte ' e em 2001 se estabeleceu no Brasil como método 'Mão na Massa'. Entre as inúmeras vantagens trazidas pelo método, podemos destacar algumas: ele permite maior interação com o professor, com maior aproximação intelectual e física de ambas as partes; permite que os alunos tenham maior participação nas discussões acerca dos conteúdos e do próprio projeto que está sendo desenvolvido; desperta em todos o grande interesse em manusear o material experimental; permite que o aluno relacione os conhecimentos e saberes do seu senso comum com o saber científico; diminui a dificuldade na elaboração dos registros, melhorando e tornando mais detalhados e estruturados.

O método Mão na Massa valoriza ainda mais a atividade experimental, pois conforme Silva e Tagliati (2010) este método 'mostra-se como uma possibilidade de promover a prática argumentativa no desenvolvimento das atividades experimentais, com o objetivo de gerar a apropriação progressiva dos conceitos científicos'.

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Bevilacqua e Coutinho-Silva (2007, p. 85) reforçam a inclusão de propostas multidisciplinar no Ensino de Ciências, quando afirmar que 'a realização de experimentos, em Ciências, representa uma excelente ferramenta para que o aluno faça a experimentação do conteúdo e possa estabelecer a dinâmica e indissociável relação entre teoria e prática'. A escola não ensina o que fazer para reconhecer a existência de um problema, como procurar as soluções possíveis, escolher e testar a solução que parece ser melhor e verificar o resultado a que se chegou (CECCON e OLIVEIRA, 1987, p. 67).

Vygotsky, em sua obra teoria sociointeracionista nos ensina que esses jovens necessitam de um mediador para que possa apontar o caminho do desenvolvimento do seu conhecimento para o aprimoramento da Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP). Toda pratica experimental tem grande valor tanto para o professor ou orientador quanto para os alunos ali envolvidos, afirmam Bevilacqua e Coutinho-Silva (2007, P. 91) que,

a atividade experimental de demonstração compartilhada por toda classe sob a orientação do professor, em um processo interativo que de certa forma simula a experiência vivencial do aluno fora da sala de aula, enriquece e fortalece conceitos espontâneos associados a essa atividade? Talvez até os faça surgir? E pode oferecer os mesmos elementos de força e riqueza característicos desses conceitos para a aquisição dos conceitos científicos que motivaram a apresentação da atividade.

Finalizando a execução do projeto com uma Mostra Científica-Cultural com o Tema central 'Do Lúdico ao Científico: Brincadeiras da Física que Transformam o Mundo', no espaço escolar, que ocorreu na Semana Nacional de Ciência e Tecnologia, no final do mês de outubro de 2015.

## 5. Resultados e considerações finais

As experiências foram recompensadoras para todas as partes envolvidas no trabalho, foi possível comprovar a força do lúdico para estimular a forma de ensinar e aprender, com alunos mais motivados e criativos o resultado final foi além do esperado, com aprendizagem mais significativa dos conhecimentos e conteúdos vinculados ao processo de construção dos equipamentos e toda a decodificação de sua engenharia, pois os alunos mostraram compreender melhor conceitos e princípios básicos da Física relacionados com energia e suas transformações.

Foi reaplicado o teste de sondagem ao final do projeto e os resultados foram outros: Cerca de 31,5% relacionam o conceito de energia com eletricidade, 9% das respostas relacionam o conceito de energia ao conceito de força, apenas 1,5% relacionam a energia a uma forma de substância, 32% associam energia com movimento e 26% com a capacidade de realizar trabalho. Demonstrando ter adquirido habilidades e competências essenciais para entenderem problemas envolvendo conceitos de carga elétrica, força elétrica, campo elétrico, tensão elétrica, corrente elétrica, campo magnético, relação entre eletricidade e magnetismo, geradores elétricos, corrente elétrica induzida, força eletromotriz induzida, lei de indução de Faraday-Lenz. Além da multidisciplinariedade e temas transversais de implicações socioeconômicas como impactos ambientais, econômicos e sociais e todo o processo histórico da evolução das tecnológicas associadas à produção de energia elétrica.

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A exposição do protótipo eólico na primeira mostra científica da história do colégio Nagib serviu como uma forma de difusão e popularização da ciência feita pelo próprio alunos, apenas com ciência básica; e conforme nos ensina Santos (2015) 'a confecção de Artefatos Tecnológicos pelos próprios alunos dialoga com Ensino de Física e melhora a relação ensino-aprendizagem, via método sociointeracionista de Vygotsky e o mecanismo investigação-ação envolvidos no processo de criação dos ATA.

E para os estudantes universitários que participaram do PLECE ficou o papel de um pesquisador ativo em sala de aula nas áreas do Ensino de Ciências e Educação em Engenharia, não como o detentor e transmissor de conhecimento, mas como mediador e estimulador da aprendizagem.

## Referências

BEVILACQUA, G. D.; COUTINHO-SILVA, R.. O ensino de Ciências na 5ª série através da experimentação. Ciências & Cognição. 2007, p.84-92. Disponível em: <http://www.cienciasecognicao.org/pdf/v10/m317138.pdf>. Acesso: 03 mar. 2016.

BRASIL. Ministério da Educação. Parâmetros Curriculares Nacionais. Ensino Fundamental. Brasília, 1999.

CECCON, C.; OLIVEIRA, M. D.. A vida na escola e a escola da vida. (16a.ed.). Petrópolis: Vozes, 1987.

SANTOS, B. R. P. dos. Do Lúdico ao Científico: Brincadeiras da Física que Transformam o Mundo. NEO-FACCAT. REDIN, V. 4, Nº 1 nov. 2015. Disponível em: < http://docplayer.com.br/19743647-Do-ludico-ao-cientifico-brincadeiras-dafisica-que-transformam-o-mundo.html>. Acesso: 04 mar. 2016.

RABELLO, E.T.; PASSOS, J. S. Vygotsky e o desenvolvimento humano. 2012. Disponível em: < http://www.josesilveira.com/artigos/vygotsky.pdf >. Acesso em: 11 ago. 2016.

SILVA, Adriana Aparecida da; TAGLIATI. José Roberto. Argumentação no Ensino de Física. 2010. Disponível em: < http://www.ufjf.br/virtu/files/2010/04/artigo2a35.pdf>. Acesso em: 12 ago. 2016.

VYGOTSKY, L. S. A formação social da mente. Rio de Janeiro: Martins Fontes, 1996.

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