OFICINAS SOBRE ENERGIAS RENOVÁVEIS COM ENFOQUE CTSA: UMA PROPOSTA PARA A FORMAÇÃO DE PROFESSORES DE SÉRIES INICIAIS.

## OFICINAS SOBRE ENERGIAS RENOVÁVEIS COM ENFOQUE CTSA: UMA PROPOSTA PARA A FORMAÇÃO DE PROFESSORES DE SÉRIES INICIAIS.

## *Marilia Albuquerque , Mariana Moraes , José Teixeira³, José Leal , Erick 1 2 4 Ribeiro 5

- 1 Universidade do Estado do Pará/Campus XX, marilia.enelicam@gmail.com

## Resumo

A instalação de sistemas eólicos e solares está se tornando cada vez mais popular em diversos países. A Alemanha, por exemplo, conseguiu atingir um marco histórico na produção de energia por meio de fontes renováveis, diminuindo a tarifa de energia dos consumidores, e reduzindo a emissão de gases poluentes. Nessa perspectiva, o Brasil vem tornando-se referência no uso de energias renováveis por possuir fontes alternativas disponíveis, tais como a eólica e a solar. No estado do Pará, existem projetos voltados à aplicação dessas tecnologias como no caso do município de Castanhal e suas circunvizinhanças, sobretudo as mais afastadas dos núcleos urbanos, visando suprir a necessidade energética dessas regiões que não possuem a distribuição de energia elétrica. Em meio a esta problemática, há interessantes possibilidades didáticas para o ensino de ciências e à formação de professores. Assim, surge a proposta deste trabalho que consiste em analisar as contribuições de uma oficina temática sobre energias renováveis para a formação de alunos do curso de Pedagogia do Plano Nacional de Formação de Professores da Educação Básica da Universidade do Estado do Pará, no município de Castanhal, envolvendo a construção de um mini gerador eólico e o sensoriamento da corrente elétrica gerada por um tipo de sistema fotovoltaico, com enfoque em CTSA. Trata-se de um trabalho de caráter qualitativo onde os dados foram obtidos por meio de questionário de sondagem para conhecimento dos fatos, e organizados de forma quantitativa para discussão qualitativa, de forma complementar. Dentre as principais contribuições, foi constatado que os futuros docentes obtiveram melhor compreensão dos conceitos físicos envolvidos no funcionamento do gerador eólico e do sistema fotovoltaico. Além disso, a discussão sobre as relações CTSA mostrou a importância da interação com a comunidade, disseminando este conhecimento e adotando como proposta de ensino de ciências no contexto temático das energias renováveis.

Palavras-chave: Oficina Temática , Sistema Fotovoltaico, CTSA, Gerador Eólico, PARFOR.

## Introdução

As fontes de energias renováveis são aquelas que utilizam recursos inesgotáveis do meio ambiente para a produção de energia, contribuindo assim para a sustentabilidade e eficiência energética. A energia eólica, solar, hídrica, biomassa, geotérmica e energia das marés são alguns dos exemplos destas energias

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23 a 27 de janeiro de 2017

renováveis, e atualmente as energias eólica e solar tem sido as que tem emergido com mais destaque, sendo por isso o foco deste trabalho . 1

Dada a relevância deste tema na sociedade ao longo das últimas décadas, os parâmetros curriculares nacionais, sobretudo em relação ao ensino fundamental, propõem a inclusão de assuntos como este nas discussões de ensino nas várias disciplinas do currículo escolar, numa perspectiva de transversalidade. Ao analisar este aspecto, Gomes (2008) afirma que nesta proposta as disciplinas constituem o eixo principal do programa, enquanto que os temas atravessam estas disciplinas obedecendo aos critérios de escolha e organização da própria disciplina.

A partir deste contexto, este trabalho discute a viabilidade do uso de temas com abordagem CTSA para o ensino de Ciências na formação de professores, a partir da utilização de uma oficina envolvendo a construção de um mini gerador eólico (MGE) e sistema fotovoltaico (SF) funcional, com a participação de vinte e oito graduandos da turma de Licenciatura Plena em Pedagogia do Plano Nacional de Formação de Professores da Educação Básica (PARFOR) no município de Castanhal-PA. Os participantes da pesquisa residem em localidades isoladas as quais em alguns casos há ausência de sistema elétrico convencional, logo dependem de fontes alternativas, principalmente eólica e solar. Esse fator de dependência energética das comunidades recai sob os docentes, de maneira que os mesmos são responsáveis por disseminar novos conhecimentos tornando a aplicação do projeto de pesquisa ainda mais relevante para a formação profissional.

De posse destas informações, o trabalho analisou as contribuições desta oficina com respeito ao conhecimento adquirido pelos graduandos de modo a abranger perspectivas educacionais e científicas para a capacitação dos futuros docentes, englobando as discussões das relações CTSA nas abordagens da física, biologia, química e meio ambiente, colocando a educação ambiental em prática como fator crucial para um melhor aproveitamento das fontes energéticas renováveis dispostas pelo País. Assim, a educação ambiental é definida como formação e instrução direcionada para o aprimorar a consciência crítica em relação ao meio ambiente e em serviços juntamente com a comunidade de preservação ambiental . 2

## Referencial Teórico

O ensino de ciências no Brasil vem sendo desenvolvido formalmente desde o século 19, e segundo Krasilchik (1980, 1987), a partir da década de 1950, passou a sofrer fortes influências do contexto social e tecnológico mundial, o que produziu uma série de movimentos de reforma do ensino de ciências propondo inovações na metodologia de ensino, procurando interligar o ensino de ciências por meio da prática Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS). Com o passar dos anos a discussão se ampliava e com a emergência dos movimentos de proteção ambiental e as

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discussões sobre ecologia e sustentabilidade do planeta, viu-se a necessidade de interligar esse ensino com uma outra vertente, abrangendo então a educação ambiental, através de uma nova perspectiva que ficou conhecida como movimento de Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA).

Neste sentido, a ideia de Temas Geradores propostas por Freire (2009), que surgiu concomitantemente ao movimento CTS, demonstrou fertilidade e serviu de referência para a elaboração de várias atividades, metodologias e práticas de ensino, inclusive no campo das ciências naturais como a física. Uma das razões das ideias de Freire ter assumido grande relevância foi o fato de levar em consideração o conhecimento prévio do aluno numa perspectiva dialógica e que serviria como base para o despertar de um pensamento crítico de professores e alunos para o exercício da cidadania. A partir disso, a prática metodológica de ensino por temas começou a se desenvolver propondo a transversalidade do currículo através de temas geradores (FREIRE, 2009).

No desenrolar dos anos, novos elementos surgiram de forma complementar a esta discussão de ensino por temas e as relações CTSA. Brito (2004) ressalta a importância de se levar em consideração aspectos regionais no planejamento de atividades, currículos e metodologias de ensino a fim de promover o maior grau de interdisciplinaridade dos temas ressaltando que uma boa formação docente se caracteriza por um processo dinâmico, sendo viável a interação com outros conhecimentos. Snyders (1998 apud DELIZOICOV et al., 2002) por sua vez defende que os temas devem levar em consideração aspectos controversos da sociedade em relação a ciência, bem como aproveitar 'o deslumbramento dos jovens pelos aparatos tecnológicos e a relação benefício/malefício da produção científico tecnológica' (DELIZOICOV, 2002, p. 271) como eixos para o ensino de ciências.

Em meio a isto, várias propostas temáticas surgiram no contexto educacional brasileiro, e alguns modelos de atividades elaboradas para a aplicação das propostas. Nesse sentido, tomou-se como referência a temática proposta por Delizoicov e Angotti (1992), como eixo para o ensino de ciências, na qual este trabalho se relaciona; e a proposta das Oficinas temáticas que consistem em atividades de ensino envolvendo a experimentação e a construção de artefatos pedagógicos numa relação de dialogicidade entre teoria e prática, permitindo a ampla participação de seus envolvidos em ações individuais e coletivas que podem produzir a aquisição de conhecimentos e o alcance dos objetivos didáticos.

Neste tipo de atividade, os docentes possuem um papel estratégico de suma importância no planejamento das ações, na condução de etapas e na provocação da discussão a respeito das relações entre a Ciência que é abordada, a Tecnologia que ela pode proporcionar, e as implicações Sociais e Ambientais deste conhecimento e seus produtos. Isso pode ainda contribuir para a implantação da Educação Ambiental na sua educação profissional, e conforme Lemos (2013), essa prática qualifica os discentes, futuros profissionais, para uma conduta crítica face às crises socioambientais, almejando a transformação de comportamentos e práticas sociais, além da formação ambiental que os mobilize para a questão da sustentabilidade.

Assim, a pesquisa discutiu a possibilidade do ensino de Ciências por meio de temas CTSA em uma perspectiva crítica sobre a abordagem 'Energias Renováveis' em um estudo de caso no PARFOR do curso de Licenciatura Plena em Pedagogia da UEPA, Campus XX/Castanhal - PA.

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## Abordagem Metodológica

A primeira ação deste trabalho foi discutir temáticas relacionadas a geração e ao uso de Energias Renováveis entre os estudantes e os pesquisadores através de palestras e grupos de discussões. A partir disso registrou-se as discussões dos participantes através de questionário semiestruturado com perguntas abertas e fechadas, e um diário de classe (cf. CHIZZOTTI, 2003). Após esta etapa, definiramse os parâmetros curriculares capazes de qualificar ou de formar fundamentos científicos, socioeconômicos, tecnológicos e ambientais vinculados à contextualização no ensino de Ciências por meio de temas CTSA numa perspectiva crítica, com intuito de contemplar a vinte e oito graduandos do PARFOR do curso de Licenciatura Plena em Pedagogia da UEPA, Castanhal - PA (LEMOS, 2013). Esta iniciativa gerou duas etapas de intervenção metodológica ao público alvo da pesquisa: (1) Oficina sobre geração de energia elétrica a partir de MGE do tipo Savanius, realizada no laboratório de Física/UEPA/Castanhal - PA, cuja confecção ocorreu via matérias alternativos de baixo custo; e (2) Atividade experimental de sensoriamento da corrente elétrica e análise de seus resultados por meio de um SF funcional instalado nas dependências da UEPA/Castanhal - PA (SOUZA, 2014). Os dados coletados na pesquisa foram registrados no período de 27/07 a 02/08/2016.

## Oficina 'Geração de Energia Elétrica através de MGE'.

A oficina se desenvolveu durante o mês de julho de 2016 no decorrer dos dias 27 e 28 nos turnos matutino e vespertino, no horário das 8h às 11h e 14h às 17h. Inicialmente os participantes foram dispostos em quatro equipes com sete membros dispondo cada equipe de uma caixa contendo os materiais necessários a construção do MGE tipo Savanius adaptado de Valadares (2012). Posteriormente, cada grupo recebeu as devidas orientações pelos monitores sobre as etapas subsequentes feitas em laboratório. Assim, partindo dos métodos de observação e interação, os participantes estabeleceram seus critérios de manuseio e confecção de algumas etapas de construção do MGE sob acompanhamento.

O fato do público alvo ser constituído por graduandos de Licenciatura Plena em Pedagogia, implicou em explicações mais graduais com riqueza de detalhes informativos, sempre direcionado a crítica científica construtiva no tocante as operacionalizações dos materiais de cada etapa da oficina. Estes estudantes foram instigados a justificar suas ações em cada etapa da construção de seus protótipos com abordagem interdisciplinar das ciências, sobretudo a física. Isto se manifestou durante a execução da montagem dos geradores em que um dos alunos, morador do município de Maracanã/PA, relacionou a atividade ao fato de que parte das escolas e residências do município ainda são abastecidas por geradores eólicos instalados por projeto da Universidade Federal do Pará (UFPA) em parceria com a Centrais Elétricas do Norte do Brasil. Tal fato, por si só, justifica a principal motivação da oficina e seus impactos tecnológicos, sociais, econômicos e ambiental, com o viés educativo a partir da popularização da Ciência e Tecnologia.

Na última etapa de construção, todas as equipes puseram em funcionamento seu gerador com o auxílio de um ventilador para proporcionar a transformação elétrica, onde foi disponibilizado um LED 10 mm branco de alto brilho para que cada equipe constatasse a funcionalidade do gerador. Após este momento, um questionário de sondagem foi aplicado para sintetizar os conhecimentos e propor

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análises quantitativa e qualitativa avaliando suas ideias e informações a respeito das matrizes energéticas no Brasil. Tal questionário, caracteriza-se metodologicamente como sendo de caráter predominantemente qualitativo (LUDKE; ANDRÉ, 1986) já que o questionário se fundamentou na coleta de informações subjetivas.

## Instalação e Sensoriamento do SF.

Esta etapa foi realizada no período de 29/07 a 02/08/2016 nos horários das 8h às 12h e das 13h às 17h. Os graduandos do curso de licenciatura plena em Pedagogia tiveram participação passiva nas ações de instalação do SF uma vez que não possuíam conhecimento técnico e científico qualificados para garantir a execução adequada do projeto de pesquisa. Com isso, coube aos pesquisadores demonstrarem as etapas de instalação e o significado dos componentes utilizados. Assim, no primeiro dia foi realizada a instalação dos cabos para conectá-los no painel solar, nos componentes do sistema e na lâmpada de teste. Em seguida foi feito o circuito da lâmpada de Led, a montagem do circuito com os componentes do sistema e a adaptação e fixação do painel no local determinado de acordo com os parâmetros da captação da incidência solar como ângulo e posição do painel (BOLIBAHIANO, 2004; SOUZA, 2014).

Para a compreensão da instalação é importante conhecer todos os componentes do sistema e avaliar o consumo de energia onde tal sistema será instalado, para que este possa suprir as necessidades do local. O sistema instalado na UEPA está de acordo com a proposta feita por Serrão (2010). Os materiais utilizados para a instalação e o sensoriamento estão descritos na tabela 01.

Tabela 01: Materiais Utilizados

Ainda no primeiro dia se principiou o monitoramento da intensidade da corrente elétrica gerada pelo painel solar com o auxílio da plataforma de prototipagem microcontroladora, o hardware Arduino. A placa expõe os pinos de entrada e saída em um encaixe padrão para que se possa conectar circuitos externos que agregam novas funcionalidades (MCROBERTS, 2011).

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No sistema foi inserido um sensor com funcionalidade de monitorar a corrente elétrica contínua dentro do circuito. E, para armazenar a leitura dessa corrente, foi usado um módulo de cartão SD com o Arduino junto com um cartão micro SD de 2Gb no formato do Microsoft Excel. Após a instalação, os participantes coletaram individualmente os dados da corrente elétrica e, posteriormente, os analisaram através de gráficos. Cada um teve 1 hora para coletar seus dados e o tempo restando dos quatro dias para análise.

## Resultados e Discussões

As estratégias elaboradas na oficina de confecção do MGE motivaram seus participantes a indagações vinculadas aos seus anseios de conhecer e de criar, bem como de argumentar e de organizar suas ideias. O resultado das discussões e confrontações proporcionou o engajamento dos estudantes nas atividades e contribuiu para a formação de novos conhecimentos. Esta oficina pretendeu, principalmente, desenvolver e entender a ciência por trás da geração de energias renováveis a partir do MGE e discutir a popularização da ciência e tecnologia envolvida nas comunidades locais dos estudantes. Neste momento, muitos demonstraram surpresa e admiração ao perceber que o conhecimento adquirido na oficina havia se consolidado na prática, o que contribui para a valorização do conhecimento científico e sua utilidade prática.

Por outro lado, as estratégias de ensino possibilitaram a interação prática entre os conceitos apreendidos na oficina e o sensoriamento da corrente elétrica gerada pelo SF, contribuindo assim para o entendimento dos componentes do experimento e suas funções. Além disso, os resultados obtidos puderam ser vistos em gráficos de corrente elétrica criados a partir das observações dos próprios estudantes, permitindo que eles interpretassem o comportamento da corrente elétrica gerado pelo painel solar como positivo durante a maior parte do dia. Nesse caso, a corrente ficou constante durante o dia apresentando pequenas variações entre 0,70 a 0,89 A, com duração de 8 a 10 horas por dia. Por outro lado, os estudantes também destacaram pequenas oscilações em alguns gráficos durante o dia, fato este que foi relacionado a hipótese de serem correspondentes aos períodos de chuva no turno da tarde. Em relação ao turno da noite, os gráficos possuíram vales com diversas oscilações, e os mesmos ressaltaram que este comportamento não deveria ocorrer, pois o fenômeno se dá por conta de interferências do meio ambiente, como a luz incidente das lâmpadas dos faróis fixados em cima do prédio da UEPA e por causa dos postes públicos de energia elétrica localizados próximos ao painel solar ou por causa das noites nubladas decorrentes das tardes com períodos de chuva.

Estes resultados são compatíveis com os resultados e as análises feitas por Carvalho (2015). Esta capacidade de análise de dados, gráficos, formulação de hipóteses e descrição de fenômenos relacionados a física, também foi uma importante contribuição da oficina para a formação destes alunos.

Ao termino da oficina e das observações com o SF, deu-se início ao debate acerca da temática de energias renováveis numa perspectiva das relações CTSA, onde os discentes relataram suas dúvidas, experiências e opiniões. Logo após essas discussões, um questionário de sondagem foi aplicado. De sua análise, foi observado que 74% dos docentes que optaram por dizer que sim, são favoráveis a implementação de fontes alternativas de energia, porém, explicaram que ao seu

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ponto de vista há poucos investimentos e por esse motivo a produção energética renovável ainda é muito baixa. Os 26% dos docentes que não concordaram ser favoráveis a implementação de energias renováveis, reconhecem que isto traria melhorias para a vida da população e do meio ambiente, porém avaliam que um dos empecilhos seria o alto custo da implementação de sistemas energéticos alternativos. Este resultado nos mostra que a oficina foi capaz de subsidiar os alunos a fazer avaliações técnicas baseadas no conhecimento científico adquirido e a partir disso pensar e agir criticamente, o que se identifica como mais uma contribuição da oficina.

Apesar de haver pouca divergência nos resultados dos questionários, entre eles há uma semelhança intrínseca, quando todos relatam que apesar do período da oficina ser curto, foi de extrema relevância, pois alcançaram o conhecimento necessário para que se possa ser discutido de forma científica e crítica com seus alunos da educação básica, colocando o enfoque de disseminar tais conhecimentos, dando autonomia para refletir a respeito das energias renováveis. Neste sentido, como afirma Ausubel (1982), a aprendizagem significativa foi um fator determinante na oficina para que os mesmos pudessem agregar tal conhecimento obtido com o que já se tinha anteriormente, tanto na forma repetitiva dos procedimentos, quanto por meio de descoberta, pois a oficina ofereceu suporte para a organização dos conceitos necessários para o entendimento das aplicações.

## Algumas Considerações

Ao término das atividades os docentes conseguiram expor tais observações descritas nos resultados, pois estes conseguiram compreender os conceitos físicos relacionados ao SF e os fenômenos físicos que interferiram no comportamento da corrente. No MGE perceberam o seu funcionamento e os benefícios que pode trazer ao meio ambiente e a população, colaborando para a sua formação docente e ampliando as possibilidades didáticas para a educação básica.

Um dos pontos explorados durante a oficina se remete na interdisciplinaridade devido ao uso simultâneo de conhecimentos, tanto empíricos quanto disciplinares, e com os métodos já conhecidos dos docentes pedagogos, principalmente na aplicação de ensino por práticas ativas (ESPÍNDULA et al., 2012).

Ao fim das etapas da oficina, foi possível observar o conhecimento adquirido pelos mesmos durante a atividade, pois a maioria conseguiu construir argumentos amadurecidos em relação aos feitos anteriormente no momento de discussão em relação a sustentabilidade. Apesar de que alunos que já haviam tido contato com gerador eólico e placa fotovoltaica, concluíram após o desfecho da atividade ter compreendido melhor os elementos da ciência envolvida nos mesmos, tornando o conhecimento interdisciplinar, dando um diferencial a respeito do que seria estudado acrescentando em sua formação.

Por fim, entende-se que esta oficina contribuiu de maneira positiva para formação de professores mediante as interações dialogadas com o intuito de promover discussões de temáticas atuais e próximas a vivência cotidiana.

## Referências

AUSUBEL, D. P. A aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel. São Paulo: Moraes, 1982.

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