ASTRONOMIA E TERMODINÂMICA: UMA FORMA ALTERNATIVA DE ENSINO

## ASTRONOMIA E TERMODINÂMICA: UMA FORMA ALTERNATIVA DE ENSINO

## Josianne Santos 1 , Mariluza Deorce 2 , Albertino Silva 3 , Richard Santos 4 , Rodrigo Dias 5

1 EEEM Professor Agenor Roris, josiannecsrsantos@gmail.com

2 IFES, mariluza@ifes.edu.br

3 IFES, albertino-junior@hotmail.com

4 IFES, pereirateodoro@gmail.com

5 IFES, rodrigomd22@gmail.com

## Resumo

A Física ainda continua sendo uma disciplina muito temida pelos alunos que muitas vezes estão desanimados, desinteressados e fechados para os assuntos estudados no dia a dia na escola. Apesar desta matéria ter relação com a realidade desses estudantes, muitas vezes, eles não conseguem entender e podem chegar a desistir e reprovar na disciplina de Física. Por outro lado, os discentes são curiosos e gostam de descobrir as coisas, se motivam com a vivência, tem ao seu redor muitas tecnologias com informações que os fascinam e um desses tópicos motivadores pode ser o ensino de Astronomia. Com isso, assuntos obrigatórios, como Termodinâmica, que são muitas vezes bastante abstratos para os alunos, pode ser combinado com a curiosidade, interesse e dúvidas dos alunos em relação a Astronomia como forma alternativa de ensino, de maneira a contribuir para uma aprendizagem significativa dos discentes. Sendo assim, este artigo tem como objetivo mostrar a ação feita em turmas da segunda série do Ensino Médio, na instituição de ensino 'EEEM Professor Agenor Roris', situada em Vila Velha/ES, por alunos do Instituto Federal do Espírito Santo (IFES), campus Cariacica, junto com a professora regente da turma, no intuito de unir o estudo da termodinâmica com o ensino de Astronomia. Como resultados, observamos que tal método foi capaz de atingir um maior número de estudantes envolvidos, aumentar o interesse dos discentes e construir um conhecimento científico maior e de forma mais interativa, motivadora, aplicada e ativa.

Palavras-chave : Física; Termodinâmica; Astronomia.

## Introdução: Termodinâmica e Astronomia

A proposta de levar às salas de aula uma experiência diferente com a Física e proporcionar aos alunos um ensino que não seja tão temido pelos estudantes, mas que seja interativo, descontraído e envolvente, sempre foi um dos pontos mais importante para a professora regente da EEEM Professor Agenor Roris, para que assim a aprendizagem dos discentes seja realmente significativa.

O ensino de Astronomia pode ser uma forma de alcançar tais objetivos, pois 'oferece alternativas às formas de abordar mesmo outros temas e pode promover ricos debates sobre a história e a filosofia das ciências. ' (GAMA; HENRIQUE, 2010, p. 7) e ainda o ensino de astronomia contribui para o processo de construção do conhecimento científico, desperta nos alunos a curiosidade, o interesse, as dúvidas e discussões construtivas, estimulando e fortificando o trabalho do professor (LANGHI, 2014).

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A iniciativa do projeto 'Astronomia e Termodinâmica' foi desenvolvida utilizando algumas ideias do material digital preparado pelo Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, que disponibiliza 'um produto educacional voltado para professores de física interessados em ensinar astronomia contextualizada na termodinâmica do ensino médio. ' (LIMA, 2016). Este material foi de grande importância para os primeiros passos e ideias de como alcançar o objetivo deste trabalho e melhorar não só o desempenho dos alunos, como também, aprimorar o senso crítico dos discentes, alcançar uma aprendizagem significativa e consequentemente atingir um maior número de estudantes, que não só podem começar a minimizar o temor pela disciplina de Física, como também atrair um maior número de alunos, de modo a aumentar seus interesses pela disciplina, tornando eles mais motivados e melhorando o rendimento escolar desses estudantes.

## Metodologia

O projeto 'Astronomia e Termodinâmica' foi desenvolvido em duas aulas de 55 minutos, com quatro turmas da segunda série do Ensino Médio, na EEEM Professor Agenor Roris, localizada na cidade de Vila Velha/ES, no segundo semestre de 2016, e contou com o apoio de três estagiários, por meio da integração feita entre a professora de Física da escola e o curso de Licenciatura em Física do Instituto Federal do Espírito Santo, campus Cariacica.

Na primeira aula, os alunos foram distribuídos pela sala em duplas, formando um semicírculo, saindo da organização tradicional da sala, conforme figura 1.

Figura 1: Organização da sala de aula em forma de U (acervo próprio)

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Isto se deve, pois, um dos pontos importantes no projeto é a interação entre aluno-aluno e professor-aluno e, neste formato, os alunos poderiam ver tanto os professores, quanto os colegas de classe, facilitando as discussões e o envolvimento entre eles. Além disso, os alunos responderam em dupla, por meio de material impresso, um questionário antes da apresentação (questionário A) e um questionário depois da apresentação (questionário B), para que eles pudessem discutir as questões antes de respondê-las.

O primeiro questionário, aplicado logo no início da aula, contava com três questões fechadas, abordando assuntos de astronomia e termodinâmica. O objetivo era conhecer os conhecimentos prévios dos alunos e observar se os discentes avançariam no desenvolvimento dos seus conhecimentos. Durante a aplicação deste questionário, a professora foi observando as respostas dos alunos e as discussões das duplas.

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Após os alunos responderem a estas questões, iniciou-se um seminário sobre o sistema solar de, aproximadamente, 25 minutos. Durante toda a apresentação questionamos e estimulamos os alunos a fim de torná-los ativos e interativos em sala de aula e buscamos relembrá-los sobre alguns conceitos estudados anteriormente em sala sobre termodinâmica, fazendo a interação com astronomia. A aula foi realizada utilizando o pacote de apresentação do Google, que foi salvo no drive, assim o material poderia ser acessado de qualquer computador ou equipamento com acesso à internet.

- O primeiro tópico abordado foi sobre a diferença entre Astronomia e Astrologia. Em seguida foi apresentado uma imagem da localização do sistema solar na via láctea, a fim de mostrar aos estudantes o quão imenso é nosso universo e como fazemos parte dele. Posteriormente, foi ilustrado os componentes do sistema solar e iniciou-se uma explicação de cada componente. Nesta explicação foi ilustrado sobre os planetas rochosos e gasosos e, com isso, relembramos sobre as fases da matéria e o que são gases. Além disso, estudando as características dos planetas, foi discutido sobre conceitos importantes da termodinâmica, como temperatura.

Após esses tópicos serem abordados, foi apresentado aos alunos o conceito de zona habitável e com isso foi possível conversar com os estudantes conceitos importantes da termodinâmica e trabalhar com a interdisciplinaridade, abordando assuntos de Química e Biologia. Em seguida, foi discutido sobre o surgimento e a evolução das estrelas, onde foram relacionadas as reações termonucleares com as transformações termodinâmicas que ocorrem na evolução estelar. Por fim, foi discutido sobre as cores das estrelas e sua relação com a temperatura, sempre de forma bem interessante e bastante ilustrativa para os alunos.

Ao fim da apresentação foi aplicado um novo questionário, para as mesmas duplas, porém de forma aberta, isto é, com questões discursivas, das mesmas questões do questionário 'A'. Além disso, foi acrescentado mais duas perguntas, uma para os discentes associar astronomia e termodinâmica a partir da apresentação e outra para que os alunos explanassem sua opinião a respeito da apresentação, de modo a melhorar futuros seminários.

Na segunda aula, realizada na semana seguinte, teve como tema 'O sol: nossa estrela'. Na semana anterior a esta aula, a professora pediu aos alunos que respondesse a um questionário prévio em casa (questionário C), individualmente, por meio de um link do pacote de formulário do Google, que foi indicado aos alunos. Além disso, foi orientado que os alunos que tivessem alguma dificuldade em responder ao questionário online, poderiam procurar a professora para orientação e auxílio. A docente utilizou também o próprio celular, que tinha acesso a internet, para que os alunos que não tinham acesso a internet em casa, pudessem responder a atividade proposta.

No início da apresentação foi realizado um feedback da aula anterior, em seguida foi discutido sobre o conceito do sol, suas características e sua estrutura básica. Debatemos também sobre a importância de se estudar o sol e conversamos sobre as pesquisas existentes atualmente sobre essa estrela, inclusive pesquisas brasileiras. Nesta parte, destacamos novamente alguns pontos importantes da termodinâmica, como também, discutimos sobre os processos de queima do hidrogênio no sol e a influência deste astro na fotossíntese e na cadeia alimentar, trabalhando assim a interdisciplinaridade.

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Tal seminário foi preparada utilizando novamente a apresentação do google e também simulações do movimento de rotação do sol, mostrando até mesmo as manchas solares observadas ao longo dos anos pelas sondas espaciais e o movimento de translação do sol na nossa via láctea, junto com o movimento de rotação dos planetas. Esta apresentação durou, aproximadamente, 20 minutos e, após este momento, os alunos foram encaminhados ao pátio da escola para observação solar, figura 2.

Figura 2: Observação solar pelos alunos (acervo próprio)

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Em seguida, os alunos retornaram para a sala de aula e responderam a um novo questionário (D), novamente de forma individual, como no questionário online aplicado anteriormente, onde na primeira questão foi solicitado que o aluno descrevesse sobre o sol e sua experiência ao observá-lo. Na segunda questão, foi perguntado sobre a queima do gás hidrogênio no sol e na última questão os pontos positivos e negativos da apresentação. Desta forma, a professora pôde observar se houve evolução pessoal dos alunos, conhecer a opinião deles a respeito da aula e da construção de seu conhecimento científico, com a pergunta mais técnica sobre a queima do gás hidrogênio.

A segunda aula, houve preferência em trabalhos individuais, para conhecer a evolução do aluno não só de forma coletiva, contudo, o seminário foi realizado na sala de artes que conta com uma organização em grupos de alunos. Assim, a todo momento, ocorre a interação aluno-aluno e aluno-professor, de modo que a aula saia do modo tradicional, além disso, houve durante toda a apresentação muito estímulo dos alunos, com perguntas sobre os assuntos, para que eles relembrem os temas de termodinâmica estudados e para saber a opinião deles sobre os temas de astronomia tratados na aula, resultando em um seminário bem sucedido e com grande envolvimento dos alunos e, com isso, foi possível observar a evolução destes, tanto durante a aula, quanto com a análise dos questionários (A, B, C e D) respondidos, podendo haver intervenções durante e posterior as apresentações.

Um outro ponto importante deste projeto foi que dentre os alunos participantes, haviam dois alunos especiais, com deficiência intelectual, assim para esses alunos os questionários avaliativos foram adaptados e as palestras contou com discussões mais individual com eles. Além disso, buscou-se conhecer um pouco dos conhecimentos prévios que esses alunos tinham a respeito da astronomia e de fatores que envolviam os temas trabalhados. Tudo foi pensado e discutido com a professora de educação especial da escola, como também, como método de avaliação, os estudantes contaram a professora de educação especial o que foi aprendido e suas percepções sobre a aula.

Como encerramento do projeto, alguns alunos realizaram uma visita a uma exposição de Física que foi realizado no Instituto federal do Espírito Santo, campus

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Cariacica, de forma a interagir com experimentos e apresentações nas salas de astronomia e termodinâmica deste evento.

## Resultados

Como avaliação de aprendizagem foram utilizados quatro questionários, dois em dupla e dois individuais, sendo um deles realizado pela internet, utilizando o pacote de formulários do Google, além da observação e discussão durante as aulas.

Na primeira turma, cada dupla respondeu satisfatoriamente a primeira pergunta do questionário 'A', todos conseguem observar que astronomia e astrologia tem diferença, porém no segundo questionário duas duplas não conseguiram descrever corretamente a diferença existente. Na segunda pergunta deste questionário duas duplas não tinham o conhecimento de que existem planetas rochosos e gasosos, contudo, após a aula todos responderam corretamente. Na terceira questão todas as duplas responderam incorretamente a relação da cor com a maior temperatura de um corpo, o que gerou muitos questionamentos e discussões e, após a aula, apenas uma dupla ainda teve dúvidas sobre essa relação. Por fim, a quarta pergunta, existente apenas no questionário 'B', aproximadamente 35% das duplas responderam incorretamente, não conseguindo identificar a relação entre os temas de astronomia e termodinâmica. Em relação aos questionários 'C' e 'D', referente a segunda aula, a grande maioria já possuía conhecimentos prévios sobre o Sol, ou seja, souberam classificá-lo e definir corretamente sua composição.

Com relação a segunda turma, todos responderam corretamente a primeira pergunta do questionário 'A', e isto foi observado também no segundo questionário, onde apenas três duplas teve dificuldades em descrever sobre a diferença entre astronomia e astrologia. Na segunda pergunta deste questionário duas duplas não tinham o conhecimento de que existem planetas rochosos e gasosos, contudo, após a aula apenas uma dupla teve uma resposta parcialmente satisfatória. Na terceira questão, apenas três duplas responderam corretamente a relação da cor com a maior temperatura de um corpo, e, após a aula, todas as duplas responderam corretamente esta questão. Por fim, na quarta pergunta, aproximadamente 76% das duplas responderam incorretamente e, aproximadamente 19% das duplas responderam parcialmente correto esta questão. Isto mostrou que era necessário uma intervenção antes da segunda aula. Em relação aos questionários 'C' e 'D', referente a segunda aula, a maioria respondeu corretamente sobre o sol no questionário 'C', mas no questionário aplicado em sala, apresentaram dificuldades ao descrever sobre o sol. Alguns ficaram admirados com a cor que o Sol apresentava e com sua semelhança com a lua na fase cheia como relata a aluna N. V.: 'Amei a experiência. O Sol parece uma bolinha de ping pong laranja e parece muito com a Lua cheia.'.

Na terceira turma, a primeira pergunta no questionário 'A' e no questionário 'B', os alunos obtiveram respostas satisfatórias. Na segunda pergunta do questionário 'A', apenas três duplas não tinham o conhecimento de que existem planetas rochosos e gasosos, contudo, após a aula todos responderam satisfatoriamente. Na terceira questão, apenas duas duplas responderam corretamente a relação da cor com a maior temperatura de um corpo e, após a aula, apenas duas duplas responderam incorretamente esta questão. Por fim, na quarta pergunta, aproximadamente 58% das duplas responderam incorretamente, sendo

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necessário uma intervenção antes da segunda aula. Em relação a segunda aula, assim como na segunda turma, a dificuldade maior foi em relação a descrição do sol.

Na quarta turma houve uma evolução com uma dupla, que não sabia que existia diferença entre astronomia e astrologia e, após a aula, conseguiu observar e escrever as diferenças, assim como os demais alunos que já haviam marcado que existia diferenças. Em relação a segunda pergunta do questionário 'A', 50% das duplas responderam incorretamente, mas conseguiram evoluir e responder no questionário 'B' corretamente. Na terceira questão, apenas quatro duplas responderam corretamente a questão, porém todos responderam satisfatoriamente a mesma questão no segundo questionário. Na segunda aula, porém, conseguiram classificar e descrever corretamente sobre o sol e ficaram encantados com a observação solar e o tamanho que o sol é observado pela terra.

De uma forma geral, o projeto alcançou seu objetivo, avançou o conhecimento dos alunos, despertou bastante interesse dos estudantes e proporcionou novas experiências. De acordo com uma análise geral, conforme gráfico 1, mais de 86% dos alunos não tinham observado o sol com algum instrumento apropriado.

Gráfico 1: Porcentagem de alunos que já observaram o sol (acervo próprio)

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Com relação as dificuldades em relacionar astronomia com termodinâmica, nas aulas posteriores a professora discutiu com os alunos sobre o projeto e esclareceu este tópico, pois esta relação foi sendo guiada pelo trabalho de LIMA, 2016. Com isso, durante as aulas foi explicado sobre o surgimento das estrelas, relacionando tal fato com o conceito de temperatura e os estados da matéria. Na sequência relacionamos as escalas de temperaturas e os equipamentos de medição de temperatura com as cores das estrelas. E, por fim, estudamos dilatação térmica, calor e as formas de propagação deste, estudando sobre o sol. Contudo, os alunos ficaram mais fascinados com a astronomia, não observando claramente a relação com a termodinâmica. Com a nova discussão feita posteriormente, porém mais rápida, e o feedback para os alunos de suas atividades, essa relação da astronomia e termodinâmica foi ficando mais clara e ainda mais interessante.

Em relação as perguntas sobre os pontos positivos e negativos das aulas, todos os alunos ficaram bastante satisfeitos e pediram novos projetos no futuro. Alguns alunos reclamaram sobre a apresentação do Google, pois algumas vezes a internet parava de funcionar no meio da aula e houve dificuldades na explanação, mas tanto a professora quanto os estagiários buscaram a todo momento resolver possível inconvenientes.

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## Considerações Finais e Conclusão

Planejar e aplicar um projeto deste não foi fácil, precisou de tempo fora da escola para pesquisa e discussões, contudo é sempre possível, benéfico e gratificante quando, ao final, percebemos a evolução dos alunos e o entendimento da disciplina de Física, mesmo com todos os traumas que a maioria dos alunos trazem desta matéria. A pesquisa e leitura de artigos científicos e trabalhos realizados em universidades brasileiras foi gratificante e essencial para a construção deste projeto e mostrou que os alunos podem entender, aprender e gostar das aulas de Física. Além disso, as discussões geraram grande motivação para os alunos, a professora e os estagiário, revelando não só o crescimento dos estudantes, mas de todos os sujeitos da sala de aula.

Sendo assim, podemos perceber que com compromisso profissional, presença constante, feedbacks, discussões, debates e apoio é possível realizar um trabalho incrível, atingir um grande número de alunos, aprender a enfrentar dificuldades e contornar problemas e, principalmente, motivar alunos e professores, transformando uma disciplina que é vista como difícil, monótona e desagradável para os discentes, em algo maior, mais interessante, mais extraordinário e possível de ser compreendido, como é realmente vista aos olhos dos docentes em Física.

## Referências

LANGHI, Rodolfo. Justificativas para o ensino de Astronomia: o que dizem os pesquisadores brasileiros? Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências. Vol. 14, No 3, 2014.

LIMA, Jan Torres. A contextualização da Astronomia no ensino da termodinâmica [recurso eletrônico] / Jan Torres Lima, Daniela Borges Pavani, Fernando Lang da Silveira. - Porto Alegre: UFRGS, 2016.

GAMA, Leandro Daros; HENRIQUE, Alexandre Bagdonas. Astronomia na sala de aula: por quê? Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia. No 9, 2010.

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