Um relato de experiência de uma aula diferenciada de física utilizando o chuveiro elétrico

## Um relato de experiência de uma aula diferenciada de física utilizando o chuveiro elétrico

## Erick Pizarro Prestes , João Saccoman , *Rodolfo Alcântara , Rodolfo Langhi 1 2 3 4 , Roselia Vidinha . 5

## Resumo

O presente trabalho foi desenvolvido como atividade final da disciplina de instrumentação para o ensino de física II. Onde temos como objetivo a aprendizagem dos conceitos físicos, trabalhados no ensino médio, através, principalmente, da metodologia experimental, utilizando como ferramentas de ensino, equipamentos cotidianos. O equipamento escolhido foi o chuveiro, com o qual abordamos conceitos fundamentais para o eletromagnetismo, que formam o triângulo das grandezas elétricas: corrente elétrica, resistência elétrica e potencial elétrico. Aspectos relacionados à HFC (História e Filosofia da Ciência) foram inseridos nas atividades, assim como um enfoque em CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade). Atividades avaliativas foram inseridas em diversos momentos da aula, a fim de desenvolver uma avaliação contínua. O contato com o equipamento escolhido foi uma das prioridades no planejamento das atividades, com o desmonte e análise de seu funcionamento como método para coletar as concepções dos alunos sobre o assunto. Trabalhos apresentados em edições anteriores deste Simpósio foram utilizados como referenciais, assim como artigos e os documentos oficiais da área de ensino de física.

Palavras-chave : Experimentação, chuveiro, ensino de física, relato de experiência.

## 1. Introdução

As aulas de física, na maioria das instituições públicas e particulares brasileiras, são feitas de forma tradicional, tratando o discente apenas um ouvinte sem conhecimentos prévios e o professor o detentor do saber. Durante os estágios observamos que o ensino de física, na maioria das vezes, é matematizado, se resumindo a definição de fórmulas e métodos para resolução de exercícios (PIETROCOLA, 2002). Matthews (1995) aponta que estes métodos de ensino de física vêm reforçando a visão de uma física sem significado, que provoca a desmotivação dos alunos e um possível analfabetismo em ciência.

Com o intuito de escapar desta metodologia tradicional, foi elaborado um curso, intitulado a física das coisas , durante a disciplina de instrumentação para o ensino de física II. Este curso tem o intuito de ensinar conceitos de física, através de equipamentos do cotidiano, como eletrodomésticos, eletroeletrônicos, câmeras

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fotográficas, relógio, entre outros, utilizando, em sua maioria, de métodos experimentais para a melhor aprendizagem dos discentes. As atividades de preparo do curso, discussões, e as aulas, ocorreram no laboratório didático da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, campus de Bauru. Desta forma faremos aqui um relato de experiência ao ministrar e preparar o curso.

## 1.1 Atividades iniciais na Unesp para montagem do plano de aula

No início da disciplina na universidade, em fevereiro, definimos três grupos com quatro membros. Cada um deveria escolher um aparelho do dia-a-dia para moldar um plano de uma aula experimental que seria ministrada por nós à alunos do ensino médio. Assim, nós optamos pelo chuveiro elétrico, pois nos pareceu envolver conceitos relativamente simples da física, estar presente na residência de todos os alunos e ser um aparelho fundamental para a melhoria da qualidade de vida.

Em março, através de atividades colocadas pelo professor após cada aula, realizamos buscas nos documentos oficiais PCNEM+, Currículo do Estado de São Paulo e em livros didáticos para fundamentação teórica. Posteriormente efetuamos uma pesquisa no Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF) dos anos de 2015, 2013, e 2009 utilizando a ferramenta de busca em suas referidas atas. Nosso intuito era encontrar propostas didáticas que envolvessem eletrodomésticos, como chuveiros elétricos, geladeiras, fornos elétricos, secadores de cabelo, batedeiras e outros equipamentos do cotidiano. Para a busca utilizamos as palavras chave: 'chuveiro', 'geladeira', 'eletrodomésticos' e 'equipamentos do cotidiano'. Os trabalhos encontrados estão presentes na Tabela 1 abaixo:

Tabela 1: Artigos encontrados no SNEF 2015, 2013 e 2009

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envolvidos

Fonte: elaborado pelo autor

Na tabela 1, estão quatro artigos que nos ajudaram a na montagem do plano de aula. Ressaltamos que pode haver uma escassez de trabalhos na área. Outra importante referencial que obtivemos a partir das orientações do docente foi o GREF (2005) desenvolvido pela USP.

O livro de eletromagnetismo do GREF (2005) apresenta uma ampla explicação de diversos equipamentos elétricos do cotidiano. O mais intrigante é o capítulo 7, totalmente dedicado a explicar os conceitos físicos envolvidos no funcionamento do chuveiro elétrico com uma diversidade de questões para nortear o pensamento do aluno.

Em relação aos livros didáticos fizemos uma rápida leitura do terceiro volume de quatro exemplares. Onde verificamos que os autores dão certa importância para aproximar o conteúdo ao cotidiano dos discentes. Há diversos tópicos complementares, até mesmo ao longo do conteúdo, que tentam expor algum equipamento do dia-a-dia. No entanto, é muito raro os autores explicarem, detalhadamente funcionamento dos aparelhos. Na maioria dos casos, quando diluídos nos textos principais, eles apenas são citados ou abordados rapidamente para se dar início ou continuidade ao tema.

No Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo, 2011) a experimentação tem sido identificada apenas com as práticas laboratoriais e tem servido de plano de fundo para a prática de algum método de análise e coleta de dados. Ressalta, também, que a própria vivência dos estudantes, como participantes de um mundo rico em fenômenos percebidos e objetos manipuláveis, pode servir de conteúdo empírico a ser tratado no ensino e na aprendizagem da física. Entende-se, dessa maneira, que a experimentação engloba muito mais do que a prática laboratorial, sendo esta última apenas uma entre várias práticas internas do fazer do físico.

Tal determinação condiz com o que é apresentado pelo PCN+ (Brasil, 2002), que diz :

É indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências em Física, privilegiando-se o fazer, manusear, operar, agir, em diferentes formas e níveis. É dessa forma que se pode garantir a construção do conhecimento pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito de sempre indagar, evitando a aquisição do conhecimento científico como uma verdade estabelecida e inquestionável. (Brasil, 2002, p 84)

Após as atividade para respaldo teórico, construímos o plano de aula entre o final de março e início do abril. Através de seminários realizados em aula, obtivemos orientações do professor e dos demais colegas da turma. Nos tópicos seguintes apresentamos mais detalhes do plano de aula e de como ela decorreu na prática.

## 2. Procedimentos metodológicos da aula

Foram planejadas cinco atividades principais a serem realizadas na aula, organizadas em 24 slides com diversas figuras e gifs , obedecendo à seguinte ordem:

Atividade 1: Questionamentos iniciais e desmonte do chuveiro

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23 a 27 de janeiro de 2017

Com um chuveiro em cada bancada foi solicitado aos grupos que fizessem a desmontagem dos mesmos. Durante o processo os professores alertaram os alunos para não perderem as peças e não danificar os chuveiros. Em seguida realizamos questionamentos de forma dialogada, a turma, para incentivá-los e buscar alguma concepção prévia. As questões realizadas foram: Qual chuveiro consome menos energia o de 127v ou 220v? Como o chuveiro liga? Qual peça deve propiciar o aquecimento da água e porque acham isso?

## Atividade 2: Circuitos Elétricos

Para essa atividade fizemos a montagem de um circuito simples para cada bancada contendo uma lâmpada colorida e um interruptor representado na figura 1 abaixo.

Figura 1 : Foto de circuito simples com lâmpada

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Em seguida com o auxílio dos slides, abordamos de forma expositiva dialogada, os conceitos teóricos sobre: corrente elétrica, resistência elétrica, tensão e potência. Na sequência nos direcionamos para as bancas para explicarmos, agora de forma mais demonstrativa, a aplicação de cada um dos conceitos envolvidos nos circuitos. Ressalta-se que neste momento não fizemos uso de artifícios matemáticos.

## Atividade 3: O efeito Joule e os conceitos de circuito no chuveiro

Nesta atividade foi abordado o efeito joule com o uso de um experimento que consistia na queima da palha de aço através da corrente elétrica. Segue abaixo, figura 2, uma foto do equipamento sendo montado e manipulado pelos alunos.

Figura 2 : Foto do experimento de queima da palha de aço

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Os alunos montaram um circuito com pilhas e colocaram os pólos em contato com a palha de aço e observarem sua queima. Posteriormente, os

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professores em cada bancada auxiliam na compreensão conceito envolvido no experimento.

Para dar continuidade, procuramos relacionar os conceitos apresentados com o funcionamento de cada peça presente no chuveiro elétrico. Assim para nortear o pensamento dos alunos fizemos às seguintes questões: Como a pressão da água provocar o ligamento do chuveiro? Na posição neutro como o que impede que chuveiro ligue? Por onde passa a corrente quando se coloca na posição verão? E na posição inverno? A partir delas os professores criavam discussões nas bancadas para respondê-las e auxiliar no entendimento do funcionamento de cada peça no chuveiro.

## Atividade 4: Evolução históricas do aquecimento da água

Nessa atividade foi realizado uma breve apresentação histórica do desenvolvimento e da criação do mecanismo por trás do aquecimento da água para o banho. Para isso foi empregada uma metodologia expositiva dialogada e Slides, com imagens e gifs. Dois dos quatro slides utilizados para esta parte da aula então representados na figura 3, abaixo.

Figura 3 : Slides utilizados na abordagem histórica

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Para compor esta parte da aula utilizaremos como base teórica o artigo de Vivas e Teixeira (2009) e informações encontradas na internet sobre a criação do primeiro chuveiro elétrico.

Atividade 5 : Conceito de Potência e a leitura do selo do Inmetro

Nesta última atividade dialogada e com slides, fizemos a leitura e análise de selos do Inmetro encontrado em chuveiros elétricos que dão informações da eficiência do aparelho ao consumidor. Assim, paralelamente abordamos os conceitos de Potência, dando o aporte teórico juntamente da questão social da economia de energia, objetivando aspectos relacionados à abordagem Ciência Tecnologia Sociedade e Ambiente (CTSA).

Desta forma após a abordagem teoria de potência expomos, em slide, três etiquetas do Inmetro de chuveiros diferentes. Onde os alunos analisaram qual é o melhor aparelho para se instalar em uma residência. Ao final, solicitamos que cada bancada explicassem a turma que considerações fizeram ao escolher um chuveiro, com base no selo.

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A seguir apresentaremos algumas observações sobre cada atividade efetuada na aula. Estas foram realizadas com base em nossas considerações empíricas durante e após a atividade docente. Devemos salientar que tal fato foi possível, pois após cada aula o orientador, responsável pela disciplina de instrumentação II, reunia toda a turma de futuros professores para colocarem suas opiniões sobre a aula. Ressaltando seus pontos fortes e erros cometidos.

## 3. Observações das atividades práticas da aula

No início da aula, os alunos se mostraram receosos em expor suas concepções e opiniões. Apesar de já conhecerem os docentes por estarem presentes na aula anterior, ainda existia um distanciamento. A fim de alterar este panorama e melhorar a dinâmica do curso, os docentes procuraram manter um ambiente de debate - trazendo os alunos para um papel mais ativo. Após os momentos iniciais, os discentes foram interagindo mais, conforme os professores passavam nas bancadas para debater sobre a questão ou problema proposto. Durante a primeira atividade, foi possível observar a presença de concepções prévias e sua natureza. Muitos alunos, por exemplo, possuíam a concepção de que o consumo de energia de um chuveiro dependia da tensão de trabalho. Essa concepção é muito presente, sendo evidenciada pelo discurso de pais e avós dos alunos (atribuímos essa ideia como advinda de familiares).

Outra concepção presente é de que o chuveiro era uma peça única, e que não possuía diversas peças e equipamentos internos. Com o prosseguimento da aula, foi proposto aos alunos o desmonte dos chuveiros. Essa atividade foi muito produtiva, os alunos ficaram muito animados e interessados. Durante o desmonte os docentes foram passando nas bancadas e fazendo perguntas e comentários, guiando o raciocínio e captando suas interpretações e explicações. Um fato interessante foi que os alunos chamavam os docentes para tirar dúvidas evidenciando que a atividade aguçou a curiosidade-, e em resposta à essas perguntas os docentes faziam uma questão ou propunham uma problemática a respeito do funcionamento do equipamento. Essa atividade também deixou o ambiente mais leve e descontraído, e após essa atividade, os alunos começaram a participar mais ativamente do desenvolvimento da aula.

Passando para a segunda atividade da aula, a utilização de um circuito elétrico montado facilitou a compreensão dos alunos quanto aos conceitos fundamentais envolvidos, pois, os mesmos possuíam em mãos - disponível para observação in loco - um exemplar. Era perceptível o interesse dos alunos pelos circuitos durante as explicações, sendo que nos momentos de finalização da explicação de um conceito, alguns ligaram e desligaram o experimento, girando-o tentando analisá-lo em detalhes (suas partes e como estavam interligadas). Outro fator importante foi o uso de imagens e gifs que exemplificam e ilustram aquilo que não era possível ver através do experimento.

Durante a terceira atividade, tivemos a participação intensa de todos os estudantes, por ser uma atividade mais prática e de caráter investigativo houve bastante agitação, entusiasmo e interesse de todos os grupos. Entretanto, também averiguamos que existiam alguns discentes menos participativos e que apenas observarm o que os demais estavam realizando. A primeira parte atividade envolveu a montagem do circuito, nesse processo, foram poucos os alunos que tiverem dificuldades de entender a construção desse equipamento. No entanto, muitos deles

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não compreendiam o porquê da queima da palha de aço, sendo necessária a intervenção dos discentes com questões para incentivá-los a formular hipóteses e relacionar com o conceito do efeito Joule.

Na quarta atividade, devido à natureza dessa parte da aula, a metodologia utilizada foi a expositiva. Com o auxílio de slides preparados com base no trabalho de Vivas e Teixeira (2009), foi feita uma contextualização histórica do hábito do banho, partindo desde os princípios por trás desse costume na cultura grega, até o seu papel na sociedade atual. Essa etapa visou elencar a importância de hábitos de higiene para o bem-estar e a saúde dos alunos. Foi apresentado Louis Pasteur, que teve grande influência e contribuição na teoria microbiológica da doença e Ignaz Philipp Semmelweiss, que elencou a importância da higiene das mãos (relacionado à mortalidade infantil no século XIX). Nessa etapa os alunos mostraram atenção à contextualização histórica, e para manter um ambiente animado foram inseridos elementos divertidos como gifs e imagens, que mantiveram a atenção dos alunos. Isso reduziu o aspecto maçante dessa atividade.

Por fim, a quinta atividade. Essa atividade foi apresentada de forma expositiva e dialogada com o auxílio dos slides. Durante a explicação os alunos demonstraram interesse, ficaram bem atentos ao que o professor falava. Na segunda parte dessa atividade onde foi pedido para calcular a potência e fazer a análise dos aparelhos que consumiam menos energia, obtivemos uma participação significativa dos alunos, pois todos os grupos desenvolverem os cálculos e expuseram seus pontos de vista de forma dinâmica com a participação de todos.

## 4. Considerações finais

Com base na experiência obtida e na devolutiva que tivemos dos estudantes durante a aula, é possível afirmar que foram bons os resultados obtidos com a aula, visto que, foi possível abordar um conteúdo diretamente ligado à vida cotidiana dos estudantes. Além disso, é importante destacar o conhecimento cultural adquirido a partir da história da ciência que foi abordada durante a aula, o que propõe uma evolução no entendimento da ciência como um desenvolvimento, não algo que é descoberto. Vale também ressaltar que os materiais utilizados em toda a aula são de fácil acesso e de baixo custo, o que torna aplicável em qualquer ambiente. Lembrando que foi necessário um longo tempo de preparo para a aula, mas há de se considerar que os discentes foram alunos de graduação, cada grupo foi formado por quatro discentes. A partir do desenvolvimento das atividades práticas e da organização dos conteúdos, é possível dizer que essa aula é aplicável no ensino regular, para tratar do tópico de eletricidade, tendo por base uma abordagem diferenciada, contendo características de cunho investigativo, experimental construtivista, entre outras. Abordagens que valorizam cada vez mais o desenvolvimento cognitivo dos alunos, os processos de ensino e aprendizagem, a construção do conhecimento científico e as relações entre professor e estudante.

## 5. Referências

BRASIL, SEMTEC. PCN+ ensino médio: orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da natureza, matemática e suas tecnologias. Brasília: MEC, SEMTEC, 2002.

DA SILVA, José Medeiros et al. Eletromagnetismo no cotidiano: O uso de equipamentos eletrônicos como recurso para o ensino de Física. In: VII CONNEPI -

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Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação . 2012.

GREF: Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Leituras de Física GREF: Eletromagnetismo para ler, fazer e pensar. USP, v. 3, São Paulo. 2005

MATTHEWS, Michael. História, filosofia e ensino de ciências: a tendência atual de reaproximação. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , Florianópolis, v. 12, n. 3, p. 164-214, jan. 1995.

PIETROCOLA, Maurício. A matemática como estruturante do conhecimento Físico. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , Florianópolis, v. 19, n. 1, p. 93-114, jan. 2002.

São Paulo (Estado) Secretaria da Educação. Currículo do Estado de São Paulo: Matemática e suas tecnologias. Maria Inês Fini (coord.). 1 ed. atual. -São Paulo: SE, 2011.72 p.

SÃO PAULO: Secretaria da Educação do Estado (Org.). Currículo do Estado de São Paulo: Ciências da Natureza e suas tecnologias. 1 ed, 2011.

VIVAS, A. S.; TEIXEIRA, RRP. A alfabetização científica no ensino de física para a educação de jovens e adultos: Uma experiência com o chuveiro elétrico. SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA , v. 18, 2009.

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