UTILIZANDO A ESCOLA DE CIÊNCIA FÍSICA DE VITÓRIA - ES PARA O ENSINO DE ELETRICIDADE BASEADO NOS EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA

## UTILIZANDO A ESCOLA DE CIÊNCIA FÍSICA EM VITÓRIA PARA O ENSINO DE ELETROMAGNETISMO BASEADO NOS EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA

Luiz Otávio Buffon , Julio Cesar Carriço Cândido 1 2

- 1 Instituto Federal do Espírito Santo- IFES - Cariacica /Coordenação de Física /buffon@ifes.edu.br
- 2 Instituto Federal do Espírito Santo - IFES - Cariacica / Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física /juliocarrico@hotmail.com

## Resumo

Esta visita a um espaço não formal foi realizada em um dos encontros do trabalho de mestrado de Cândido (2018), onde foi desenvolvida uma proposta didática para o ensino de eletromagnetismo baseado nos efeitos da corrente elétrica. Neste encontro visitamos a Escola de Ciência e Física e uma sequência de experimentos foi estruturada previamente contendo experimentos que estivessem alinhados com o assunto estudado. O procedimento metodológico utilizado foi os três momentos pedagógicos e participaram deste encontro vinte alunos do 3° ano da Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio Professora Maria Penedo. Os experimentos que compreenderam essa proposta didática foram: A Bicicleta, O Arco voltaico, A pilha, Teste de nervos e Condutor-isolante. De maneira geral, os resultados obtidos nesta visita foram significativos, e através da análise dos questionários conceituais conseguimos verificar que houve desenvolvimento conceitual nas questões. No questionário de opinião foi verificado que os alunos destacaram a importância de visitar uma escola de ciência e como ela contribuiu para o desenvolvimento cognitivo.

Palavras-chave : Espaço não formal, Escola de Ciência Física, Três Momentos pedagógicos.

## Introdução

O ensino de Física nos últimos anos vem sofrendo mudanças no processo de ensino-aprendizagem devido a estratégias de ensino que aproximam o conceito físico à realidade do aluno, com intuito de promover um ensino contextualizado, aplicado e integrado à sociedade, tornando assim a aprendizagem mais prazerosa e motivadora. Por muito tempo o ensino tradicional instaurou-se no ambiente escolar e poucos resultados foram gerados, segundo o PCN+,

O ensino de Física vem deixando de se concentrar na simples memorização de fórmulas ou repetição automatizada de procedimentos, em situações artificiais ou extremamente abstratas, ganhando consciência de que é preciso lhe dar um significado, explicitando seu sentido já no momento do aprendizado, na própria escola média. BRASIL (2007, p. 60)

Pensando nessa perspectiva, foi elaborada uma proposta didática para o estudo de eletromagnetismo baseado nos efeitos da corrente elétrica que pudesse conter os princípios do PCN+, a fim de promover aulas que corroborem com diálogos e com os processos interativos. Nesse sentido, foi estabelecida a visita a um espaço não formal de ensino.

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

A visita planejada na Escola de Ciência Física, que se constitui num importante espaço não formal administrado pela Secretaria Municipal de Educação SEME do município de Vitória, proporcionou o estudo do eletromagnetismo baseado nos efeitos da corrente elétrica através de experimentos. Mediante toda descoberta tecnológica e científica que nos cerca, grande parte das pessoas não imaginam o potencial que esses espaços proporcionam para as explicações dos fenômenos que estão presentes no dia a dia. Zucoloto et al. (2011) deixa claro alguns dos objetivos desses espaços não formais:

- ● Utilização de práticas que promovam maior interatividade com o Público;
- ● Utilização do lúdico na apropriação do conhecimento;
- ● Articulação de acervos e práticas educativas com os currículos Escolares;
- ● Visão temática menos disciplinar e menos fragmentada; Articulação entre diversos saberes relacionados aos campos da ciência e cultura;
- ● Articulação entre o contexto local e o global;
- ● A busca da articulação dos acervos com as práticas educativas e os currículos escolares atende a um dos focos desses espaços que é receber a visitação de estudantes de escolas do ensino fundamental e médio na busca e inovação para os processos de ensino e aprendizagem (p.11-12).

Segundo Cazelli e Coimbra (2012, p. 1) algumas dificuldades são encontradas no ensino formal, e a área de ciências é uma das que apresenta maior defasagem de conhecimento. Contudo no contexto não formal, podemos buscar subsídios que auxiliem na motivação pelo ensino de ciências, optando assim para o lado lúdico e interativo.

## Descrição do trabalho desenvolvido

Neste encontro visitamos a Escola de Ciência e Física e uma sequência de experimentos foi estruturada previamente. Como a proposta foi baseada nos efeitos da corrente elétrica, todos os experimentos da Escola de Ciência Física relacionados a esses assuntos que estavam funcionando foram utilizados. A problematização inicial compreendeu dois experimentos, que foi o da Bicicleta e o Arco Voltaico, sendo que o objetivo foi apresentar os experimentos e desafiar os alunos a exporem suas concepções sobre os fatos que estavam ocorrendo. Na organização do conhecimento, os alunos junto ao professor, buscavam soluções para resolver as situações que surgiram, sejam situações que estavam atreladas a problematização inicial ou situações que se relacionavam com os fatos iniciais. Os experimentos utilizados foram: A Pilha, Condutor-Isolante e o Teste de Nervos . Para a aplicação do conhecimento, buscamos compreender todo o circuito que tinha sido feito através dos mesmos experimentos da problematização inicial, que foi a Bicicleta e o Arco Voltaico.

A seguir foi listado a ordem e os principais pontos abordados em cada experimento:

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

Figura 1 - Resumo do circuito realizado na Escola de Ciência Física. (PI) Problematização inicial, (OC) - Organização do conhecimento e (AC) - Aplicação do conhecimento.

<!-- image -->

O primeiro experimento da sequência foi a Bicicleta e nela buscamos problematizar alguns conceitos de energia. A discussão principal estava na origem da energia e nas formas de transformação das energias (energia química, energia mecânica e energia elétrica). O experimento consistia em uma pessoa pedalar a bicicleta e observar que o boneco que estava sobre um longo fio retilíneo começaria a se movimentar.

Figura 2 - Problematização inicial - Bicicleta

<!-- image -->

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

- O segundo experimento foi o Arco Voltaico e nele continuamos a problematização com algumas perguntas. Um dos objetivos deste experimento foi evidenciar a ruptura dielétrica entre os dois eletrodos e como consequência, observar um fluxo de corrente elétrica com forma visual de um arco elétrico.

Figura 3 - Problematização inicial - Arco Voltaico

<!-- image -->

Neste terceiro experimento que foi o Princípio da Pilha começamos a organização do conhecimento. Um dos objetivos desse experimento foi evidenciar a tendência em receber ou de doar elétrons das substâncias (zinco e cobre, assim como na pilha de Daniel), no caso da ECF, as placas eram de alumínio e cobre. Buscou-se levar o aluno a compreender que esse movimento de elétrons geraria uma corrente elétrica.

Figura 4 - Organização do Conhecimento - Pilha

<!-- image -->

- O quarto experimento foi o Teste de Nervos , nele continuamos a organização do conhecimento, contudo o intuito principal foi deixar os alunos manusearem o aparelho/experimento e interagirem mais entre si, pois após quase 40~50 minutos de roteiro foi observado que os alunos começaram a se dispersar, logo esse experimento conseguiu retomar a atenção deles por ser um instrumento que desperta a motivação de querer conseguir realizar o circuito até o fim. Um dos objetivos deste experimento foi evidenciar um sistema elétrico de uma forma mais

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

ilustrativa e notar que a argola e o arame funcionam como interruptores de um circuito, assim podendo ser, um circuito aberto ou circuito fechado.

Figura 5 - Organização do Conhecimento - Teste de Nervos

<!-- image -->

O quinto experimento foi o Condutor-Isolante e nele tivemos o último momento de organização do conhecimento. O objetivo deste experimento foi evidenciar que certos tipos de materiais possuem mais facilidade ou mais dificuldade de movimentar suas cargas elétricas. Os que possuíam facilidade denominamos de condutores e os que possuíam dificuldade, denominamos isolantes. Alguns materiais dispostos para essa análise foram: Ferro, alumínio, cobre, madeira, acrílico e plástico para encapar fios condutores, foi destacado também a importância que cada tipo de material tem e sua utilidade para o dia a dia.

Figura 6 - Organização do Conhecimento - Condutor/Isolante

<!-- image -->

Após esses momentos de problematizações e organizações do conhecimento, iniciamos a aplicação do conhecimento com o retorno aos experimentos da Biclicleta e do Arco Voltaico. O objetivo foi refazer as mesmas perguntas problematizadoras a fim de verificar quais conceitos foram desenvolvidos.

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

## Resultados obtidos

O trabalho foi estruturado através de duas análises: Análise qualitativa e Análise quantitativa. A análise qualitativa foi compreendida através dos diários de bordo, dos áudios gravados e das filmagens feitas na Escola de Ciência Física. Já a análise quantitativa compreendeu os questionários propostos. Os questionários de conhecimentos prévios e a avaliação final (O questionários foi o mesmo) serviram para mensurarmos o desenvolvimento conceitual que os alunos tiveram durante a proposta didática. Contudo, o encontro cerne ocorreu na Escola de Ciência Física que possibilitou uma apropriação conceitual acerca dos experimentos explorados.

Os questionários compreenderam vinte e duas questões, sendo onze questões abertas e onze questões do tipo Likert. A seguir temos a análise do questionário Likert. Nesse tipo de questionários se o aluno conseguiu aumentar a pontuação em relação ao início, houve progresso, senão, houve retrocesso. Para averiguar se houve progresso ou retrocesso, basta fazer a diferença da pontuação final pela pontuação inicial, se a diferença for positiva, houve progresso, se for negativa, houve retrocesso e se for nula, houve uma permanência. Nesse sentido, temos:

McClelland (1976) destaca as características referentes a uma escala Likert,

Figura 7 - Escala Likert

A análise a seguir foi feita referente aos 20 alunos que participaram da visita. Temos abaixo as afirmativas utilizadas no questionário tipo Likert:

- 12- Na corrente contínua os elétrons podem se deslocar dentro de um condutor numa só direção.
- 13- Uma corrente alternada não transporta energia
- 14- Campos magnéticos podem ser gerados por correntes elétricas.
- 15- A carga magnética pode ser obtida separando-se um dos polos de um ímã do outro.

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

- 16- Energia elétrica pode ser convertida em energia mecânica através de força magnética.
- 17- Ao aproximarmos um condutor neutro A de um condutor B carregado nada acontecerá pois o condutor A não possui cargas elétricas.
- 18Na figura abaixo se aproximarmos o ímã da espira condutora, desconectada de fontes de tensão, logo detectaremos uma força de atração entre os objetos.
- 19- Na corrente elétrica os elétrons dentro do condutor se movem com velocidade altíssima, próxima da velocidade da luz.
- 20Numa residência as lâmpadas são colocadas na forma de uma associação em paralelo.
- 21- A variação do fluxo de campo magnético no tempo num condutor gera campo elétrico induzido.

22- As pilhas podem gerar correntes alternadas.

Figura 8 - Resultado geral do questionário tipo Likert

<!-- image -->

De maneira geral, os alunos conseguiram um desenvolvimento conceitual. Na tabela a seguir temos a pontuação de cada aluno por questão e a pontuação total de cada aluno. Para ficar de forma mais visível, as células em verde significam que houve progresso, as células em cinza indicam que não houve evolução e os alunos mantiveram seus desempenhos, e as células vermelhas destacam que houve retrocesso.

Os dados nos permite perceber que dos 20 alunos, 15 alunos conseguiram uma evolução, 1 permaneceu com o mesmo desempenho e 4 regrediram, nesse sentido, o rendimento de aproveitamento foi de 75%. Na análise das questões, tivemos cerca de 81% de aproveitamento no desempenho, destaco as questões 18 , 19 e 20 que foram as que mais obtiveram evolução. Dessa forma, acreditamos que a visita proporcionou resultados significativos e foi importante no desenvolvimento cognitivo do alunado.

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

## Considerações finais

Percebemos um envolvimento maior dos alunos no decorrer da visita, essa participação deu-se de forma gradativa, pois os alunos não estavam acostumados a terem a oportunidade de se expressarem dessa maneira. A cada experimento que os alunos assistiam e interagiam, mais eles queriam saber sobre o conceito relacionado, com isso tivemos debates e discussões enriquecedores. Portanto, esse foi um ponto muito destacado pelos alunos como positivo no questionário de opinião.

Outro ponto importante foi analisar as respostas que os alunos deram em seus respectivos questionários de opinião e questionários de avaliação e observar que os instrumentos e metodologias utilizados na visita motivaram e facilitaram o processo de ensino-aprendizagem. Temos como exemplos as seguintes falas de alguns alunos: 'Serviu para mostrar que a física não é somente cálculos e que tem muitas coisas interessantes na física que é bom de se conhecer.' e 'Nos mostra que a física esta mais presente no nosso dia-a-dia do que imaginámos.' Essas falas encorajam o educador a propor cada vez mais aulas que possam priorizar a emancipação e o protagonismo dos seus educandos.

## Referências

BRASIL. Pcn+ ensino médio: Física: Orientações educacionais complementares aos parâmetros curriculares nacionais . Ministério da Educação, 2007.

CANDIDO, J. C. C. Uma Proposta de Ensino de Eletromagnetismo baseada nos Efeitos da Corrente Elétrica, através do uso de Vídeos, Experimentos e uma Visita na Escola de Ciência Física de Vitória. 2018. Dissertação (Mestrado Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física) - Ensino de Física, Instituto Federal do Espírito Santo, Cariacica.

CAZELLI, S.; COIMBRA, C. A. Q. Pesquisas Educacionais em Museus: desafios colocados por diferentes audiências. 1º Workshop Internacional de Pesquisa em Educação em Museus. Geenf, USP. São Paulo, 2012. Disponível em: &lt;http://www.geenf.fe.usp.br/v2/wp-content/uploads/2013/01/Mesa1\_Cazelli-protegido.pdf&gt;. Acesso em: 20 de Fevereiro de 2017.

MCCLELLAND, J. A. Técnica de questionário para pesquisa. Revista Brasileira de Física , v. 1, n. 1, p. 93-101, 1976.

SOARES, C. T. DOS S.; DA SILVA, A. M. M. Escolha e controle em um ambiente museal: um estudo com professores de Ciências. Investigações em Ensino de Ciências , v. 18, n. 1, p. 177-198, 2013.

ZUCOLOTO, M. A. S. et al. Escola da Ciência Física: Ciência, Educação e Cultura no município de Vitória, ES. In: FERRACIOLI, L (Org.). Espaços não formais de educação: Educação em Ciência, Tecnologia &amp; Inovação na Região Metropolitana de Vitória, ES. Mandacaru Design. 2011. p. 22-25.

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