CARRINHOS MOVIDOS A REFRIGERANTE MAIS BALA: UMA PROPOSTA STEAM PARA O APRENDIZADO DE MECÂNICA NO ENSINO MÉDIO

## CARRINHOS MOVIDOS A REFRIGERANTE: UMA PROPOSTA STEAM PARA O APRENDIZADO DE MECÂNICA NO ENSINO MÉDIO

Natasha Soares Monteiro da Silva 1 , Jean Michel da Silva Pereira 2 , Paulo Victor Santos Souza 3

- 1 Instituto Federal do Rio de Janeiro, natasha\_smonteiro@hotmail.com
- 2 Instituto Federal do Rio de Janeiro, jean.pereira@ifrj.edu.br
- 3 Instituto Federal do Rio de Janeiro, paulo.victor@ifrj.edu.br

Palavras-chave : Aprendizagem Baseada em Projetos, campos conceituais de Vergnaud, STEAM, vídeo análise.

A Física trabalhada em sala de aula, em geral, utiliza uma abordagem cujo enfoque é a apresentação abstrata de fórmulas matemáticas que devem ser memorizadas pelos alunos para posterior aplicação na resolução de questões. As discussões acerca do significado e importância dos conceitos físicos, quando não deixados de lado, ficam em segundo plano. Tais fatores se tornam empecilhos no processo de ensino e aprendizagem e colaboram para o desinteresse dos alunos pela aula e consequentemente pela Física.

Sendo a Física uma ciência essencialmente experimental, é de fundamental importância que atividades práticas sejam inseridas e façam parte do cotidiano dos alunos em sala de aula (CARVALHO et al., 2013; SILVA et al., 2021). Abordagens cujo cerne seja atividades experimentais podem contribuir para auxiliar no processo de aprendizagem e recebem respaldo, inclusive, dos documentos oficiais vigentes, como é visto na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) (BRASIL, 2018).

Porém, essa inserção não deve ser feita de qualquer forma, pois mesmo uma proposta didática baseada em uma atividade experimental pode ter efeito contrário ao que se objetiva se o aluno for apenas um espectador passivo e não puder participar de forma ativa e como protagonista do processo. O que também poderia gerar falta de interesse por parte deles.

Considerando esse aspecto, apresentamos neste trabalho uma proposta de sequência de ensino-aprendizagem, baseada em uma atividade experimental na qual os alunos participarão de forma ativa. Uma competição em equipes com o objetivo de construir protótipos de carrinhos impulsionados por uma mistura de refrigerante com bala de menta. Tal experiência se tornou famosa nas redes sociais há algum tempo tendo inúmeros vídeos muito difundidos na internet (ou viralizados, termo utilizado para designar vídeos que tenham conseguido um grande alcance de público), fato esse que familiariza os estudantes com o assunto e atua como elemento motivador (X-Test, 2020). O fenômeno químico que gera essa reação ocorre porque o refrigerante possui alta concentração de CO2, em equilíbrio com a água de sua composição, que vai sendo liberado lentamente. Porém, tal equilíbrio é muito delicado e pode ser facilmente quebrado por agitação ou pela adição de um sólido com superfície porosa, que é o caso da bala de menta. Ao ser inserida no refrigerante ela causa um desequilíbrio que resulta em uma reação que acelera a expulsão do CO2 de maneira muito abrupta, gerando uma espécie de spray (Pires e Machado, 2013).

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

A proposta de sequência didática foi concebia para ser aplicada utilizando o fenômeno citado acima no contexto de uma metodologia de Aprendizagem Baseada em Projetos que, de forma sucinta é uma abordagem com enfoque no aluno objetivando promover uma educação colaborativa e autônoma fazendo dele corresponsável por seu processo de aprendizagem. Ela utiliza como elemento de motivação a resolução de um problema proposto cuja solução exigirá que o estudante identifique, analise, investigue, discuta, teste e apresente soluções juntamente com seu grupo (PASQUALETTO, 2018 . A aplicação da metodologia Aprendizagem ) Baseada em Projetos será feita com enfoque curricular STEAM (Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática), que é desenvolvido preferencialmente com o uso de abordagens interdisciplinares (ORTIZ-REVILLA et al., 2018). A teoria de aprendizagem que fundamenta o trabalho é a teoria dos Campos Conceituais de Gerard Vergnaud (VERGNAUD, 1996). Segundo Moreira (2002), Vergnaud define campo conceitual como sendo um conjunto de problemas e situações cujo tratamento requer conceitos, procedimentos e representações dos mais distintos tipos que estão relacionados. Portanto, o presente trabalho visa prover aos estudantes situações novas e diversas de modo que quando confrontados possam recorrer aos conhecimentos adquiridos através de experiências anteriores (SANTANA; ALVES; NUNES, 2015), cabendo ao professor o papel de mediador auxiliando-os ao longo deste processo de interação a fim de assegurar-lhes seu progresso com relação ao campo conceitual da Mecânica.

A estrutura pensada para aplicação do projeto terá as seguintes etapas: aplicação de pré-teste para analisar os conhecimentos prévios dos estudantes; roda de conversa na qual será explicada a ideia do projeto bem como a divisão de atribuições; etapa de pesquisa dos alunos para projetar os seus protótipos; aula expositiva para desenvolver, com base no que pesquisaram os conceitos pertinentes; montagem e teste para ajustes; e uma apresentação de cada grupo mostrando e explicando os resultados. A etapa final consistirá na realização de um pós-teste que, mesclado com a análise de discurso, será utilizado na avaliação do processo de aprendizagem.

Nesse contexto, cada equipe terá o desafio de produzir um protótipo com maior eficiência energética no aproveitamento da conversão da energia química liberada pela reação entre o refrigerante e a bala de menta em energia mecânica. Eles precisarão pensar, em conjunto, todos os aspectos relevantes do projeto, como o tipo de carrinho e a quantidade de refrigerante e bala de menta. O objetivo é que, com o decorrer do projeto os alunos percebem a necessidade de compreender os conceitos físicos de mecânica relacionados com a problemática que se apresenta e os aprendam na prática, permitindo, inclusive uma abordagem interdisciplinar juntamente com a química.

As medidas experimentais para atestar a eficiência energética de cada protótipo serão feitas via vídeo análise utilizando o software Tracker (BEZERRA, 2012). Dessa forma será possível obter parâmetros quantitativos dos projetos elaborados e servirá como meio para determinar as melhorias necessárias a cada protótipo.

A proposta de sequência didática, utilizando a reação da mistura de refrigerante com bala de menta como propulsor de um carrinho está em etapa final de desenvolvimento e é parte integrante de um projeto cujo objetivo é desenvolver um produto educacional no âmbito do Programa Nacional de Mestrado Profissional em

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

Ensino de Física mantido pela Sociedade Brasileira de Física. A expectativa é que uma aplicação piloto seja realizada em poucos meses e que a sequência como um todo seja aplicado no primeiro semestre do ano que vem.

Figura 1 - Protótipo de carrinho movido a refrigerante e bala de menta sobre o trilho guia.

<!-- image -->

## Referências

BEZERRA JR, A. G. et al. Videoanálise com o software livre Tracker no laboratório didático de Física: movimento parabólico e segunda lei de newton. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v. 29, n. especial 1, p. 469-490, 2012.

BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular . Brasília, 2018.

CARVALHO, A.M.P. et al. Ensino de ciências por Investigação : Condições para implementação em sala de aula.

Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 2021.

MOREIRA, M. A. A teoria dos campos conceituais de Vergnaud, o ensino de ciências e a pesquisa nesta área. Investigações em ensino de ciências. Porto Alegre. v.7, n. 1, p. 7-29, 2002.

PIRES, D. A.; MACHADO P. F. Refrigerante e Bala de Menta: Explorando Possibilidades. QUÍMICA NOVA NA ESCOLA. Vol. 35, N° 3, p. 166-173, 2013.

PASQUALETTO, T. I. O Ensino De Física Via Aprendizagem Baseada Em Projetos: Um Estudo À Luz Da Teoria Antropológica Do Didático. 2018. 237 f. Tese (Doutorado em Ensino de Física) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, RS, 2018.

ORTIZ-REVILLA J .¿Cómo diseñar un prototipo de iluminación para mi sala de estudio? Proyectos STEAM para la Educación Primaria. Fundamentos y aplicaciones prácticas (pp. 163-193). Madrid, España: Dextra (2018).

SANTANA, E.; ALVES, A. A.; NUNES, C. B. A Teoria dos Campos Conceituais num Processo de Formação Continuada de Professores. Bolema - Mathematics Education Bulletin, v. 29, n. 53, p. 1162-1180, 2015.

VERGNAUD, G. A Teoria dos Campos conceituais. In: BRUN, J. Didáctica das matemáticas Tradução de Maria José Figueiredo. Lisboa: Instituto Piaget,1996. p. 155-191.

X-TEST. Experiment! XXL Coca-Cola Car Rocket with Mentos. YouTube, 15/08/2020. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=wy82fVRnytM&amp;t=37s. Acesso em 20 de maio de 2023.

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