EXPLORANDO A ELETRICIDADE E A ENERGIA FOTOVOLTAICA: UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA BASEADA NO ENSINO POR INVESTIGAÇÃO

## EXPLORANDO A ELETRICIDADE E A ENERGIA FOTOVOLTAICA: UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA BASEADA NO ENSINO POR INVESTIGAÇÃO

## Ruan Vitor Chaves 1 , Denise Andrade do Nascimento 2

- 1 Universidade Federal de Roraima (UFRR), Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, ruanvithor@hotmail.com
- 2 Universidade Federal de Roraima (UFRR), Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, denise.nascimento@ufrr.br

Palavras-chave : energia fotovoltaica; investigação; ensino de física.

## Resumo

A energia fotovoltaica é um tipo de energia renovável que é gerada a partir da luz do Sol. Ela ocorre quando há a colisão de fótons de luz com uma placa que 'libera' elétrons de forma ordenada. Quando temos um fluxo ordenado desses elétrons obtemos uma corrente elétrica que, por sua vez, terá uma voltagem dependente desse fluxo de cargas. De forma mais objetiva, o efeito fotovoltaico é o fenômeno físico pelo qual uma célula fotovoltaica transforma a luz solar em energia elétrica.

Energias renováveis como essa desempenham um papel importante na sociedade contemporânea, pois fazem parte da transição entre passado e futuro, e o futuro exige energias limpas e sustentáveis. Dessa forma, ampliar o estudo sobre tal tipo de energia é de grande importância social.

No contexto educacional, tornam-se evidentes as dificuldades enfrentadas tanto pelos professores quanto pelos alunos durante o processo de ensinoaprendizagem relacionado a esse conteúdo. Isso acontece uma vez que nem sempre há recursos disponíveis nas escolas para que os estudantes consigam visualizar, na prática, os conceitos que envolvem a transformação da energia solar em energia elétrica.

É necessário promover um ensino de física que vá além da transmissão de conceitos científicos, mas que também capacite os alunos a se envolverem com a ciência e aplicar, de forma prática, conteúdos que lhes são abstratos, levando-os a uma experiência participativa no processo de aprendizagem e colocando-os diante de problemas reais que os levem a investigar a realidade mediante formulações de perguntas, realização de experimentos e análise de resultados.

A partir dessas reflexões, foi desenvolvida uma sequência didática acerca do conteúdo Energia fotovoltaica por meio do Ensino por Investigação (SEI), que, segundo Almeida (2014), engloba atividades de ensino que têm como objetivo fazer com que o estudante desenvolva habilidades científicas como a formulação de hipóteses, a coleta e análise de dados, a interpretação de resultados, a comunicação de conclusões. Utilizou-se como recurso tecnológico a plataforma Arduino, aplicada em turmas do 2º e 3º ano do Ensino Médio, visando analisar seu impacto no aprendizado dos alunos.

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A pesquisa buscou atingir os seguintes objetivos: i) Desenvolver uma sequência didática acerca da energia fotovoltaica utilizando como metodologia o ensino por investigação e como recurso a plataforma Arduino; ii) Aplicar a sequência didática em sala de aula, considerando aspectos práticos como recursos disponíveis, tempo para sua implementação e, por fim, iii) Coletar dados qualitativos e quantitativos sobre o aprendizado dos alunos, por meio de questionários, observações e análises de produtos e registros, a fim de avaliar o impacto da sequência didática no desenvolvimento de conhecimentos e competências relacionados à energia fotovoltaica.

A Sequência de Ensino Investigativo (SEI) e/ou Atividade Investigativa é, segundo Carvalho (2018),

- [...] o ensino dos conteúdos programáticos em que o professor cria condições em sua sala de aula para os alunos: pensarem, levando em conta a estrutura do conhecimento; falarem, evidenciando seus argumentos e conhecimentos construídos; lerem, entendendo criticamente o conteúdo lido; escreverem, mostrando autoria e clareza nas ideias expostas (Carvalho, 2018, p. 253).

Optar por uma SEI colocará o aluno em uma posição ativa ao se envolver com a atividade com o propósito de alfabetizá-lo cientificamente e tornando o ensino mais atraente para ele (Correia, 2019). Aliado à SEI, também será utilizado o Arduino como recurso metodológico que é:

- [...] uma plataforma open-source (código aberto) de prototipagem eletrônica com hardware e software flexíveis e fáceis de usar, destinado a artistas, designers , hobbistas e qualquer pessoa interessada em criar objetos ou ambientes interativos (Mota, 2015, p. 6).

A plataforma é composta por dois elementos essenciais: a placa, que é o hardware utilizado para a construção dos nossos projetos, e a IDE Arduino, que é o software pelo qual se pode programar as funcionalidades desejadas para a placa.

A principal vantagem de utilizar essa plataforma de desenvolvimento em nossa pesquisa reside na sua facilidade de uso. Alunos do ensino médio, mesmo sem possuir conhecimentos técnicos avançados, podem aprender os conceitos básicos e criar um projeto em um período de tempo relativamente curto.

Utilizando essa tecnologia será possível certificar que o projeto irá focar não no aprendizado da linguagem de programação do Arduino, mas no aprendizado dos conceitos físicos relacionados à geração de energia fotovoltaica e, consequentemente, promover a conscientização sobre energia a solar, como uma forma limpa e sustentável de suprir necessidades energéticas. Isso também estimulará o pensamento crítico dos estudantes e ampliará seu entendimento das diferentes fontes de energia no meio ambiente.

Para incluir o ensino por investigação na sequência didática sobre energia fotovoltaica utilizando o Arduino, será promovida uma abordagem que seguirá algumas etapas. Inicialmente, será realizada uma introdução acerca da energia fotovoltaica, explorando suas diversas aplicações. Em seguida, haverá aprofundamento nos conceitos básicos do Arduino, demonstrando a eficácia da plataforma na coleta de dados.

A partir de um sistema de rastreamento solar didático, utilizando sensores e motores controlados pelo Arduino, os alunos irão coletar dados experimentais e analisá-los para determinar a eficácia do rastreamento solar em comparação com

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painéis estáticos. Isso preparará os alunos para a investigação da intensidade da luz solar, um elemento essencial do projeto.

Na etapa de discussão e análise conjunta dos resultados, cada aluno irá compartilhar sua investigação, destacando suas conclusões e como as descobertas se relacionam com a energia fotovoltaica e como a tecnologia Arduino pode ser usada em sistemas reais de monitoramento.

- O público-alvo consistirá nos grupos de estudantes do 2º e 3º anos do Ensino Médio visto que a temática energia é um assunto que perpassa por essas séries da Educação Básica. No entanto, para se chegar à sala de aula, a pesquisa será iniciada por meio de pesquisas bibliográficas em livros, teses, artigos que possam auxiliar na produção da sequência didática que será aplicada.
- A aplicação da SEI em turmas escolhidas terá início e, simultaneamente à sua realização, serão analisadas as etapas da sua implementação, verificando a sua aplicabilidade no contexto do ensino do conteúdo para realizar ajustes caso seja preciso. Durante a aplicação também será investigado o desempenho dos alunos no processo de aprendizagem da energia fotovoltaica, considerando a compreensão dos conceitos, o desenvolvimento de habilidades científicas e o engajamento.

Finalizada a aplicação da SEI, será dado início à análise de dados, qualitativamente e quantitativamente, obtidos por meio de questionários, observações, e registros, para avaliar essa sequência no desenvolvimento de competências relacionados ao tema. Dessa forma, será avaliada a aplicabilidade da proposta e identificadas as vantagens e desvantagens dessa metodologia.

Com esta pesquisa, espera-se obter conclusões esclarecedoras acerca da eficiência da metodologia nas circunstâncias adotadas, bem como resultados que possam contribuir para o aprimoramento do método para diversas realidades educacionais.

## Referências

ALMEIDA, Andrey. A s ideias balizadoras necessárias ao professor ao planejar e avaliar a aplicação de uma sequência de ensino investigativo . São Paulo - SP: USP, 2014.

CARVALHO, A. M P. Ensino e aprendizagem de ciências: referenciais teóricos e dados empíricos das sequências de ensino investigativas- (SEI). In: O uno e o diverso na educação , 2011.

CORREIA, Felipe Moreira. Convertendo a radiação solar em energia elétrica . Rio de Janeiro: UFRJ / IF, 2019.

MOTA, Allan Deangelle. Apostila Arduino Básico : Vol. 1. Serra - ES: Vida de Silício, 2015.

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