O ENSINO POR INVESTIGAÇÃO COM ENFOQUE EM CTSA NO ENSINO DE FÍSICA APLICADO À MATRIZES ENERGÉTICAS

## O ENSINO POR INVESTIGAÇÃO COM ENFOQUE EM CTSA NO ENSINO DE FÍSICA APLICADO À MATRIZES ENERGÉTICAS

## Rafael Magalhães Aragão 1 , Fernando José Lira Leal 2 , Robson Leone Evangelista 3 , Thiago Araujo Polonine 4

- 1 Instituto Federal do Espírito Santo, Coordenadoria de Física, rafael.m.aragaoo@gmail.com 2 Instituto Federal do Espírito Santo, Coordenadoria de Física, fernando.leal@ifes.edu.br 3 Istituto Federal do Espírito Santo, Coordenadoria de Física, robson.leone@ifes.edu.br Secretaria de Educação do Espírito Santo, Departamento de Física, polonine.thiago@gmail.com

## Resumo

Este relato apresenta uma sequência didática de ensino por investigação com foco na abordagem Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA) para engajar os alunos de turmas de uma escola de ensino médio integrado. A abordagem visa promover a participação ativa dos alunos em atividades que envolvam a tomada de decisões informadas, considerando aspectos sociais, econômicos e ambientais, isso através de sua própria pesquisa e de uma dinâmica de júri-simulado. Esta intervenção didática faz parte do Programa Residência Pedagógica (PRP) e foi realizada por um estudante do Curso de Licenciatura em Física do Instituto Federal do Espírito Santo (IFES), campus Cariacica.

Palavras-chave : Ensino por Investigação; Abordagem CTSA; Ensino de física.

## Introdução

Nos tempos atuais, a educação vai muito além da transmissão de fatos e teorias. Ela se torna verdadeiramente eficaz quando os alunos são encorajados a se tornarem investigadores, explorando o mundo ao seu redor e tomando decisões informadas. Nesse contexto, a abordagem de Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA) desempenha um papel fundamental na formação de cidadãos críticos e conscientes. 'Na educação em ciências têm vislumbrado como escopo a formação de cidadãos para a participação ativa nas sociedades cada vez mais influenciadas pela ciência e pela tecnologia'(SILVA et al., 2020, p. 18)

Este artigo apresenta uma sequência didática de ensino por investigação que adota uma abordagem interdisciplinar, com o intuito de engajar e proporcionar uma participação ativa do aluno na atividade, a qual permite produzir conhecimento através da interação entre pensar, sentir e fazer (CARVALHO, 2014), com uma exploração profunda das questões relacionadas à tomada de decisão abrangendo aspectos sociais, econômicos e ambientais. A sequência tem como objetivo não apenas transmitir conhecimento, mas também cultivar a capacidade dos alunos de analisar, debater e tomar decisões embasadas em dados.

O conteúdo abordado de matrizes energéticas é algo que está presente no cotidiano dos alunos, porém que é pouco trabalhado de formas que engaje o interesse do aluno ao invés de simplesmente ouvir alguém falar, participar de discussões e dar sua opinião em um fato. Trazer essas discussões para o aluno ativamente e fazer com que eles percebam a ligação entre isso e a vida deles, é essencial para um melhor

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

aprendizado. De acordo com Carvalho (2014), situações problemáticas que envolvem a relação Ciência/Tecnologia/Sociedade são as que devem interessar os alunos.

Como afirma Carvalho (2013, p. 05):

Essa questão ou este problema, para ser uma questão para os alunos, deve estar dentro de sua cultura, sendo interessante para eles de tal modo que eles se envolvam na procura de buscarem uma solução e na busca desta solução deve permitir que os mesmos exponham os seus conhecimentos espontâneos sobre o assunto.

No cerne desta sequência está a simulação de um júri, uma estratégia pedagógica inovadora que desafia os alunos a assumirem o papel de tomadores de decisão em um cenário realista. Os alunos serão confrontados com a seguinte situação hipotética: diante de uma crescente demanda por energia em sua comunidade, eles devem decidir qual tipo de usina de energia é a melhor opção, considerando não apenas aspectos técnicos, mas também econômicos, sociais e ambientais.

Através deste trabalho, esperamos fornecer um modelo inspirador para educadores que desejam envolver seus alunos de forma ativa e crítica nas complexas discussões que permeiam a sociedade contemporânea, ao mesmo tempo em que desenvolvem habilidades de pesquisa, argumentação e tomada de decisões que serão fundamentais em suas vidas futuras.

## Desenvolvimento

A presente intervenção ocorreu na Escola de Ensino Médio Integrado Ary Parreiras, localizada no bairro Vila Capixaba, no município de Cariacica. A aplicação foi realizada em duas turmas do primeiro ano da escola, que oferece ensino integrado ao curso técnico em logística.

Os alunos não tiveram contato prévio com este conteúdo no ensino médio; ou seja, esta sequência tem como objetivo iniciar o estudo das matrizes energéticas para essas turmas. Esse tema faz parte da grade curricular do 2º trimestre do Novo Ensino Médio, fornecida pela Secretaria de Educação do Estado do Espírito Santo para as turmas da 1ª série.

A sequência foi planejada para ser aplicada em quatro aulas de 50 minutos cada, conforme detalhado na tabela abaixo:

Quadro 01: quadro de planejamento das aulas

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Dada a tabela, no início, os alunos deveriam ter um novo contato com o conteúdo de matrizes energéticas, dividir-se em grupos e escolher um tipo de usina para representar. Deveriam também realizar pesquisas sobre as usinas de sua escolha para utilizar essas informações em um júri simulado que ocorreria posteriormente. Apenas um dos grupos seria vitorioso, e toda informação adicional que pudesse convencer os ministros seria de extrema importância.

## Primeiro Encontro

O primeiro encontro começou com uma aula expositiva dialogada sobre o conteúdo de matrizes energéticas, como mostrado na imagem abaixo (figura 1). No início da apresentação, foi exposto aos alunos o principal aspecto do trabalho e a sua parte mais importante: a problematização. Assim, perguntei aos alunos: "O que nós, brasileiros, deveríamos fazer caso o Brasil precisasse de uma demanda muito grande de energia nos próximos anos? No que o Brasil deveria investir para suprir essa demanda?" A partir daí a apresentação foi desenvolvida.

Figura 01: Aula expositiva dialogada acerca de matrizes energéticas

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Muitos alunos do ensino médio já tiveram contato com o conteúdo de matrizes energéticas em algum momento de sua vida acadêmica; é um tema frequentemente abordado em geografia no ensino fundamental. No entanto, é importante retomar esses conteúdos de forma que eles possam relembrar ou, dependendo do caso, aprender sobre eles pela primeira vez.

Assim, o conteúdo abordado na aula incluiu vários aspectos diferentes. Em algumas partes, foram apresentados os conteúdos e o panorama geral das matrizes, similar ao que é feito no ensino fundamental. Em outras, foram discutidos assuntos mais detalhados, como o funcionamento de um gerador eletromagnético e seu papel dentro de uma usina que o utiliza.

Além disso, outros tópicos foram abordados, como a inevitabilidade de que o futuro estará muito mais voltado para carros elétricos, o que pode gerar uma nova demanda por energia elétrica. Os alunos foram ainda mais longe e mencionaram o empresário Elon Musk e sua influência no setor de carros elétricos.

No final da apresentação, foram discutidos três pilares para a criação de uma usina elétrica que devem ser considerados: o custo de construção e manutenção da usina; a quantidade de energia elétrica que a usina pode gerar, ou seja, a demanda que ela pode suprir; e os impactos ambientais que podem ser gerados.

Para finalizar, os alunos foram divididos em grupos, cada um com uma usina dentre as apresentadas: Hidrelétrica, Eólica, Fotovoltaica e Nuclear. Além disso, três alunos foram escolhidos para serem os ministros no dia do debate: o Ministro de Ciência e Tecnologia, o Ministro de Minas e Energia e o Ministro do Meio Ambiente. Esses ministros foram escolhidos antes da divisão dos grupos. Havia uma turma que não precisou realizar sorteio e outra que sim.

## Segundo Encontro

No segundo encontro, os alunos foram encaminhados para a sala de informática da escola. Já divididos em grupos, foram instruídos a levar apenas lápis, caneta e borracha. A sala foi dividida em setores onde cada grupo deveria permanecer, e também foi reservado o lugar dos ministros.

No início, foi explicado aos alunos o que deveriam fazer e como fazer. Foi entregue uma folha com um roteiro aproximado do que seria interessante pesquisar, embora eles pudessem buscar outras informações, desde que mantivessem em mente que estavam realizando pesquisas para vencer o júri simulado que ocorreria posteriormente.

Quanto à pesquisa, foi feita uma preparação prévia dos materiais. Como a ideia dessa sequência parte de um ensino investigativo baseado em banco de dados, uma coletânea de sites selecionados foi organizada e distribuída para os alunos. Os sites continham informações úteis sobre os tipos de usinas, vantagens, desvantagens, tudo escrito de forma acessível. O mesmo foi feito para os ministros, com a diferença de que foram selecionados sites que abordavam aspectos do comportamento que um ministro deveria ter em situações de investimento, além de informações sobre usinas.

Os alunos demonstraram bastante empenho nas pesquisas, conseguindo responder todas as perguntas do roteiro, embora algumas fossem bastante complicadas para quem não está familiarizado com o assunto.

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## Terceiro Encontro

Com a ajuda dos alunos, a sala foi arrumada em um formato semelhante ao de um júri. A maioria das cadeiras foi colocada ao redor da sala, com algumas cadeiras no meio dessa roda, voltadas para o quadro. Bem em frente ao quadro estavam as cadeiras dos ministros, os três ministros mencionados anteriormente no centro e ao canto, representado pelo presidente, o Ministro da Fazenda, conforme mostrado na figura 2. As mesas foram decoradas com plaquinhas de cada ministério, e os ministros foram caracterizados, como ilustrado na figura 3.

Figura 02 e 03: Júri simulado e ministros respectivamente

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A ideia era a seguinte: cada grupo de usinas escolhia representantes que se sentavam nas cadeiras do meio e tinham aproximadamente 8 minutos para tentar convencer os ministros. Durante esse tempo, os ministros faziam perguntas constantes sobre as vantagens e desvantagens das usinas dos grupos, e os alunos precisavam se esforçar para responder da melhor forma possível. As perguntas dos ministros foram selecionadas com antecedência, mas eles tinham a liberdade de perguntar o que achassem relevante.

Cada ministro fazia perguntas relacionadas ao seu respectivo ministério. Assim, quando um ministro sentia que o grupo não estava dando boas respostas, podia retrucar e iniciar uma discussão. Dessa forma, os alunos compreendiam em quais aspectos cada grupo estava se saindo bem ou mal na representação de sua usina. No final, o Ministro da Fazenda fazia uma pergunta mais geral sobre falhas nas explicações para procurar informações adicionais que estivessem faltando.

Ao final desta etapa, os ministros se reuniam com o Ministro da Fazenda para decidir qual grupo seria escolhido, ou seja, qual usina seria ideal para suprir uma nova demanda de energia, considerando os diálogos da aula. Fatores como a quantidade de informação, a qualidade das respostas às perguntas dos ministérios e a oralidade da fala foram levados em consideração para a decisão e a entrega da premiação para a equipe vencedora.

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## Quarto Encontro

Para concluir esta sequência, o último encontro começou com uma pequena aula expositiva dialogada para esclarecer algumas dúvidas surgidas durante o debate do júri simulado. Muitos alunos exageraram em alguns aspectos durante suas pesquisas para convencer os juízes, apresentando certas informações como mais importantes do que realmente eram. Este último encontro visou proporcionar uma discussão ponderativa das informações trazidas no júri, com uma análise mais cuidadosa sobre questões ambientais e de custo.

Na sequência, foram entregues os certificados ao grupo vencedor do debate e foi feita uma foto (Figuras 4 e 5). Embora esses certificados não tenham validade oficial, servem como um reconhecimento pelo empenho dos alunos, que gostaram bastante de recebê-los. Os certificados continham o nome do aluno e a assinatura dos ministros, funcionando como uma recordação de mérito pessoal.

Figuras 04 e 05: Alunos ganhadores com certificados e os ministros, turmas 1ºLog1 e 1ºLog2, respectivamente

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Para finalizar, os alunos foram submetidos a um questionário de opinião para fornecer feedback sobre a sequência e apresentar sugestões para melhorar a dinâmica das aulas.

## Resultados

De maneira geral, os alunos demonstraram grande engajamento durante toda a sequência, desde a aula expositiva até a pesquisa no laboratório, que não foram o clímax da sequência, mas mantiveram os alunos interessados e ativos na busca por respostas. Quando tiveram que responder aos roteiros no segundo dia, mostraram bastante empenho nas pesquisas, conseguindo responder a todas as perguntas, apesar de algumas serem complexas para quem não está acostumado com o assunto. Isso indicou o alto nível de engajamento dos alunos nessa etapa de pesquisa.

No questionário de opinião, os alunos expressaram grande satisfação com a aula do júri simulado. Coincidentemente, tanto na turma 1º Log1 quanto na turma 1º Log2, 76% dos alunos consideraram que essa foi a melhor parte da sequência. Eles relataram que a interação envolvida os engajou mais no aprendizado e aumentou seu interesse pela atividade. A seguir, alguns exemplos de feedback sobre por que acharam o júri a parte mais interessante:

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'por que o debate foi mais comunicativo, no debate nós tivemos pouco apoio na hora de responder, pois estudamos para tal ato.' Aluno 1

'Eu sempre achei legal debater sobre um determinado assunto, o que mais me interessou foi tentar convencer os ministros deixando eles sem perguntas.' Aluno 2

'Sim, porque foi onde houve mais interação e colocamos em prática o que havíamos pesquisado.' Aluno 3

'Para conseguir responder os ministros o grupo teve que se aprofundar no assunto, para conhecer o tema, ganhando na compreensão do estudo. E é uma temática muito legal.' Aluno 4

Além desses, muitos outros alunos fizeram comentários positivos sobre essa forma de interação em sala de aula, mencionando que foi algo muito diversificado e estimulante, que motivou o estudo e a busca pelo conteúdo. Assim, podemos considerar essa atividade como extremamente positiva para ser incorporada no dia a dia do professor.

Além disso, outros alunos também demonstraram interesse na etapa de pesquisa no laboratório, comentando que a experiência de pesquisar por conta própria foi muito divertida. Isso mostra que, mesmo quando a atividade não é drasticamente diferente do usual, a mudança no formato da aula tradicional e a saída da sala de aula habitual podem proporcionar uma experiência enriquecedora e divertida.

Quando questionados sobre a sequência em si, os alunos deram várias opiniões positivas e elogios, como os seguintes:

'Sim, queria falar ao residente que foi muito bom, ele fez um ótimo trabalho e que continue assim. Você consegue!' Aluno 5

'Não tenho nenhuma crítica, tudo foi muito bem elaborado e organizado, espero por mais aulas como essas.' Aluno 6

## Considerações Finais

A partir do trabalho realizado, pode-se concluir que houve um significativo aprendizado dos conteúdos por parte dos alunos. Eles demonstraram grande interesse e empenho, superando o que costumam mostrar em aulas tradicionais. A metodologia de ensino baseada em investigação, com o enfoque em CTSA, foi extremamente relevante para gerar esse engajamento. Assim, podemos constatar que trabalhar esse conteúdo com essa metodologia e enfoque é uma alternativa eficaz e inovadora.

Não apenas os alunos, mas também o responsável e outros envolvidos, testemunharam a construção do aprendizado dos alunos, suas pesquisas, a aplicação do conhecimento adquirido e a satisfação ao receber o reconhecimento. Isso é refletido na quantidade de elogios e críticas positivas no questionário de opinião dos alunos e é o que motiva cada professor a continuar investindo em práticas pedagógicas envolventes.

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## Referências

CARVALHO, A. M. P. O ensino de Ciências e a proposição de sequências de ensino investigativas . São Paulo: Cengage Learning, 2013.

CARVALHO, A. M. P. Calor e temperatura: um ensino por investigação ; Ana Maria Pessoa de Carvalho, organizadora - São Paulo: Editora Livraria da Física, 2014.

DA SILVA, F.; NEVES, M.; DA SILVA, J. Dimensões ambientais em uma sequência de ensino de Física CTSA . Indagatio Didactica, v. 12, n. 4, p. 15-28, 9 nov. 2020.

EVANGELISTA, R. L. Física moderna e contemporânea no ensino médio: uma proposta didática baseada nos três momentos pedagógicos utilizando a astronomia como temática central. Dissertação (mestrado profissional em ensino de Física) - Universidade Federal do Espírito Santo Centro de Ciências Exatas. Vitória - ES. 2016. &lt;http://repositorio.ufes.br/handle/10/7532&gt;

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