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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
Faculdade de Educação – FaE
Centro de Ensino de Ciências e Matemática – CECIMIG
Ensino de Ciências por Investigação V – ENCI V
Gabriel de Avelar França
ATIVIDADE INVESTIGATIVA:
Uma proposta para ensino das transformações dos gases perfeitos
Sete Lagoas
Novembro de 2014
Gabriel de Avelar França
ATIVIDADE INVESTIGATIVA:
Uma proposta para ensino das transformações dos gases perfeitos
Monografia apresentada ao Curso de Especialização
ENCI-UAB do CECIMIG FaE/UFMG como
requisito parcial para obtenção de título de
Especialista em Ensino de Ciências por Investigação.
Orientador: Leonardo Marques Soares
Sete Lagoas
Novembro de 2014
AGRADECIMENTOS
Eu agradeço primeiramente a Deus, por me dar forças para atingir os meus objetivos,
pois é ele que ilumina as minhas escolhas e me fortalece para seguir em frente.
Agradeço aos meus pais e meu irmão pelos valores e pela confiança que me permitiram
tornar quem sou.
Agradeço a minha noiva, por ajudar em momentos de desesperos e devaneios.
A minha vó, pela compreensão, paciência, e por conseguir transformar a vida difícil em
alegria, amor e simplicidade.
Devo o saudoso agradecimento ao meu orientador Leonardo, sempre apresentando
observações importantes e compartilhando comigo os seus conhecimentos.
Aos meus alunos que tornaram possível a realização deste trabalho.
E para finalizar, agradeço muito ao CECIMIG pela qualidade do curso Ensino de
Ciência por Investigação, que consegue apresentar um ensino diferenciado e motivador, para
sonhar com uma educação mais digna e melhor.
Seja você quem for, seja qual for a posição social que você tenha na
vida, a mais alta ou a mais baixa, tenha sempre como meta muita força,
muita determinação e sempre faça tudo com muito amor e com muita
fé em Deus, que um dia você chega lá. De alguma maneira você chega
lá.
Ayrton Senna
Resumo
Estudos mostram que no ensino de física, em sala de aula, há intensa dificuldade e problemas
que afetam a aprendizagem, sendo um deles a baixa interação dos estudantes com o professor.
Dessa forma, tomando tal prelúdio como base, é necessária a orientação de se desenvolver uma
educação voltada para participação dos estudantes. Diante dessa realidade, este trabalho relata
uma proposta de ensino para desenvolver o conteúdo enfocado no tema gases perfeitos. Na
presente pesquisa, foi relatada esta experiência, vivenciada durante a elaboração, aplicação e
avaliação de uma sequência didática, cujo foco baseou-se no ensino de ciência por investigação
com enfoque em experimentos e diálogos. As atividades propostas foram desenvolvidas para
serem aplicadas no 2º ano do Ensino Médio. Por meio dessas atividades propostas discutem-se
as transformações gasosas em relação à pressão, ao volume e à temperatura, por intermédio dos
experimentos gravados em vídeos. Assim, foi promovido uma contextualização do tema em
forma dialógica, em sala de aula, com a ajuda dos vídeos gravados, o que acarreta a utilização
da ferramenta metacognição e a estratégia do predizer – observar e explicar, na tentativa de
transformar o ensino de física em algo mais significativo e oferecer aos alunos condições para
que possam levantar suas ideias ou suposições sobre os fenômenos científicos.
Palavras-chave: Ensino por investigação, transformações gasosas, metacognição.
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Sequência geral das aulas 17
Quadro 2: Fonte, título e justificativa 19
Quadro 3: Sequência de apresentação e quantidades de alunos 20
Quadro 4: Velocidade, volume e explicação 24
Quadro 5: Transcrição dos alunos 26
Quadro 6: Os experimentos, materiais e trechos das discussões 27
Quadro 7: Transcrição do aluno 28
Quadro 8: Diálogo – 1a situação 29
Quadro 9: Diálogo – 2a situação 29
Quadro 10: 1a situação 30
Quadro 11: 2a situação 31
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO E PROBLEMATIZAÇÃO 7
2 OBJETIVOS 8
2.1 Objetivo geral 8
2.2 Objetivos específicos 8
3 REFERENCIAL TEÓRICO E JUSTIFICATIVA 9
3.1 PCN e o estudo dos gases 9
3.2 Atividade investigativa 11
3.3 Metacognição 14
4 METODOLOGIA 17
4.1 Metodologia de ensino 17
4.2 Metodologia de pesquisa 22
4.2.1 A divulgação dos experimentos 22
4.2.2 As apresentações 23
4.2.2.1 Grupo A 23
4.2.2.2 Grupo B 24
4.2.2.3 Grupo C 25
4.2.2.4 Grupo D 26
4.2.2.5 Grupo E 28
4.2.2.6 Grupo F 28
4.2.2.7 Grupo G 30
4.2.3 Atividade no papel e uma demonstração do experimento 31
4.2.3.1 Planejamento de aula 31
4.2.3.2 A aula 32
4.2.4 Aula dialógica com os vídeos dos experimentos 35
4.2.4.1 Aula 6 35
4.2.4.2 Aula 7 39
4.2.5 Aulas expositivas – Aulas 8 e 9 47
5 ANÁLISE DOS DADOS E DISCUSSÕES 48
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 51
REFERÊNCIAS 56
APÊNDICE 58
Apêndice A 58
Apêndice B 60
Apêndice C 61
Apêndice D 64
Apêndice E 67
Apêndice F 69
Apêndice G 74
Apêndice H 76
Apêndice I 79
Apêndice J 80
Apêndice K 82
Anexo I 83
Anexo II 84
Anexo III 85
Anexo IV 86
7
1 INTRODUÇÃO E PROBLEMATIZAÇÃO
O presente estudo possui como objetivo uma proposta de ensino diferenciado no campo
das Ciências, enfocado no tema gases perfeitos. Para que possamos atingir o supracitado fim,
iniciaremos nossa exposição preliminar a partir de conceitos básicos, visando a construção de
um saber alicerçado nessas definições. Passemos a tais.
A termologia é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionado ao calor, isto é,
estuda as manifestações dos tipos de energia que podem produzir variações de temperaturas:
aquecimento, resfriamento e, até mesmo, mudança de estado físico. Trabalha também com as
características de cada processo de troca de calor; irradiação, convecção e condução. A
dilatação térmica faz parte desse ramo da física; acompanhada nesta mesma seção temos a
termodinâmica, que estuda o comportamento dos gases.
A teoria dos gases perfeitos, sendo um modelo idealizado, para um comportamento de
um gás, é composta de um conjunto de partículas pontuais movendo-se de acordo com a teoria
cinética dos gases, sendo útil nas leis das transformações dos gases, as quais são: isotérmica
(temperatura constante), isocórica (volume constante) e isobárica (pressão constante).
Em minha experiência profissional como docente tenho observado, na termologia, que
os alunos apresentam certa dificuldade de relacionar as propriedades dos gases ideais nos
fenômenos térmicos, provocando desinteresse e afastamento em relação ao mesmo. Acredito
que a dificuldade para lecionar essa disciplina é devido ao conteúdo possuir enfoque
microscópio, logo, para transpor os conhecimentos aos alunos, somente com a teoria não seria
favorável a aprendizagem.
Assim, considerei que o desenvolvimento de uma proposta de atividade diferenciada,
com abordagem investigativa e com ferramentas e estratégias metacognitivas, poderia ajudar
os alunos na compreensão do comportamento das transformações dos gases perfeitos. Por isso,
o problema deste trabalho foi analisar a aplicação desses tipos de atividade investigativa nas
transformações gasosas no 2º ano do Ensino Médio.
Pretende-se contribuir, por meio deste estudo, para o aumento do conhecimento sobre
os diferentes tipos de atividades investigativas sobre o assunto mencionado, para o benefício
dos professores no sentido de aplicar em sala de aula tais possibilidades.
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2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Analisar uma proposta de atividade investigativa para o ensino das transformações dos
gases perfeitos.
2.2 Objetivos específicos
Desenvolver e aplicar atividades investigativas sobre o comportamento dos gases
perfeitos. Analisar o diálogo propiciado pelas atividades usando o estímulo da metacognição
através da estratégia predizer, observar e explicar.
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3 REFERENCIAL TEÓRICO E JUSTIFICATIVA
3.1 PCN e o estudo dos gases
De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), o aprendizado de
conceitos e teorias científicas não desmancha nem cancela a disciplinaridade do conhecimento.
As especificidades presentes nas distintas ciências, também tecnológicas, seriam difíceis de se
absorver só no Ensino Fundamental, restando então uma continuidade no Ensino Médio. Além
de tudo, o conhecimento científico faz parte da cultura contemporânea e é indiscutível as
características distintas para o Ensino Médio (BRASIL, 2000).
Conforme o PCN – Parte III,
Os objetivos do Ensino Médio em cada área do conhecimento devem envolver, de
forma combinada, o desenvolvimento de conhecimentos práticos, contextualizados,
que respondam às necessidades da vida contemporânea, e o desenvolvimento de
conhecimentos mais amplos e abstratos, que correspondam a uma cultura geral e a
uma visão de mundo. Para a área das Ciências da Natureza, Matemática e Tecnologias,
isto é particularmente verdadeiro, pois a crescente valorização do conhecimento e da
capacidade de inovar demanda cidadãos capazes de aprender continuamente, para o
que é essencial uma formação geral e não apenas um treinamento específico.
(BRASIL, 2000, p. 9)
Tomando tal ponto como base, o Ensino Médio tem como característica a terminalidade,
ou seja, a oportunidade de consolidar e aprofundar os conhecimentos adquiridos no Ensino
Fundamental, assim como aprimorar os estudantes para o futuro trabalho e desenvolver
curiosidades que permitam continuar aprendendo, tendo em vista a compreensão dos
fundamentos científicos e tecnológicos (PCN – Parte I). É importante ressaltar que o Ensino
Médio apresenta como objetivo a formação do indivíduo para o exercício da cidadania. Para
que isso ocorra, ressaltamos ser necessário modificar a maneira de ensinar, isto é, deve ser
focado na aprendizagem o desenvolvimento de competências e habilidades, de maneira a ter
solução de problema e a aproximar o educando do trabalho da construção do conhecimento
científico, e não o acúmulo de esquemas preestabelecidos (BRASIL, 2000).
O problema atual sobre os fundamentos científicos e tecnológicos, principalmente no
ramo da física durante a sala de aula, de acordo com os PCNs (BRASIL, 2000), tem-se realizado
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frequentemente mediante a apresentação de conceitos, leis e fórmulas, de forma desarticulada
e distanciando do mundo vivido pelos alunos e professores. O PCN destaca ainda a utilização
de fórmulas, na solução de exercícios repetitivos, colaborando para um aprendizado de
automatização ou memorização e não pela construção do conhecimento.
Na mesma associação sobre a física, e de acordo com o PCN, a disciplina apresenta
vários temas que não são aspectos independentes um do outro, como a mecânica, a
termodinâmica, a ótica e o eletromagnetismo. Neste trabalho é enfatizado o tema
termodinâmica, mas não necessariamente deixaremos os outros.
Conforme PCN – Parte III,
A Termodinâmica, por sua vez, ao investigar fenômenos que envolvem o calor, trocas
de calor e de transformação da energia térmica em mecânica, abre espaço para uma
construção ampliada do conceito de energia. Nessa direção, a discussão das máquinas
térmicas e dos processos cíclicos, a partir de máquinas e ciclos reais, permite a
compreensão da conservação de energia em um âmbito mais abrangente, ao mesmo
tempo que ilustra importante lei restritiva, que limita processos de transformação de
energia, estabelecendo sua irreversibilidade. A omissão dessa discussão da
degradação da energia, como geralmente acontece, deixa sem sentido a própria
compreensão da conservação de energia e dos problemas energéticos e ambientais do
mundo contemporâneo. Também a discussão de fontes e formas de
transformação/produção de energia pode ser a oportunidade para compreender como
o domínio dessas transformações está associada à trajetória histórica humana e quais
os problemas com que hoje se depara a humanidade a esse respeito. (BRASIL, 2000,
p. 25)
As leis restritivas, que limitam os processos da transformação de energia, é o ponto
importante para o início do estudo deste trabalho. O livro didático Tópicos de Física 2, de
Newton, Helou e Gualter, começa primeiramente a falar sobre os gases perfeitos, e enfatiza o
estudo macroscópico dos gases, para então compreender as variações das grandezas físicas:
pressão, volume e temperatura, denominadas variáveis dos gases. Além do mais, os autores
dizem ser importante trabalhar com o conceito mol (o número de Avogrado) e o significado de
números de mols (n). É importante levar em consideração o mundo cotidiano e o espaço em
que fisicamente o fenômeno ocorre. Logo em seguida, devem ser apresentadas as leis iniciais
da transformação: Lei de Boyle (isotérmica), Lei de Charles e Gay-Lussac (isobárica) e Lei de
Charles (isométrica). O autor destaca essas leis com ênfase, pois é essencial saber o que ocorre
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com duas das variáveis de estado de uma certa massa de gás perfeito quando a terceira mantém-
se constante. Ao passo de trabalhar as transformações estudadas, os autores falam sobre a
atenção e a necessidade desse estudo, que eles chamam de sistema físico intermediário, dando
ênfase à termodinâmica, a qual envolve o conceito ampliado de energia.
À vista disso, os estudantes apresentam pouco domínio em relacionar calor, energia
interna e trabalho. Vergnaud, um teórico neopiagetiano, citado por Moreira (2004), diz que a
aprendizagem de significados anteriores, como calor e temperatura, já existentes na estrutura
cognitiva dos alunos fica mais fácil, rica e mais bem elaborada do que considerar só conceitos
isolados. Portanto, é importante abranger essas atividades diferenciadas em uma transição do
comportamento dos gases perfeitos, significado relevante, para, assim, mencionar o conceito
da primeira lei da termodinâmica.
3.2 Atividade investigativa
Atualmente, em salas de aula, há baixa interação dos estudantes com o professor no
ensino de ciências. De acordo com Araújo e Santos (2006), o ensino de física tem dificuldades
e problemas que afetam a aprendizagem, sendo que as possíveis soluções indicam a orientação
de se desenvolver uma educação voltada para participação dos estudantes. Assim, tornam-se
relevantes atividades diferenciadas que serão propícias ao diálogo e à relação de interação dos
alunos com o professor.
É importante mencionar que nem todas atividades diferenciadas apresentam uma
aprendizagem satisfatória. No artigo científico de Zanon e Freitas (2007), comenta-se que, na
literatura e nos Congressos sobre Didática das Ciências, aparecem, com frequência, críticas ao
trabalho de experimentação, sobretudo ao que é desenvolvido no Ensino Médio. Apesar da
lógica diferenciada desse estudo, o mesmo apresenta a ideia de que as atividades experimentais,
quando se destinam a ilustrar ou a comprovar teorias, isto é, entregues para os alunos como
“receita de bolo”, são limitadas e concentradas em um só objetivo, não favorecendo a
construção de conhecimento pelo aluno (ZANON; FREITAS, 2007).
Além dessa atividade restrita, citada acima, Zanon e Freitas (2007) também afirmam
outros métodos não investigativos como: desenvolvimento do conteúdo programático segundo
o livro didático; o conteúdo dirigido somente pelo professor, como se fosse um evento teatral,
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tendo o professor no papel do artista; o livro didático conclui pelo aluno, assim os discursos,
em sala de aula, servem somente para levantar hipótese.
Em contrapartida, os trabalhos de pesquisa em ensino mostram que os alunos
compreendem mais sobre a ciência e desenvolvem melhor os conceitos do conteúdo quando
participam de investigações científicas, parecidas às feitas em laboratório de pesquisa
(HODSON, 1992). Exemplo disso são as atividades diferenciadas e investigativas, dirigidas
pelo professor e realizadas pelos alunos, que têm como objetivo irem além da observação direta
das evidências e da manipulação dos materiais de laboratórios e devem oferecer condições para
que os alunos possam levantar e testar suas ideias ou suposições sobre os fenômenos científicos
a que são expostos (AZEVEDO, 2004).
Com o mesmo conceito, Carvalho et al. (1995) reafirmam também que é preciso que
sejam realizadas diferentes atividades, além da experimentação, que devem estar
acompanhadas também de situações problematizadoras, questionadoras e de diálogo,
envolvendo a resolução de problemas e levando à introdução de conceitos para que os alunos
possam construir seu conhecimento.
Para ir ao encontro dessa ideia, temos que os estudiosos Araújo e Santos (2003) citam
sobre a relação das demonstrações experimentais, e destacam a importância de formular
questões para os alunos, a fim de que estes criem hipótese sobre fenômenos físicos.
a análise dos trabalhos que abordam o uso de demonstrações permite constatar que,
embora elas geralmente sejam conduzidas inicialmente pelos professores,
dependendo do caso, os alunos devem em seguida repetir os procedimentos. Neste
sentido, em que pese as limitações de toda atividade de demonstração, uma vez que
essas situações em geral são fechadas e definidas pelo que se quer mostrar, na maioria
das vezes impossibilitando variações por parte dos estudantes, é fundamental que essa
atividade propicie condições para que haja reflexão e análise dos mesmos. Esta atitude
deve ser incentivada pelos professores, seja pela formulação de questões ou através
da permissão para que os estudantes interfiram e alterem os arranjos experimentais
propostos, dando oportunidade para que eles formulem hipóteses, analisem as
variáveis intervenientes e discutam criticamente os possíveis modelos explicativos
dos fenômenos observados. (ARAÚJO; SANTOS, 2003, p. 182)
Araújo e Santos (2003) afirmam que a metodologia de ensino tem que explorar o aluno
ao máximo em cada atividade, seja ela demonstrativa experimental ou experimentos em
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laboratório, pois pode colaborar essencialmente para o aprendizado conceitual e também
desenvolver novas habilidades nos estudantes.
É importante ressaltar que, para ser eficiente nessas aulas investigativas, o professor
como o mediador dessas atividades diferenciadas é uma peça importante capaz de administrar
e conduzir com inteligência essas aulas, como citado no artigo “A aula de ciências nas séries
iniciais do Ensino Fundamental: ações que favorecem a sua aprendizagem”.
Nessa direção, a atuação do professor como orientador, mediador e assessor das
atividades inclui: lançar ou fazer emergir do grupo uma questão-problema; motivar e
observar continuamente as reações dos alunos, dando orientações quando necessário;
salientar aspectos que não tenham sido observados pelo grupo e que sejam
importantes para o encaminhamento do problema; produzir, juntamente com os
alunos, um texto coletivo que seja fruto de negociação da comunidade de sala de aula
sobre os conceitos estudados. (ZANON; FREITAS, 2007)
É importante ressaltar que a frase do trecho acima “lançar ou fazer emergir do grupo
uma questão-problema” tem como característica as práticas discursivas, pois elas apresentam
uma ferramenta para analisar as interações e a produção de significados sobre os conhecimentos
do ponto de vista científico (MORTIMER; SCOTT, 2003), ou seja, o suporte para a
compreensão pelos quais os alunos constroem acepções em sala de aula (AZEVEDO, 2004).
Assim, “para que uma atividade possa ser considerada uma atividade de investigação, a
ação do aluno não deve se limitar apenas ao trabalho de manipulação ou observação, ele deve
também conter características de um trabalho científico: ele deve refletir, discutir, explicar,
relatar, o que dará ao seu trabalho as características de uma investigação científica”
(AZEVEDO, 2004, p. 21).
Paralelamente à questão citada acima, estudar e investigar conteúdos didáticos são
importantes também para levar aos estudantes aspectos positivos da ciência, ou seja, não tornar
a física como formulação de conceitos definidos, esquematizados e teóricos, como a grande
maioria dos livros didáticos formalizam.
Assim, tornam-se relevantes as atividades diferenciadas e investigativas em relação ao
estudo dos gases perfeitos, pois os significados de conceitos de temperatura, calor, energia
interna e trabalho são implícitos na estrutura cognitiva dos estudantes (GRINGS;
CABALLERO; MOREIRA, 2006). Esses conceitos da termologia são integrantes de um dos
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campos conceituais da Física que não podem ser ensinados como conceitos isolados
(MOREIRA, 2004).
3.3 Metacognição
A definição do termo “metacognição” é mais abrangente do que parece, pois há várias
diferenças em cada perspectiva de estudo, mas ela converge em apenas um centro, que é o
pensamento do próprio pensamento, apud Rosa (2011). A autora destaca vários pensadores:
Weinert, que justifica a metacognição, uma cognição de segunda ordem em que os problemas
aumentam quando alguém tenta aplicar a definição e especificar os exemplos; Noel, que atribui
três etapas à metacognição, as quais são consciência, julgamento e regulação; e Flavell, que
acredita que o processo metacognitivo é a adaptação dos seres vivos através das experiências
vividas.
O último pensador, o psicólogo americano John Flavell, mencionado acima no artigo da
Rosa, destaca a atividade experimental como importante para o processo metacognitivo do
aluno. Ele afirma que a atividade experimental pode atuar como estímulo ao estudante em
relação ao conteúdo. Flavell comenta ainda que os recursos cognitivos dos sujeitos não são
espontâneos, mas aparecem à medida que eles apresentam a necessidade de solucionar
problemas concretos.
A autora no seu artigo também evidencia várias estratégias de ensino metacognitivas.
Em uma dessas estratégias, destaca o “Predizer – Observar – Explicar (POE)”, como o trecho
abaixo é explicado.
Essa estratégia se apresenta como uma ferramenta metacognitiva, uma vez que
permite ao estudante, pela criação de situação-problema, resgatar suas concepções e
propor alternativas de solução antes mesmo de operar sobre o objeto do conhecimento.
O questionamento possibilitado por essa estratégia leva os estudantes a explicitar suas
ideias, as relações entre essas ideias prévias e as teorias que permitem explicar
adequadamente o fenômeno em estudo. (ROSA, 2011, p. 98)
A POE é uma estratégia mais associada às atividades em laboratório didático no Ensino
Médio. A autora mostra os estudos dos Gunstone e Northfiel, Campanario e seus colaboradores
ao favorecer o pensamento metacognitivo.
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Predizer é entendido como a formulação de hipóteses: Significa apresentar opiniões
construídas com base em diálogos anteriores, a importância é os estudantes seja quem
for tenham oportunidades de expressar suas hipóteses. [...] Observar está voltado a
questões de retomada de experiências vividas, seja uma reflexão individual, seja
compartilhada com os demais colegas. Nas atividades experimentais, por exemplo, a
capacidade de observação dos eventos é uma habilidade fundamental, pois o
autocontrole diante do objeto de observação apresenta-se como indispensável na
aprendizagem. Outra característica que se faz presente neste momento é saber
compartilhar com os colegas o que foi observado, saber ouvir, discutir, expor suas
ideias e aceitar a dos outros. O trabalho em equipe é o espaço no qual cada membro é
instigado a trazer suas contribuições pessoais e, assim, a elaborar um resultado
compartilhado. [...] Explicar refere-se à retomada das hipóteses iniciais e ao confronto
com novos conhecimentos. Saber explicitar ideias e formas de pensamento é
fundamental para a construção do conhecimento. Quando o trabalho é realizado em
equipe, a capacidade de explicação possibilita construir relações de respeito,
confiança, apoio mútuo, além de valorizar a autonomia e a autossuficiência. O fato de
ter de explicar aos outros o seu pensamento e os mecanismos pelos quais chegou a
determinada conclusão ou hipótese obriga à tomada de consciência de si mesmo e à
sua verbalização. Esse confronto de ideias e sua permanente análise possibilitam aos
estudantes o controle e a regulação dos seus processos cognitivos. (ROSA, 2011, p.
100)
Dessa forma, são importantes as atividades experimentais, já que buscam a interação
entre o aluno e o objeto do conhecimento, de tal maneira que amplie seu conhecimento e faça
suposições. O autor Campanario, mencionado por Rosa (2011), aponta essa mesma suposição.
Menciona também a importância da ferramenta predizer – observar – explicar, pois, além de
permitir resgatar seu conhecimento, o aluno pode observar que a ciência é contraintuitiva e
serve para compreender situações e problemas cotidianos.
Gunstone e Northfiel, comentados no trabalho da Rosa, fizeram um trabalho na
utilização do pensamento metacognitivo. Esse trabalho foi associado ao laboratório didático de
física em nível médio, e utilizou a estratégia da ferramenta didática POE. O processo dessa
metodologia foi a formação de hipótese pelos estudantes, acerca do fenômeno relacionado no
estudo, destacando as razões por que levaram a ter essas suposições. Os autores levaram os
alunos também a desenvolverem um ambiente na sala, de modo que eles confrontassem
(diálogo) as suas ideias, e para finalizar, foram solicitadas as explicações. A Rosa comenta que
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a conclusão dos pesquisadores foram: destacar a importância metacognitiva desse tipo de
estratégia de aprendizagem, e a atenção que a observação exerce no estudo da ciência.
Por isso é importante utilizar a estratégia da POE em sala de aula – para os estudantes
poderem observar, analisar, relacionar e criar problemas e situações que em muitos casos
passam despercebidos aos efeitos físicos do cotidiano, não levando a importância devida ao
trabalho analisado.
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4 METODOLOGIA
4.1 Metodologia de ensino
Para execução do estudo foi realizado um relato de experiência sobre a aplicação de
uma sequência de atividades diferenciadas e investigativas, sendo o sujeito da pesquisa os
alunos do 2º ano do Ensino Médio, em um colégio da rede particular, em Sete Lagoas, Minas
Gerais. Essa sequência de atividade foi realizada no ano de 2014, durante o 2º trimestre,
compreendido entre os meses de maio a setembro.
Assim, para execução do trabalho foram planejadas nove aulas, com carga horária de
cinquenta minutos cada, conforme Quadro 1.
Quadro 1: Sequência geral das aulas
Aula Organização
1 Introdução e divulgação dos trabalhos
2 Filmagem dos experimentos
3 Filmagem dos experimentos
4 Filmagem dos experimentos
5 Apresentação de alguns vídeos e atividades no papel
6 Diálogo em relação aos vídeos
7 Diálogo em relação aos vídeos
8 Aula expositiva
9 Aula expositiva
Fonte: Dados da pesquisa.
A proposta sobre essa sequência de atividades foi dividida em tópicos, por aula, que está
da seguinte maneira.
Aula 1
Na primeira aula, fez-se uma introdução e apresentou-se como seria o trabalho dos
alunos, ou seja, a organização das apresentações, o tempo necessário de cada apresentação
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experimental, o comportamento durante a apresentação e o espaço onde seria gravado, o resumo
(Apêndice A) da apresentação dos trabalhos.
Já na terceira parte da aula, os estudantes foram divididos em grupos, os quais foram
organizados com quantidade diferente de alunos por grupo; isso se deve pela dificuldade das
montagens dos experimentos ou pela explicação mais aprofundada que cada experimento
acarreta. Depois foi entregue, a cada grupo, um projeto de experimento. Assim, as divisões
foram: dois grupos de dois alunos, um grupo de três alunos, dois grupos de quatro alunos, um
grupo de cinco alunos, e um grupo de seis alunos.
As divisões foram feitas para os estudantes começarem a planejar, analisar e estudar
como seriam feitos os trabalhos.
Os experimentos
A grande parte dos experimentos são do Pontociência (2014), um site direcionado aos
experimentos simples.1
Do artigo do professor Valadares (2001), cujo título é Propostas de experimentos de
baixo custo centradas no aluno e na comunidade, foi tomado apenas um trabalho, chamado
“Átomos em movimento”. A escolha do artigo foi feita segundo a mesma linha do Pontociência,
quer dizer, o trabalho é explicado com linguagem simples e com grande precisão nas
informações, como é citado em seu resumo.
Neste artigo é apresentada uma proposta de inserção de experimentos de baixo custo
no ensino de ciências centrado no aluno e na comunidade. São salientados o seu
potencial de ampliar a motivação, o entusiasmo e o interesse pela ciência e suas
aplicações práticas. (VALADARES, 2001, p. 1)
Já do site Youtube (2014) foi adotado apenas um experimento, que se denomina Lei
Geral dos Gases, o qual foi analisado e escolhido pelos mesmos motivos dos anteriores, por ser
1 O portal Pontociência é uma iniciativa pioneira na criação de uma comunidade virtual de professores,
alunos e entusiastas da ciência. Nele você vai encontrar instruções passo a passo, com fotos e vídeos,
de experimentos de Química, Física e Biologia. A ciência por trás dos fenômenos é explicada em uma
linguagem simples e com grande cuidado e precisão nas informações fornecidas. O portal é um ponto
de encontro em que pessoas podem discutir a criação e utilização de experimentos no ensino e na
divulgação da ciência (PONTOCIÊNCIA, 2014).
19
um experimento fácil de fazer, com baixo custo, com materiais presentes na escola ou nas
residências.
As atividades escolhidas do portal eletrônico Pontociência, do artigo de Valadares
(2001) e na página do Youtube seguem no Quadro 2, que também mostra a justificativa do
experimento citado.
Quadro 2: Fonte, título e justificativa
Fonte Título Justificativa
Pontociência A vela que levanta
água
(Apêndice B)
Envolver a variação da pressão internamente do
recipiente e a relação da pressão externa e interna
Pontociência Balão na pressão
(Apêndice C)
Refere-se a variação de temperatura, volume e
pressão
Pontociência Implodindo uma
latinha de alumínio
(Apêndice D)
A relação da pressão externa e interna
Pontociência Modelo didático –
Cinética dos gases
(Apêndice E)
Cita a energia cinética dos gases e a relação com a
temperatura
Pontociência Pressão e volume –
Gases
(Apêndice F)
Refere-se à relação de volume e pressão
Valadares
(2001)
Átomos em
movimento
(Apêndice G)
Cita a energia cinética dos gases e a relação com o
volume
Youtube Lei Geral dos Gases
(Apêndice H)
Envolve as transformações gasosas, isobárica,
isocórica e isovolumétrica
Fonte: Dados da pesquisa.
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Como citado na tabela anterior os experimentos envolvem e simulam os
comportamentos dos gases perfeitos, energia interna, troca de calor e pressão de vapor. É
importante ressaltar que as propostas dos experimentos foram entregues a cada grupo pelo
professor e que, nessa etapa, os estudantes ainda não apresentam conhecimento prévio sobre o
conteúdo, comportamento dos gases perfeitos, mas já foram apresentados neste ano
conhecimentos sobre a diferença entre calor e temperatura, e também calor sensível e latente.
O Quadro 3 indica a sequência das apresentações, a quantidade de alunos em cada grupo
e o título dos experimentos. Cada grupo recebeu uma letra. Dessa forma, os grupos foram
sequenciados na apresentação na mesma ordem do alfabeto, ou seja, Grupo A, o primeiro a
apresentar, Grupo B, o segundo a apresentar e assim sucessivamente.
Quadro 3: Sequência de apresentação e quantidades de alunos
Grupo Quantidades de alunos Nome do experimento
A 5 Átomos em movimento
B 2 Implodindo uma latinha de alumínio
C 2 A vela que levanta água
D 4 Lei Geral dos Gases
E 3 Pressão e volume – Gases
F 4 Balão na pressão
G 6 Modelo didático – Cinética dos gases
Fonte: Dados da pesquisa.
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Já passados e entregues os projetos experimentais, os alunos dos Grupos A, B e C
tiveram 15 dias para estudar e preparar a apresentação.
Aula 2
Na segunda aula, já passados os 15 dias, os Grupos A, B e C, nessa ordem, foram
filmados nas suas respectivas apresentações dos experimentos. É relevante dizer que esses
dados de imagens não serão divulgados para nenhuma entidade de pesquisa.
Aula 3
Conforme o cronograma, no segundo dia das apresentações, dois dias após a primeira
sessão, os Grupos D e E também foram filmados nas apresentações.
Aula 4
No terceiro e último dia das apresentações, os experimentos dos Grupos F e G foram
filmados.
Aula 5
Em seguida, quando terminaram as apresentações, foram observados os vídeos, em casa,
e o professor fez um planejamento das posteriores aulas, ou seja, como serão as perguntas e o
desenvolvimento sobre os processos físicos dos seminários gravados. O Apêndice I mostra as
correspondentes perguntas.
Na aula 5, já com a aula planejada e estudada corretamente pelo professor, foram
entregues as perguntas (Apêndice I) e mostrados os vídeos para construir um espaço dialógico
na sala.
22
Aula 6
Com o auxílio dos vídeos, a aula 6 foi realizada por meio de discussão entre professor-
aluno e aluno-aluno sobre os experimentos envolvidos, divulgando-se o que os alunos disseram
de correto ou incorreto, qual a física envolvida e por que o fenômeno acontece, usando-se a
estratégia da POE.
Aula 7
Da mesma forma da aula 6, com auxílio dos vídeos, a aula foi realizada de uma maneira
dialógica de perguntas e respostas.
Aulas 8 e 9
Para finalizar a sequência didática, já com as discussões e o saneamento das dúvidas
exercidas pelos experimentos, a aula foi inteiramente expositiva, apresentando-se a Lei Geral
dos Gases e as suas transformações, como visto nos Apêndices J e K.
4.2 Metodologia de pesquisa
4.2.1 A divulgação dos experimentos
Os estudantes receberam os experimentos e a divulgação de como seria a forma da
apresentação, como está no Apêndice A. Nessa aula foi explicado que os experimentos seriam
gravados para futuramente se mostrar dentro da sala de aula e abrir um espaço dialógico sobre
a física presente nos mesmos.
Primeiramente houve um espanto dos alunos, quando ficaram sabendo sobre a gravação,
mas, quando perceberam que iriam ver as gravações deles e de outros colegas, a expressão já
foi completamente diferente, em forma de agrado e singularidade, devido ao fato de não ter
visto isso antes. É interessante frisar também que os alunos ficaram entusiasmados pelo fato de
haver gravação e posteriormente aulas diferentes das expositivas.
23
4.2.2 As apresentações
As apresentações foram gravadas com a câmera semiprofissional Nikon, e também
usado um tripé para ter uma filmagem correta e nítida.
O tempo também foi ordenado para os respectivos experimentos, o qual era
impreterivelmente no máximo de 20 minutos, e a passagem de um grupo para o outro era de no
máximo 5 minutos. Se os alunos passassem desse intervalo, poderiam ser penalizados com a
perda de alguns décimos de pontos.
4.2.2.1 Grupo A
Como vimos no Quadro 3, o primeiro a apresentar foi o Grupo A (Átomos em
movimento). Foi gravado integralmente o vídeo que durou aproximadamente 10 minutos.
A apresentação, cujo roteiro é o Apêndice G, foi simular átomo em movimento. Foi
proposto para os alunos encontrar um material como uma “cesta de roupa suja” ou qualquer
material cilíndrico reto furado, pois eles iriam colocar o secador para as bolinhas de isopor
ficarem em movimento e, assim, simular os átomos em movimento. O problema do Grupo A
foi não ter achado um cilindro reto, o máximo que eles acharam foi uma cesta parecendo um
tronco de cone, mas não afunilava muito, assim considerei que poderiam usar, mas deveria
explicar que o volume estava diminuindo. Devido a esse afunilamento, eles ficaram sem muita
liberdade de poder mover o tampão de papelão feito por eles.
Apesar desses problemas consideráveis, eles conseguiram explicar bem a física com
cada alternativa que o experimento fornecia. O Quadro 4, para ter um melhor entendimento,
representa e explica cada possibilidade que o experimento concede, no aumento de volume ou
no aumento da intensidade do secador. É importante ressaltar que, na justificativa, foram
transcritos do vídeo gravado trechos das palavras dos alunos. Também que a “Velocidade I” é
a potência do secador com intensidade mínima; Velocidade II, a potência do secador com
intensidade máxima; V I, o volume com o tampão de papelão na extremidade da cesta, V II, o
volume menor, sendo o tampão de papelão um pouco no interior da cesta.
24
Quadro 4: Velocidade, volume e explicação
Secador
(Velocidade)
Volume
(espaço)
Explicação
Velocidade I V I Aluno A: “Quando ligado o secador, as bolinhas ficaram
agitadas, mas não com muita velocidade, mas dá para perceber
que o secador serve como se fosse uma chama, esquentando
uma água e as partículas de água ficam se mexendo, igual
aqui.”
Velocidade II V I Aluno B: “Agora quando aumentamos a velocidade do vento
que é a mesma coisa de aumentar o fogo de um fogão, as
bolinhas ficam mais agitadas do que antes, olha só!”
Velocidade I V II Aluno C: “Se diminuirmos o fogo, quero dizer, o vento do
secador e diminuirmos o volume dessa cesta, as bolinhas
ficam mais agitadas do que no primeiro experimento.”
Velocidade II V II Aluno D. “Aumentando a velocidade do secador e deixar o
volume que era antes, as bolinhas ficam muito mais rápidas.”
Fonte: Dados da pesquisa.
Os alunos do Grupo A relacionaram bem quando disseram que o vento é a simulação
do fogo e que quando se aumentava a intensidade aumentava-se a agitação das bolinhas que
estavam simulando, conforme o título do experimento, os átomos em movimento.
4.2.2.2 Grupo B
O Grupo B, conforme o roteiro que está no Apêndice D, fez um experimento
relativamente fácil na prática, ou seja, eles precisavam de poucos materiais e poucas ações para
finalizar.
O interessante nesse experimento foi quando os alunos esquentavam a latinha com
pouca água, até chegar no ponto de ebulição, eles viravam de cabeça para baixo o recipiente na
água bem gelada que estava aproximadamente a 0ºC, mas a latinha não implodia. Fizeram isso
pela terceira vez até que conseguiram finalizar o experimento. Eles não souberam explicar qual
25
foi o motivo do acontecido; eu também não queria discutir e analisar esse fato, pois seria
repassado para os alunos em sala de aula.
Eis a explicação do aluno na íntegra:
Aluno A: Dentro da latinha tem pouco vapor de água que mistura com outros gases,
colocando a água quente o vapor de água vai aumentar e ao contato com oxigênio vai tentar
se condensar, aumentando muito a quantidade de vapor dentro da lata, quando tiver muito
vapor pega ela e vira ela na água gelada, ela vai se condensar bem mais rápido. Então a
pressão dentro dela (latinha) vai se tornar bem menor, enquanto, por fora, maior. Isso faz a
latinha murchar.
Esses dados foram analisados em 15 minutos de vídeo, sendo 4 minutos de discussão,
pois houve o erro de a latinha não implodir duas vezes. Isso seria discutido nas aulas posteriores,
para aproveitar o erro e tornar o experimento investigativo e dialógico.
4.2.2.3 Grupo C
A vela que levanta água, cujo roteiro está no Apêndice B, foi o terceiro experimento
apresentado; foram gravados 9 minutos de vídeo aproximadamente, e 4 minutos de diálogo na
tentativa de explicar o fenômeno físico.
O experimento teve um pequeno erro quando colocado uma garrafa de volume maior.
Primeiramente eles colocaram anilina na água para ficar visível quando a água levantar,
em segundo, a vela, e, em seguida, colocaram um frasco em cima dela, fazendo, assim, a vela
apagar e a água não levantar expressivamente. Eu falei para eles trocarem o recipiente maior
para o menor, pois água subiria mais em relação ao recipiente anterior. Desse modo, eles
fizeram e conseguiram uma expressiva elevação da água.
Segue a explicação do trecho de dois alunos sobre o fato ocorrido.
26
Quadro 5: Transcrição dos alunos
Aluno A: Primeiramente todo mundo acha que água sobe porque é consumindo o oxigênio
fazendo assim a pressão menor no interior do frasco, mas não é verdade, tanto que consome
oxigênio, mas é liberado gás carbônico, ficando a mesma pressão.
Aluno B: Como essa antiga explicação é mentira, porque é o CO2 que ocupa esse espaço, e
a explicação certa é essa... (uma pequena demora, pensando no que irá falar). Tá! O ar frio
que existia dentro do recipiente, ele sai quando a vela está com a chama e enche de ar quente,
quando consome o oxigênio, a vela apaga, e a temperatura dentro é reduzida, e a pressão
dele também é reduzida. Aí ocorre que a pressão da atmosfera é maior que no interior,
fazendo ela empurrar a água para dentro da garrafa.
Fonte: Dados da pesquisa.
A explicação desse experimento foi bem direcionada, ainda mais quando falaram da
queima do oxigênio e a liberação do gás carbono não interferindo na pressão, e sim, ao
esclarecer que realmente o que faz a água subir é o ar frio dentro do recipiente quando a vela
apaga.
4.2.2.4 Grupo D
O experimento é “Lei Geral dos Gases”, conforme está no Apêndice H. Foi o único
direcionado do site Youtube. No vídeo havia quatro experimentos; eles obrigatoriamente
deveriam fazer o 1º, o 2º e escolher entre o 3º e o 4º experimento, assim os alunos escolheram
o 3º experimento.
O Quadro 6 demonstra resumidamente o nome dos pequenos experimentos, os materiais
utilizados por eles e as suas falas sobre a física envolvida, mas vale a pena ressaltar a
necessidade de observar primeiro o Apêndice H.
27
Quadro 6: Os experimentos, materiais e trechos das discussões
Experimento Materiais Trechos das discussões
1º – Lei de
Boyle
Garrafa PET e
conta-gotas
Aluno A: “Ao Apertar a garrafa, vai aumentar o
volume do conta-gotas, fazendo o conta-gotas
abaixar.”
Aluno B: “Não é assim, o conta-gotas boia, pois tem
um pouco de ar, quando você tampa a garrafa tem uma
pressão, quando você apertar a garrafa aumenta a
pressão dentro da garrafa entrando água no conta-
gotas, fazendo ele afundar. E quando você solta o
volume, volta ao normal, fazendo o conta-gotas
subir.”
2º – Lei de
Charles
Béquer e uma bola
de tênis de mesa
Aluno B: “O segundo experimento é porque, quando
você eleva a temperatura eleva o volume, a bolinha
está alterada porque eu amassei ela. Aí quando eu
coloco ela na água quente, o volume vai expandir
fazendo ela voltar ao normal.”
3º – Lei de
Gay-Lussac
Erlenmeyer e uma
bola de mesa
Aluno C: “É... quando esquentar a água, a pressão irá
aumentar dentro do erlenmeyer fazendo a bolinha
ficar dançando no bico do recipiente, isso se deve à
pressão de vapor da água que está muito alta.”
Fonte: Dados da pesquisa.
O interessante dos experimentos desse grupo foram dois momentos, primeiramente, o
experimento do conta-gotas que não ficava em pé quando boiava na água. Eles tentaram três
vezes para o conta-gotas ficar em pé, mas não conseguiram resultado. Entretanto, quando eles
apertavam a garrava, o conta-gotas descia como imaginávamos, assim eles explicaram
corretamente o primeiro experimento, mas não explicaram o porquê de não ficar em pé. Já a
segunda parte, quando justificavam a Lei de Charles, um aluno perguntou: “Mas por que quando
há um aumento de pressão o volume aumenta?”. Os alunos do grupo não souberam explicar
esse motivo.
28
Essa pergunta foi uma ferramenta valiosa, para mostrar nas próximas aulas, com o
auxílio do vídeo, pois gera diálogos entre os alunos e possibilita usar a estratégia da POE para
alcançar a resposta correta.
4.2.2.5 Grupo E
A apresentação cujo roteiro é o Apêndice F foi a apresentação mais breve, o experimento
tem com poucos materiais utilizados e de fácil manuseio. A apresentação durou
aproximadamente 5 minutos, e o diálogo entorno, 2 minutos aproximadamente.
A fala do aluno foi da forma como se apresenta no Quadro 7.
Quadro 7: Transcrição do aluno
Aluno A: Quando puxar o êmbolo, aumenta o volume dentro da seringa, fazendo a pressão
da seringa diminuir e a pressão do ar no interior do balão aumentar, e aí aumenta o volume
do balão... aqui não tem variação de temperatura. Se empurrar o êmbolo da seringa vimos
que acontece o contrário, a pressão será maior do que dentro do balão fazendo o balão
diminuir de volume.
Fonte: Dados da pesquisa.
Assim o experimento terminou, não entrei em detalhes, pois já achava a explicação boa
para o diálogo nas posteriores aulas.
4.2.2.6 Grupo F
O Grupo F fez o experimento denominado “Balão na pressão”, que está no Apêndice C.
O experimento teve aproximadamente 10 minutos de gravação em vídeo e 3 minutos de
diálogos.
Foram apresentadas duas situações que relacionam o volume e a pressão. Na primeira
apresentação, colocaram um pouco de água no erlenmeyer e, logo após, colocaram o balão no
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bico do recipiente, em seguida, levaram o recipiente ao fogo, assim o balão começou a se
levantar. Já na segunda situação, colocaram o erlenmeyer no fogo com um pouco de água,
depois de terem o vapor da água, eles repetiram o feito colocando o balão no gargalo, é
importante ressaltar que eles colocaram quando tiraram do fogo, logo em seguida,
sobrepuseram em uma vasilha de gelo e viram que o balão inflava dentro do recipiente.
O diálogo desse grupo na íntegra, quando acontecem essas duas situações, está separado
nos Quadros 8 e 9.
Diálogo
Sujeito: Alunos do 2º ano
Local: Laboratório
Quadro 8: Diálogo – 1a situação
1. Bruna: Eu tenho uma chapa aquecedora e o balão assim (no bico do erlenmeyer), a água
vai evaporar, e o vapor da água vai encher o balão.
2. Professor: Vai encher o balão por quê?
3. Evelyn: Quando aquece dilata, quando esfria contrai, né?
Ao passar um certo tempo, até que o balão se levanta pelo vapor da água, imediatamente,
eles levaram o erlenmeyer para um recipiente contendo só gelo, quando o balão murchou.
4. Bruna: Quando a gente diminui a temperatura... diminui o volume.
Fonte: Dados da pesquisa.
Quadro 9: Diálogo – 2a situação
5. Gisele: A gente vai fazer o processo inverso, que o recipiente vai estar quente, então
quando a gente colocar o balão já murcho, e ir no frio, o recipiente vai puxar o balão.
6. Professor: Você saberia por quê?
7. Gisele: É o seguinte, quando a gente tá, em um ambiente quente, a tendência das moléculas
é se expandirem em agitação, então aqui, o nosso frasco estava quente, foi evaporando água
30
e expandiu o volume e encheu o balão, agora o frasco já está quente, quando a gente colocar
o balão, ele vai ficar igual está agora (a aluna está mostrando o balão murcho), então a
tendência de quando colocar na água fria o frasco puxar o balão para dentro dele.
8. Bruna: (inaudível)
9. Professor: Obrigado.
Fonte: Dados da pesquisa.
O experimento foi muito bom para posteriormente mostrar na sala de aula, reavaliar o
que houve e por que acontece esse fenômeno de o balão inflar nas duas situações. Também para
explicar se as falas do grupo estão corretas, novamente com o auxílio do vídeo e a estratégia da
POE, ferramentas ótimas para o diálogo. Como será visto no subtítulo 4.2.4.2 Aula 7.
4.2.2.7 Grupo G
O último grupo, cujo trabalho está no Apêndice E, foi bastante peculiar, pois houve o
erro na montagem do experimento, tendo comprometido a apresentação.
Como está escrito no Apêndice E, a montagem era realmente difícil, os alunos
conseguiram arrumar todos os materiais, mas quando estava no processo de montagem, erraram
no pedaço de arame que conecta o motor e o êmbolo móvel. Eles não estavam conectando
direito e não escolheram correto os arames, ou seja, ora o cabo era muito flexível, e não movia
o êmbolo, ora muito rígido, fazendo o motor variável não aquentar o torque.
Devido a esse imbróglio, depois de diversas vezes tentarem montar o experimento,
resolvi que eles apresentassem assim mesmo e falassem o que houve de errado e como seria o
experimento; portanto ocorreu a apresentação, da qual apresento dois trechos: no primeiro, a
justificativa do que houve de errado, e no segundo, o que era para ter ocorrido. Os trechos foram
divididos em quadros numerados, 10 e 11 respectivamente.
Quadro 10: 1a situação
Aluna A: Na tampinha (o êmbolo) tinha que vir um ferro, que ligava esse meio dessa
tampinha, até próximo ao eixo, e aí, o motor iria rodar e iria puxar o ferro, fazendo subir e
descer isso aqui (tampinha de toddy que no experimento era o êmbolo). Só que o motor foi
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fraco, não conseguiu rodar, só rodou com a tampinha, (tampinha que prendia o eixo do motor
com o arame) com o ferro ficou muito pesado aí o motor não suportou e também nosso
transformador foi muito fraco, a potência dele era menor. E aí fomos para a segunda opção,
colocamos o arame mais flexível, aí o arame não suportou ficar subindo e descendo, ele
entortou.
Fonte: Dados da pesquisa.
Quadro 11: 2a situação
Aluna B: Tipo assim, o motor com várias voltagens ele meio que indica a variação de
temperatura.
Aluna A: Variação de temperatura não é a velocidade?
Aluno C: A velocidade vai apresentar a variação de temperatura.
Aluna A: Desculpa.
Aluna B: Quanto maior a velocidade, maior a temperatura, mais... mais...
Aluna A: Mais agitada fica.
Aluna B: É, mais agitado fica, por vibrar mais os mms (os chocolates simulam as moléculas).
E essa tampinha (simula o êmbolo) representa o volume, vai diminuindo e aumentando,
então quando o volume tá menor, a agitação tá maior.
Aluna A: E esses mms aqui representariam os gases, que ficam mais agitados quando maior
a velocidade, e menos agitados com menor velocidade.
Fonte: Dados da pesquisa.
Esses são os trechos que penso serem importantes para mencionar neste trabalho,
primeiramente por fazer futuras discussões, quando mostrar novamente o vídeo para eles.
4.2.3 Atividade no papel e uma demonstração do experimento
4.2.3.1 Planejamento de aula
As próximas aulas serão nas salas de aula, o colégio apresenta uma estrutura física boa,
em que podemos assistir aos vídeos da apresentação na própria sala.
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Antes de começar a aula 5, eu a planejei, vendo os vídeos para serem editados, pois
foram no total 62 minutos de gravação durante as apresentações, e houve várias etapas em que
as imagens não eram relevantes, como a demora nas montagens dos experimentos.
Segundo, selecionei os vídeos que representariam um bom diálogo para a construção do
conhecimento, aproximadamente 15 minutos de gravação. É importante ressaltar que esses 15
minutos de vídeo foram para essa aula e as próximas duas aulas seguintes.
Terceiro, elaborei três perguntas básicas que estão no Apêndice I, para expor o
conhecimento dos alunos sobre o que aprenderam nas apresentações, e para ficarem cientes
sobre quais as dúvidas e as dificuldades no conhecimento dos gases perfeitos.
4.2.3.2 A aula
1a parte
A aula começou com o vídeo e experimento “Implosão da latinha”, do Grupo B. Em
sala de aula, selecionei o vídeo que destaca os dois erros de não implodir e fiz a seguinte
pergunta.
1. Professor: Por que, turma, a latinha não implodiu na primeira e na segunda vez?
Nesse diálogo irei mencionar nomes fictícios para não denegrir imagens dos alunos.
Diálogo
Sujeito: Alunos do 2º ano.
Local: Sala de aula.
1. Alfredo: Eles colocaram muita água na latinha.
2. Bruna: Não, acho que tiraram a latinha do fogo e esperaram muito tempo para depois
colocar no gelo, acho que daria certo se fosse muito rápido.
Lembrando que não demostrei no vídeo a terceira chance, em que ocorreu a implosão.
33
3. Alfredo: Até pode ser, Bruna, mas acho que com muita água não dá muito vapor.
4. João (participou do grupo): Eu acho que a agua que nós colocamos não estava gelada.
5. Isabella: Pior que é mesmo; olha a grande quantidade de água e o pouquinho de gelo...
(risos)
6. Professor: Será que o erro é da água não muito gelada? Ou a grande quantidade de água
na latinha? Ou ainda a demora de virar do fogo para o gelo?
7. Bruna: Professor, não foi a demora porque agora que estou vendo, na segunda chance
eles não demoraram e a latinha não murchou.
8. Professor: Então foi o quê?
9. Paulo (participou do grupo): Acho que também não é a água gelada não, eu lembro que
ela estava muito gelada, eu acho que realmente foi que esquentamos muito pouco e não deu
muito vapor de água para se condensar, tanto que na terceira vez deu certo, porque
esperamos mais tempo.
10. Alfredo: Professor, repete o vídeo para mim, quando a gente estava olhando o primeiro
e o segundo vídeo?
Assim, fiz o que Alfredo determinou, voltei na parte do primeiro e segundo experimento que
não deu certo.
11. Alfredo: Olha lá, tá vendo? Falei que vocês colocaram muita água no primeiro e no
segundo?
12. Professor: Porque, Alfredo, você acha que muita água não dá certo?
13. Bruna: Eu acho que Alfredo está certo, Gabriel.
14. Alfredo: Eu acho que com muita água não vai ter muito vapor condensado fazendo
murchar a latinha quando joga na água gelada.
Nesse momento, mostrei a terceira parte do experimento, quando a latinha implodiu.
15. Isabella: Eles colocaram menos água dessa vez, então foi isso...
16. Alfredo: Tá vendo, com pouca água ele esquenta mais rápido, gera mais vapor de água
e quando condensa a latinha implode.
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17. Paulo: Concordo que foi pouca água, a primeira e a segunda vez, eu coloquei muita
água, talvez a pressão não foi forte o suficiente para espremer a latinha quando tinha muita
água lá dentro.
18. Professor: No primeiro e no segundo experimento, não tinha era muito vapor para se
condensar e fazer a diferença de pressão interna ser menor o suficiente em relação a externa
para a latinha implodir. Já na terceira, vocês colocaram pouca água esperam um tempo
suficiente para gerar vapor, e quando jogou na água gelada a diferença de pressão foi
grande, fazendo a latinha implodir.
Esse diálogo foi um trecho que achei interessante introduzir no trabalho, pois mostra
como foi o diálogo e como chegamos à resposta correta. Acredito que os alunos chegaram à
resposta coerente justamente pelo auxílio do vídeo demonstrado, tanto que pediram para repetir
as imagens do vídeo e observar o que realmente os alunos fizeram.
2a parte
Na segunda parte da aula, entreguei um papel com as perguntas básicas, para os alunos
justificarem, falando que havia pontos envolvidos em cada pergunta, mas ressaltei que não
precisava preocupar quanto à resposta errada, eu gostaria na verdade de uma justificativa
convincente.
Eu considero importante, justamente para saber qual é o nível do aluno sobre a questão
das transformações gasosas, ou seja, o que ele aprendeu, o que falta aprender e também servir
de ferramenta para na próxima aula selecionar alguns vídeos dos experimentos mais pertinentes
sobre o assunto.
As repostas dos alunos estão em anexos, selecionei quatro postagens, Anexos I, II, III e
IV, sendo que as justificativas foram decorrentes dos experimentos que fizeram ou a que
assistiram. É interessante observar que as respostas são diferenciadas, algumas incorretas e
outras corretas. Isso demonstra que os alunos não apresentam total conhecimento sobre o
assunto estudado e que é preciso trabalhar mais sobre o conteúdo. Assim, percebi que muitos
já sabiam, mas não estão respondendo corretamente, sendo a explicação vaga e confusa.
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4.2.4 Aula dialógica com os vídeos dos experimentos
4.2.4.1 Aula 6
Na aula seguinte, em sala de aula, já novamente com a aula planejada e estudada
corretamente, foi realizado um processo dialógico, com o auxílio dos experimentos gravados
nas aulas anteriores, ou seja, esses vídeos mostrados nas aulas serviram como gancho sobre
acontecimentos imprevistos, constatações dos resultados e perguntas questionadoras e
investigativas sobre a ação física dos experimentos.
Apresentei o vídeo do Grupo D, “Lei Geral dos Gases”, pois, como já havia escrito no
subtítulo 4.2.2.4, teve um estudante que perguntou algo que os alunos não conseguiram
responder; foi com essa situação que mostrei novamente o vídeo.
Ao mostrar o vídeo, viu-se que, após a afirmativa de Bernardo “Com maior temperatura
maior o volume”, Alfredo perguntou: “Por que com uma maior temperatura maior o volume?”
Assim o diálogo começou com essa pergunta, que Alfredo tinha mencionado.
Diálogo:
Sujeito: Alunos do 2º ano
Local: Sala de aula
1. Professor: Por que com uma maior temperatura o volume aumenta?
2. Bruna: Uai, (expressão de certeza) quando as moléculas se agitam elas vão se expandir.
3. Professor: As moléculas se expandem?
4. Bruna: Não! (Expressão de dúvida) quando elas estão agitadas, elas vão alcançar áreas
maiores.
5. Professor: Por que quando elas estão agitadas elas alcançam maiores áreas?
6. Bruna: Uai... Elas estão movimentando, Gabriel (Expressão de incomodada pelas
perguntas). Quando a menores temperaturas elas ficam mais juntinhas, a área vai ser
pequena porque elas estão mais unidas, quando você aquece a tendência é de se separarem,
e se elas se separam, vão alcançar maior área, que aumenta o volume.
7. Professor: Silêncio, pessoal.
8. Paulo: Elas vão chocar contra as paredes.
36
9. Professor: E se elas chocarem contra as paredes vai aumentar o quê também?
10. Alfredo e Isabella: A pressão delas.
11. Professor: Qual a diferença de pressão e temperatura?
12. Alfredo: Pressão é força que nelas atuam mais na parede.
13. Professor: Então pressão, para você, é o contato na parede?
14. Alfredo: Não, é a força que nelas atuam na área.
15. Professor: Da parede?
(Risos dos alunos)
16. Professor: De qualquer recipiente?
17. Alfredo: Do recipiente...
18. Professor: Então, por exemplo, olha que coisa legal! Você sabe o que é uma
transformação isotérmica?
19. Alunos: É a mesma temperatura.
20. Professor: Pessoal, aqui nesse desenho (Eu desenhei no quadro um recipiente de forma
cilíndrica e com um êmbolo móvel), você tem um recipiente com o volume pequenininho,
tudo bem? Tudo bem?
21. Alfredo e Bruna: Aham.
22. Professor: E tem as moléculas aqui ó, elas estão agitadas, e é isotérmica.
23. Isabella: Mesma temperatura.
24. Professor: O que vai acontecer quando eu aumentar... o volume? O que vai acontecer
com as moléculas?
25. Bernardo: Vai diminuir a velocidade.
26. Alfredo: Não, porque se diminuir a velocidade vai diminuir a temperatura.
27. Professor: Pera aí, o que vai acontecer? Vai ficar com a mesma velocidade?
28. Isabella: Vai ficar com a mesma velocidade.
29. Professor: E o que acontece com a pressão?
30. Bernardo: Aumenta.
31. Isabella: Fica igual.
32. Paulo: A pressão diminui.
33. Alfredo: A pressão vai diminuir ué! Porque é quando elas batem na parede.
34. Professor: Se eu aumentei o volume, o que vai acontecer?
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Na mesma hora antes de terminar a pergunta, Bernardo disse:
35. Bernardo: Aumenta área de contato, por isso aumenta a pressão.
36. Professor: Pera aí! Um fala que aumenta a pressão, e Alfredo fala que a pressão diminui.
37. Isabella: Quando ela está em área menor, menos espaço para percorrer,
consequentemente ela vai bater mais na parede. E quando tiver um espaço maior, ela vão
ter mais espaço para percorrer, ela vai ficar, tipo, vai bater menos nas paredes. É a mesma
coisa ficar trancado no elevador e na sala, na sala a gente bate muito menos nas paredes do
que o elevador (risos).
38. Professor: E você, Bernardo?
39. Bernardo: Vou ver aqui, eu estou pensando na fórmula que eu li.
40. Professor: Não pensa na fórmula, pensa no que você acha.
41. Alfredo: É igual o meu experimento (o experimento é o Apêndice F). No momento em
que a seringa ficou aberta, o volume aumentou e a pressão diminuiu, e se aperta a seringa,
o volume diminui aumentando a pressão.
42. Professor: Então, vamos fechar isso aqui, temos temperatura, volume e pressão.
Temperatura envolve o quê, gente?
43. Bruna: Agitação das moléculas.
44. Professor: Correto o que ela disse?
45. Alunos: Sim.
46. Professor: Quando mais agitadas, maior energia ou menor energia?
47. Alunos: Maior.
48. Professor: Maior a temperatura ou menor a temperatura?
49. Alunos: Maior.
50. Professor: Vamos falar de pressão novamente, quando menor o volume, o que vai
acontecer, pessoal, com a pressão, em uma transformação isotérmica?
51. Alunos: Vai aumentar.
52. Professor: Isso é igual ao que Rafaela falou do elevador e da sala.
53. Isabella: Sou muito didática (risos).
54. Bernardo: Pera aí. Se eu amentar o volume, a superfície de contato também aumenta e
aumentando a superfície de contato, a pressão aumenta.
55. Anna: Mas por que que a pressão diminui, Gabriel? Se está aumentando a superfície de
contato?
38
56. Alfredo: A pressão e área são inversamente proporcionais, porque é força sobre área,
então quando você aumenta a área, a pressão diminui.
57. Professor: Considere que a partícula é a ponta da sua caneta, se ela bater aqui (na mesa
de um aluno) ou aqui (no quadro) com a mesma força, ela não vai ter a mesma pressão?
58. Bruna: Vai ter a mesma, uai.
59. Gisele: A área da ponta da caneta é a mesma, então vai ter a mesma pressão.
60. Bernardo: Apesar de eu amentar a superfície de contado, eu aumento o que não é
superfície de contato também, o espaço entre as moléculas.
61. Professor: Então, o que aumenta mais, o espaço ou a superfície de contato?
62. Alunos: O espaço.
63. Professor: Por que?
64. Bernardo: Porque o espaço é volume.
65. Alfredo: Ah é... A área vai crescer ao quadrado e o volume vai crescer ao cubo.
66. Professor: Então é por isso que, quando aumenta o volume em uma transformação
isotérmica, a pressão diminui, pois o volume crescerá muito mais do que a área.
67. Isabella: Nó, que doido, não tinha pensando nisso antes, agora eu entendi. Mas, Gabriel,
só para confirmar, a velocidade das moléculas serão as mesmas.
68. Bruna: Sim, porque a temperatura é constante. Mas se a temperatura for diferente,
Gabriel, e o volume diminuir, a pressão vai aumentar e a temperatura também, né?!
69. Professor: Por que?
70. Alfredo: Porque elas vão estar muito próximas umas das outras gerando contato e
consequentemente irá ficar quente.
71. Bernardo: As moléculas têm energia e, quando passa umas nas outras, elas vão perder
energia e gerar calor.
72. Professor: Isso. Parabéns pela nossa discussão sobre transformação isotérmica,
pressão, temperatura e volume, futuramente vou dar aula para vocês sobre essa
transformação e mais duas: a isovolumétrica e a isobárica. Ok, o discurso de hoje,
entenderam?
73. Alunos: Sim.
Através do diálogo de aproximadamente 15 minutos, houve várias passagens
interessantes, mas principalmente a passagem da 55 a 65, quando eles envolveram com o
aumento do volume do recipiente, o volume aumenta mais do que a área da superfície do
39
recipiente, e, devido a isso, a pressão diminui em uma transformação isotérmica. O diálogo foi
admirável.
4.2.4.2 Aula 7
Apresentei o vídeo “Balão na pressão” do Grupo F, pois, como já havia escrito no
subtítulo 4.2.2.6, houve várias frases durante apresentação, curtas e muito abrangentes, em
relação ao experimento, ou seja, a apresentação não foi aprofundada, consequentemente, fez
parecer que o experimento é simples, como se pode notar por essas falas: “Quando aquece
dilata, quando esfria contrai”; ou “Quando a gente diminui a temperatura... diminui o volume”;
ou ainda “A gente vai fazer o processo inverso, que o recipiente vai estar quente, então quando
a gente colocar o balão já murcho, e ir no frio, o recipiente vai puxar o balão.”
Sobre essas frases, foram introduzidos esses vídeos em etapas, para discutir o
característico diálogo geral dos alunos, e tornar o experimento e as justificativas mais
investigativos.
Diálogo:
Sujeito: Alunos do 2º ano
Local: Sala de aula
No diálogo, eu comecei sobre a primeira pergunta superficial do experimento
1. Professor: Ela disse (na apresentação do Grupo F) que a água vai evaporar e o vapor da
água vai encher o balão.
2. Professor: O quê que ela falou, gente?
3. Isabella: O vapor da água vai encher o balão.
4. Professor: O que vocês acham, levanta a mão, levanta a mão aí... É isso que vai
acontecer? E por que acontece? E se acha que o vapor que enche o balão ou não?
Mostrando o vídeo novamente, há ruídos e risos quando eles se veem na televisão.
40
5. Gisele: Aí que bonitinho (ela se mencionou).
6. Professor: Aí, pessoal; fala, Isabella (está com a mão levantada).
7. Isabella: É porque o... o... o... gás evapora e enche o balão, ou é porque o volume que
expande?
8. Gisele: O volume que expande, porque se fosse o gás evaporando, teria que ter uma região
ali que teria que “supetá”.
9. Professor: Não entendi.
10. Gisele: Claro que sim, professor.
11. Bernardo: O gás não evapora (com expressão de desprezo).
12. Gisele: O balão ocupou o gás porque se expandiu, tanto que encheu o balão, entendeu?
Caso contrário, se fosse o gás evaporando teria que ter uma região no vácuo, sem nada...
Gente, faz favor, vocês nem para falar sobre o experimento e fica aí me recriminando.
13. Bernardo: Ela faz isso com todo mundo.
14. Gisele: Vocês me cortaram e ele não entendeu, eu vou explicar...
15. Professor: Pera aí, galera, calma aí, gente (expressão e tom de voz normal).
16. Professor: Fala, Gustavo.
17 Gustavo: Os dois, foi expansão do gás e a evaporação.
18. Professor: Então como se encaixam os dois?
19. Joaquim: A água líquida tem um volume menor que o gasoso, então o gás ocupa um
espaço maior, as moléculas vão sair mais aceleradas.
20. Professor: Aceleradas?
21. Joaquim: Elas estão quentes.
22. Ubiratan: Pressão e volume do gás mudam, pressão não muda nesse caso?
23. Professor: Olha... na verdade olhando um todo pode tudo variar. Mas se tivesse uma
transformação, seja ela isotérmica, isocórica ou isobárica... Qual dessas que é a mais
próxima? Nesse experimento?
24. Gustavo: Isobárica, é porque... aquecendo a água, o volume vai aumentar e a pressão
vai continuar constante.
25. Professor: A temperatura vai aumentar ou diminuir?
26. Bruna: Vai aumentar, a chapa quente serve justamente para isso.
41
27. Professor: Nós estudamos há um tempo atrás que, quando você tem troca de estado
físico, há troca de calor, mas não há o quê? Lembrando que isso quando a água é pura.
28. Alfredo: Variação de temperatura.
29. Professor: Então aqui (aponto para o vídeo pausado, no instante que começa a encher o
balão) está tendo um aumento de temperatura?
30. Bruna, Alfredo e Bernardo: Não (simultaneamente).
31. Bernardo: Ele está na temperatura constante e tem gente que falou que ele está
aumentando a temperatura.
32. Joaquim: Fui eu que falei, Bernardo, mas então eles não vão estar mais acelerados?
Por que a mudança de estado físico?
33. Bernardo: Se eles estão mais acelerados, vai ter mudança de temperatura, como não há
mudança de temperatura, eles não estão acelerados.
34. Joaquim: Mas o fogo ainda está lá aquecendo, então tá tendo mudança de temperatura.
35. Gisele: Gente, se ela ficar com a temperatura constante, as moléculas vão atingir um
ponto que elas não vão mais expandir, e ela vai é trocar de estado.
36. Alfredo: Ela vai funcionar como uma isotérmica.
37. Professor: Então por que ela subiu?
38. Alfredo: O volume aumentou, ué!
39. Bernardo: Até ela subir a temperatura aumenta (está falando quando a água está líquida),
o processo todo não é isotérmico.
40. Professor: Concordo, Bernardo, mas podemos considerar neste ponto de tornar líquido
para vapor.
41. Alfredo: Nesse ponto o vapor é maior que o líquido (dilatação que está mencionando),
funcionando como uma isotérmica, então o volume vai aumentar.
42. Bruna: Mas não tem como um líquido... líquido... começar a evaporar sem que ele esteja
como um aumento ou diminuição de temperatura, dependendo do estado.
43. Professor: Aí que tá, na panela de pressão, quando a panela dá pressão, você já pode
diminuir o fogo, porque lá já está na temperatura de ebulição.
44. Bruna: Tá eu sei que... olha, eu concordo que não há variação de temperatura, mas
concordo com o que o Bernardo falou, não vai ser no processo todo.
42
45. Gustavo: O negócio é quando chega na temperatura de 100°C, aí não há variação de
temperatura. Só depois que ela transforma toda (transformação do gás para o líquido) que
ela começa a variar de temperatura.
46. Professor: Isso, Gustavo, então olha o vídeo... No processo temos água ainda?
47. Bruna: Tem.
48. Professor: Então olha... O balão está começando a encher com a água ainda no
erlenmeyer. Ou seja, nesse processo ela é uma isotérmica, pois está no processo de ebulição,
agora por que o balão subiu? Essa é a pergunta.
49. Marcos: É porque quando transforma de água para o gás tem um maior volume
ocupando espaço que a água líquida não tinha.
50. Ubiratan: Não entendi, professor.
51. Bruna: A gente pode falar então que... o... o... tá. Aumenta porque o gás se expande, mas
o gás em si ele aumenta porque o volume aumenta e a densidade diminui, então a tendência
dele é subir e em contato com o balão ele expande no balão?
52. Professor: Ótima observação, mas lembramos que já existia gás no erlenmeyer, antes de
a gente esquentar o recipiente, então... com mais o vapor d’agua, que é mais dilatado do que
o líquido, e o gás que já tinha no erlenmeyer, o balão vai subir. O que você não entendeu,
Ubiratan?
53. Ubiratan: Ué, você falou que a temperatura é constante, mas por que... (inaudível).
54. Professor: Vocês querem ver o vídeo de novo? Olha no vídeo vocês observam que quando
está esquentando o balão não mexe, olha... (o vídeo está sendo reproduzido). Então nessa
parte que o balão não está mexendo, o que está acontecendo?
55. Alfredo: Está aumentando a temperatura da água.
56. Professor: Ah, teve um certo momento no vídeo que uma pessoa falou que quando aquece
dilata.
57. Gisele: Foi a Evelyn.
58. Professor: Ô Evelyn, foi você?
59. Gisele: Olha aí no vídeo.
Olhei e vimos que foi realmente a Evelyn que falou, mas voltei no ponto onde a água estava
aquecendo para fazer a seguinte pergunta.
43
60. Professor: O que a Evelyn falou está certo?
61. Alfredo: Não, apesar da água dilatar também.
62. Professor: Ô Evelyn, cuidado para você não ser muito superficial com isso, apesar que
no experimento ocorreu a dilatação, não podemos falar curto e grosso essa frase, se o
processo todo envolve várias coisas, tanto que nós estamos discutindo até agora, ok?
63. Evelyn: Ok.
64. Alfredo: Professor, e o gás que já estava no balão, ele vai esquentar também?
65. Bernardo: O fogo está esquentando somente a água, quando começa o processo de
ebulição, o gás que tem contado com o ar que estava antes, que acho que pode aumentar um
pouco.
66. Ubiratan: Professor, então a pressão está aumentando?
67. Professor: A pressão está aumentando, gente?
68. Alfredo: A pressão de dentro está aumentando.
69. Gustavo: A pressão está aumentando, mas depois dá uma diminuída.
70. Alfredo: O volume aumenta, a pressão também aumenta.
71. Professor: Eu sei que nós estudamos na aula passada, então eu vou perguntar de novo:
o que é pressão? Pressão para vocês é o quê?
72. Bruna: É a quantidade de vezes de colisões que bate na superfície.
73. Professor: Vamos considerar assim, então. A quantidade média de colisão na superfície
interna de um recipiente, ok? Então nesse experimento a pressão vai aumentar ou diminuir?
74. Bernardo: Tende a aumentar.
75. Alfredo: Tende a aumentar.
76. Isabella: Ô professor, pera aí. Mas como expande o volume, aumenta a pressão, não
ficaria igual?
77. Bernardo: Uma hora ela tende a diminuir, porque se a pressão ficar maior que a externa,
o balão ia encher até estourar.
78. Professor: Se a pressão foi maior na parte de fora, em relação ao interior, o que pode
acontecer?
79. Bernardo: O balão murcha, entra para dentro.
80. Gisele: Que é o segundo experimento da gente.
44
81. Professor: Então quando você tem esse experimento, igual está no vídeo, gente, a
transformação em certo momento vai ser isotérmica, exatamente porque não há variação de
temperatura quando está mudando de estado físico, tudo bem? Por que, aqui ó (aponto para
o vídeo), o balão não está enchendo até que a água chega a quantos graus?
82. Marcos: A 100 graus.
83. Professor: Então quando chega lá, o balão sobe, por quê? Porque a água que era líquida
virou vapor, e isso que a gente está falando, o vapor é... é... u... u... maior que o volume do
líquido, né, gente? Deu para entender? Olha... olha lá... (mostrando o vídeo).
Risos na sala porque o balão subiu.
84. Professor: Por que o balão não enche mais de ar?
85. Bernardo: Porque a temperatura fica constante, só vai encher mais um pouco, quando
a água do recipiente virar vapor.
86. Professor: Não esquece que tem que continuar com a fonte esquentando para não perder
calor com o ambiente.
Mostrando o experimento, quando ela coloca o recipiente em uma vasilha com água gelada,
então o balão murchou extremamente rápido.
87: Professor: Você viu o que ela falou? Abaixou a temperatura, diminui o volume. Não
pode ser assim, viu, pessoal? Tem que explicar um pouco mais. Então por que que aconteceu
isso? Por que o volume diminui?
88. Marcos: Porque diminui a velocidade das partículas.
89. Bruna: Ô professor, é porque o vapor que tinha ali... a tendência dele é voltar no estado
líquido, né?! Aí quando ele volta para o estado líquido, o volume dele diminui.
90. Isabella: Exatamente isso.
91. Alfredo: Aaaa... eu ia falar isso.
92. Bruna: Desculpa, Alfredo.
93. Professor: Muita gente acha que esses experimentos são simples, mas quando a gente
aprofunda um pouco, complica um pouquinho, vocês tinham essa noção? É muito legal, né?
94. Joaquim: Repete o que ela falou.
45
95. Professor: Ela falou basicamente que aconteceu o processo reverso, o processo reverso
é o quê? Você tem essa transformação, o volume é muito grande, certo? E aí quando há um
pequeno tempo de transformação isotérmica, o vapor vira líquido e consequentemente o
volume diminui.
Mostrando o vídeo do segundo experimento do Grupo F, eu parei em uma parte que a
Giovana falou, que as moléculas iriam expandir em agitação. Perguntei para a classe.
96. Professor: E aí, pessoal, ela quis dizer o quê?
97. Joaquim: Aumentar a agitação.
98. Bruna: E nesse momento não tem agitação porque é uma isotérmica.
99. Professor: Tá vendo?
100. Gisele: Então a água vai ficar parada? (ela queria dizer, a agitação das moléculas)
Porque quanto maior a temperatura mais agitação.
101. Bernardo: Ô Gisele, acabamos de discutir que não é assim (nervoso).
102. Gisele: Então ela vai estar o quê, gente?
103. Bernardo: Ela vai estar constante.
104. Gisele: Então tá, gente, você não está sabendo explicar, então pare de falar e deixa o
professor explicar.
105. Professor: Calma, Gi, não precisa ficar assim.
106. Gisele: Então fala para ele parar de me criticar.
107. Bernardo: Vou ficar quieto.
108. Professor: Gisele, as moléculas vão aumentar na agitação quando a água está variando
a temperatura, por exemplo de 80°C a 100°C, mas quando chega no 100° as moléculas não
param, elas permanecem agitadas na temperatura de 100º, está ocorrendo a transformação
do líquido para o gasoso. Então, o balão aumenta de volume, porque o volume do vapor é
maior que o do líquido. Basicamente por isso.
109. Gisele: Entendi, mas... Agitação das moléculas é relacionada a temperatura, não é?
110. Professor: É.
46
Nesse momento, eu estou acabando de mostrar o experimento do vídeo. O segundo
experimento do Grupo F era basicamente esquentar o recipiente com pouca água, até ferver,
depois introduzir o balão no gargalo e colocar na água fria.
111. Professor: Eu sei que a gente fala muito errado, eu falo muito errado quando estou
aqui, dando aula para vocês, gostaria que você soubesse, Gisele, que não fica preocupada
se você errou ou não, você acertou em muitas coisas, mas alguns detalhes têm que ser
corrigidos, mas lembrando que você é muito inteligente e isso é para o bem da física (risos).
Desculpe qualquer coisa, ok? Mas você falou um erro e esse erro é que o frasco puxa o
balão. Isso é correto?
112. Bruna e Alfredo: Não.
113. Gisele: Viu, gente, eu não sou de jogar na rua não (risos).
No momento o vídeo é apresentado, para todos os alunos observarem o balão sendo inflado
dentro do frasco.
114. Professor: Então, gente, o que aconteceu?
115. Marcos: É porque a pressão externa é maior que a interna.
116. Professor: Por que?
117. Ubiratan: Porque as moléculas diminuem a velocidade... não, não, não.
118. Gisele: Não (falou com voz alta para tirar a fala do colega). Segundo você que diz
agora... (inaudível)
119. Professor: Isso, Gisele. Agora a questão é essa por que? Naquele momento a pressão
interna é menor que a pressão externa?
120. Joaquim: Um pouco de vapor de água saiu quando começou a evaporar, aí quando...
é... coloca na água fria, o vapor vira líquido, a pressão fica menor, e aí a pressão de fora
empurra o balão para dentro.
121. Alfredo: Quando entra em contato com a água fria o vapor condensa, fazendo o volume
diminuir (inaudível), então a pressão diminui. O que aconteceu na latinha que implodiu.
122. Bruna: Diminuindo o volume, a colisão nas paredes vão diminuir, né, professor?
47
123. Professor: Sim, Joaquim, você falou a resposta correta. O líquido se condensa...
Consequentemente há menos colisões nas paredes, ou seja, pressão interna é pequena. Então
simplesmente o balão é empurrado para dentro, porque a externa é maior que a interna...
Vocês querem anotar essas definições?
124. Alunos: Quero.
No momento do ditado sobre as definições, eu cancelei a gravação, pois a aula já estava
no fim.
O áudio da descrição foi de 33 minutos e 37 segundos, com várias passagens
interessantes quanto à curiosidade e à investigação.
4.2.5 Aulas expositivas – Aulas 8 e 9
As aulas 8 e 9 foram inteiramente expositivas, como de costume na maioria das aulas
do ano, mas a diferença dessas aulas expositivas, devido ao conhecimento e dos experimentos
e dos diálogos das aulas anteriores, tornou um espaço mais formalizado, com perguntas e
curiosidades, sempre voltando aos experimentos trabalhados. Assim, houve a concentração da
grande maioria sobre o estudo selecionado.
O planejamento da aula está nos Apêndices J e K, sobre as transformações gasosas e Lei
Geral dos Gases.
48
5 ANÁLISE DOS DADOS E DISCUSSÕES
No extrato 1 evidencia-se que, ao formular a questão problematizadora, o professor
estimulou um diálogo baseado na POE. Esse extrato é retirado da aula 5, quando mostrado o
vídeo da apresentação do experimento “Implodindo uma latinha”. No vídeo houve a situação
das duas primeiras tentativas de não implodir a latinha.
Professor: Por que turma, a latinha não implodiu na primeira e na segunda vez?
1. Alfredo: Eles colocaram muita água na latinha.
2. Bruna: Não, acho que tiraram a latinha do fogo e esperou muito tempo para depois
colocar no gelo, acho que daria certo se fosse muito rápido.
Lembrando que não demostrei no vídeo a terceira chance, que ocorreu a implosão.
3. Alfredo: Até pode ser, Bruna, mas acho que com muita água não dá muito vapor.
4. João (participou do grupo): Eu acho que a agua que nós colocamos não estava gelada.
5. Isabella: Pior que é mesmo, olha a grande quantidade de água e o pouquinho de gelo...
(risos)
Extrato 1: Trecho da transcrição do diálogo da aula 5.
A questão tornou-se investigativa, pois foi perguntado porque o experimento não saiu
como esperado na primeira e segunda tentativas; isso gerou uma questão problematizadora e
dialógica, pois um grupo de aluno falou sua hipótese, houve interação entre eles e, por último,
estimulou-se a estratégia da POE, pelo fato de aluno da afirmativa 4 justificar da sua maneira o
que pode ter ocorrido de errado, sendo ele que realizou o experimento.
A estratégia do predizer, observar e explicar fica evidente quando há diálogos realizados
em sala de aula.
- Predizer é a formulação de hipóteses, pelas quais os alunos criaram justificativas para
explicar por que não saiu como esperado nas duas primeiras tentativas.
- Observar é a questão de retomada de experiência vividas. Como foi a apresentação dos
alunos da latinha que não implodiu, assim a retomada foi feita com ajuda dos vídeos
gravados nas apresentações. O extrato 2 mostra o aluno Alfredo querendo observar
novamente o que houve.
49
Professor: Será que o erro é da água não muito gelada? Ou a grande quantidade de água
na latinha? Ou ainda a demora de virar do fogo para o gelo?
7. Bruna: Professor, não foi a demora porque agora que estou vendo, na segunda chance
eles não demoraram e a latinha não murchou.
8. Professor: Então foi o quê?
9. Paulo (participou do grupo): Acho que também não é a água gelada não, eu lembro que
ela estava muito gelada, eu acho que realmente foi que esquentamos muito pouco e não deu
muito vapor de água para se condensar, tanto que na terceira vez deu certo, porque
esperamos mais tempo.
10. Alfredo: Professor, repete o vídeo para mim, quando a gente estava olhando o primeiro
e o segundo vídeo?
Extrato 2: Trecho da transcrição do diálogo da aula 5.
No diálogo número 7 do extrato 2, a aluna Bruna observa que na segunda chance eles
não demoraram a virar a latinha, então o problema não era a demora de levar a latinha ao
encontro com a água gelada, e no diálogo 10, Alfredo pede para repetir e observar novamente
para confirmar sua hipótese.
- Explicar refere-se à retomada de hipóteses iniciais ao confronto de novo conhecimento,
como no extrato 3.
11. Alfredo: Olha lá, tá vendo? Falei que vocês colocaram muita água no primeiro e no
segundo?
12. Professor: Por que, Alfredo, você acha que muita água não dá certo?
13. Bruna: Eu acho que Alfredo está certo, Gabriel.
14. Alfredo: Eu acho que com muita água não vai ter muito vapor condensado fazendo
murchar a latinha quando joga na água gelada.
Nesse momento, mostrei a terceira parte do experimento, quando a latinha implodiu.
15. Isabella: Eles colocaram menos água dessa vez, então foi isso...
16. Alfredo: Tá vendo, com pouca água ele esquenta mais rápido, gera mais vapor de água
e quando condensa a latinha implode.
50
17. Paulo: Concordo que foi pouca água, na primeira e na segunda vez, eu coloquei muita
água, talvez a pressão não foi forte o suficiente para espremer a latinha quando tinha muita
água lá dentro.
Extrato 3: Trecho da transcrição do diálogo da aula 5.
O Alfredo confirma a sua hipótese, fazendo com que outros alunos, principalmente o
Paulo, que participou dessa apresentação, expliquem novamente o que realmente houve; O
aluno Paulo, no diálogo 17, com participação e ajuda dos colegas, reitera a hipótese e confirma
que Alfredo está certo.
O autor Campanario, referenciado no trabalho da Rosa, destaca que essa estratégia da
POE permite que o aluno resgate seu conhecimento e possa compreender que a ciência também
serve para situações e problemas do cotidiano. Sendo devidamente importante usar essa
estratégia, para os estudantes poderem analisar, observar, relacionar e criar problemas que em
muitos casos passam despercebidos os efeitos físicos no cotidiano.
51
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Pesquisadores em educação compartilham a ideia de que o ensino de ciência,
atualmente, está desenvolvendo conteúdo programático segundo o livro didático,
principalmente quando se destinam a ilustrar ou comprovar teorias, o que acarreta a limitação
da construção do conhecimento do aluno. Outro ponto negativo, e não menos importante, é a
falta de interação entre o professor e os alunos em sala de aula, gerando o desestímulo dos
alunos em relação a matéria.
Por isso, é importante que os alunos compreendam mais sobre o ensino de ciência, de
uma forma diferenciada e investigativa. Araújo e Santos (2003) afirmam e enfatizam que é
necessário realizar atividades investigativas em sala de aula. Carvalho e seus colaboradores
(1995) destacam também que as atividades diferenciadas têm que apresentar situações
problematizadoras, questionadoras e dialógicas, para os alunos adquirirem a construção do seu
conhecimento.
Este trabalho apoia-se nessa visão do conhecimento científico dos alunos praticando
uma forma investigativa e diferenciada. O exemplo dessa prática foram os estudantes serem
direcionados constantemente ao processo dialógico, no espaço da sala de aula, que é de suma
importância na reconstrução do conhecimento. Tanto que levantaram hipóteses, construíram
perguntas, dialogaram os seus resultados e construíram linguagens direcionadas a ciências. Os
autores Mortimer e Scoot (2003) confirmam essa metodologia, dizendo que as práticas
discursivas apresentam uma ferramenta de grande valia para analisar as interações e a produção
de significados.
Outro ponto importante neste trabalho diferenciado foi o fato de usar os vídeos nas
apresentações dos experimentos, e utilizá-los posteriormente ao longo das discussões em salas
de aula, pois essa ferramenta ajudou a trabalhar a consciência de ideias individuais, pensamento
do próprio pensamento, e o estímulo na participação dos alunos. É relevante dizer que foi essa
metodologia que estimulou a metacognição através da estratégia POE (predizer, observar e
explicar), para consequentemente alavancar o diálogo dos alunos em um caráter investigativo.
Como disseram os pensadores, Gunstone e Northfiel, referenciados no trabalho da Rosa, a
metacognição ajuda a formação de hipótese dos estudantes, de modo que, nos diálogos,
desenvolve um ambiente de confronto de ideias relevantes ao aprendizado no estudo da ciência.
52
Há vários momentos nos diálogos que evidenciam a estratégia da POE, na aula 6, por
exemplo, o diálogo começou com um problema que houve na própria apresentação “Lei Geral
dos Gases”, do Grupo D, quando o aluno que assistira à apresentação perguntou: “Mas por que
quando há um aumento de pressão o volume aumenta?”. Os alunos não souberam explicar esse
motivo na apresentação. O extrato 4 indica o início dessa discussão.
1. Professor: Por que com uma maior temperatura o volume aumenta?
2. Bruna: Uai, (expressão de certeza) quando as moléculas se agitam elas vão se expandir.
3. Professor: As moléculas se expandem?
4. Bruna: Não! (Expressão de dúvida) Quando elas estão agitadas, elas vão alcançar áreas
maiores.
5. Professor: Por que, quando elas estão agitadas, alcançam maiores áreas?
6. Bruna: Uai... Elas estão movimentando, Gabriel (expressão de incomodada pelas
perguntas). Quando em menores temperaturas, elas ficam mais juntinhas, a área vai ser
pequena porque elas estão mais unidas, quando você aquece a tendência é elas se separarem,
e se elas se separam, vão alcançar maior área, que aumenta o volume.
Extrato 4: Trecho da transcrição da aula 6.
No extrato 4 é observada a primeira questão problema, que, ao longo das respostas, gera
outras questões problemas no decorrer do diálogo, como está evidenciado também no extrato
5, quando Bernardo, Isabella e Paulo apresentam opiniões diferentes.
20. Professor: Pessoal, aqui nesse desenho (eu desenhei no quadro um recipiente de forma
cilíndrica e com um êmbolo móvel), você tem um recipiente com o volume pequenininho,
tudo bem? Tudo bem?
21. Alfredo e Bruna: Aham.
22. Professor: E tem as moléculas aqui ó, elas estão agitadas, e é isotérmica.
23. Isabella: Mesma temperatura.
24. Professor: O que vai acontecer quando eu aumentar... o volume? O que vai acontecer
com as moléculas?
25. Bernardo: Vai diminuir a velocidade.
26. Alfredo: Não, porque se diminuir a velocidade vai diminuir a temperatura.
53
27. Professor: Pera aí, o que vai acontecer? Vai ficar com a mesma velocidade?
28. Isabella: Vai ficar com a mesma velocidade.
29. Professor: E o que acontece com a pressão?
30. Bernardo: Aumenta.
31. Isabella: Fica igual.
32. Paulo: A pressão diminui.
Extrato 5: Trecho da transcrição da aula 6.
A estratégia do POE com o “predizer” evidencia-se no extrato 6, devido à discussão
sobre diferentes tipos de pensamento sobre pressão, como no diálogo 35 e 37.
Vale a pena ressaltar também a “Observação” quando o Alfredo apresenta a relação do
experimento que ele apresentou com a discussão de pressão. Isso só confirma que os alunos
usaram experiências já vividas.
35. Bernardo: Aumenta área de contato, por isso aumenta a pressão.
36. Professor: Pera aí! Um fala que aumenta a pressão, e Alfredo fala que a pressão diminui.
37. Isabella: Quando ela está em área menor, menos espaço para percorrer,
consequentemente ela vai bater mais na parede. E quando tiver um espaço maior, ela vai ter
mais espaço para percorrer, ela vai ficar, tipo, vai bater menos nas paredes. É a mesma
coisa ficar trancado no elevador e na sala, na sala a gente bate muito menos nas paredes do
que o elevador (risos).
38. Professor: E você, Bernardo?
39. Bernardo: Vou ver aqui, eu estou pensando na fórmula que eu li.
40. Professor: Não pensa na fórmula, pensa no que você acha.
41. Alfredo: É igual ao meu experimento (o experimento é o Apêndice F). No momento em
que a seringa ficou aberta, o volume aumentou e a pressão diminui, e se aperta a seringa, o
volume diminui aumentando a pressão.
Extrato 6: Trecho da transcrição da aula 6.
O extrato 7 confirma e conclui a pergunta investigativa e a resposta correta sobre a
pressão menor quando o volume aumenta em uma transformação isotérmica, fazendo, assim,
solucionar o problema do experimento. O aluno Bernardo, diálogo 60, “explica” ao perceber
54
que o espaço também aumenta e que o mesmo cresce ao cubo, enquanto a área do recipiente,
ao quadrado.
54. Bernardo: Pera aí. Se eu amentar o volume, a superfície de contato também aumenta e
aumentando a superfície de contato a pressão aumenta.
55. Anna: Mas por que a pressão diminui, Gabriel? Se está aumentando a superfície de
contato?
56. Alfredo: A pressão e área são inversamente proporcionais, porque é força sobre área,
então quando você aumenta a área, a pressão diminui.
57. Professor: Considere que a partícula é a ponta da sua caneta, se ela bater aqui (na mesa
de um aluno) ou aqui (no quadro) com a mesma força, ela não vai ter a mesma pressão?
58. Bruna: Vai ter a mesma, uai.
59. Gisele: A área da ponta da caneta é a mesma, então vai ter a mesma pressão.
60. Bernardo: Apesar de aumentar a superfície de contado, eu aumento o que não é
superfície de contato também, o espaço entre as moléculas.
61. Professor: Então, o que aumenta mais o espaço ou a superfície de contato?
Grande parte da sala: O espaço.
62. Professor: Por que?
63. Bernardo: Porque o espaço é volume.
64. Alfredo: Ah é... a área vai crescer ao quadrado e o volume vai crescer ao cubo.
Extrato 7: Trecho da transcrição da aula 6.
Durante as atividades, a minha intenção esteve de acordo com os objetivos
metodológicos do PCN, pois foi trabalhado e explorado a contextualização e também foi
desenvolvido e engajado o conhecimento prático da experimentação. Faço minhas as palavras
do PCN:
Os objetivos do Ensino Médio em cada área do conhecimento devem envolver, de
forma combinada, o desenvolvimento de conhecimentos práticos, contextualizados,
que respondam às necessidades da vida contemporânea, e o desenvolvimento de
conhecimentos mais amplos e abstratos, que correspondam a uma cultura geral e a
uma visão de mundo. Para a área das Ciências da Natureza, Matemática e Tecnologias.
(BRASIL, 2000, p. 9)
55
O desenvolvimento dessa pesquisa concedeu, para mim, educador e discente, uma
aprendizagem muito relevante, no sentido da importância que o trabalho investigativo apresenta
no Ensino Fundamental e Médio, e também o desenvolvimento estruturado e planejado para
alcançar o objetivo mais importante, que é a construção do conhecimento pelos alunos.
O ensino de física foi enaltecido, pois partiu de ideias problematizadoras investigativas,
em relação ao estudo dos gases, sendo esse estudo predeterminante ao longo do conteúdo
programático da termologia. De acordo com Moreira (2004), a termologia não pode ser
ensinada como conceito isolado. Assim, aos estudantes, foram gerados interesses sobre o
conteúdo mencionado, justamente pelas constantes dúvidas e questionamentos provocados
durante o diálogo.
Este trabalho, apesar de não ter sido o suficiente para analisar e discutir todos os
experimentos através do diálogo, obteve expressivos materiais e dados para analisar as
atividades investigativas com as importantes ferramentas e estratégias metodológicas.
A pesquisa também poderá ser usada como fonte para investigações futuras, como as
possibilidades de mediação do professor favorecidas pela proposta da atividade. Outra
possibilidade é mostrar como é relevante o diálogo investigativo durante o trabalho em sala de
aula, em razão de levar o aluno a pensar, analisar e gerar hipóteses sobre o conteúdo
mencionado.
56
REFERÊNCIAS
ARAÚJO, M. S.; ABIB, M. L. V. S. Atividades experimentais no ensino de Física: diferentes
enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 25, n. 2, jun. 2003.
AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigação: problematizando as atividades em sala de
aula. Ensino de ciências: unindo a pesquisa e a prática, São Paulo, p. 19-32, 2004.
BRASIL ESCOLA. Um site educativo para benefício principal dos estudantes. Disponível em:
<http://www.brasilescola.com/>. Acesso em: 23 out. 2013.
BRASIL. Ministério da Educação. Parâmetros Curriculares Nacionais. Brasília, 2000.
CARVALHO, A. M. P. et al. Ciências no ensino fundamental: o conhecimento físico. São
Paulo: Scipione, 1998.
GRINGS, E. T. O; CABALLERO, C; MOREIRA M, A. Possíveis indicadores de invariantes
operatórios apresentados por estudantes em conceitos da termodinâmica. Pesquisa em Ensino
de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 28, n. 4, p. 463-471, 2006.
HODSON, D. In Search of a Meaninful Relationship: an exploration of some issues relating to
integratin in Science and Science education. International Journal of Science Education, 14(5),
p. 541-566, 1992.
MOREIRA, M. A. A Teoria dos Campos Conceituais de Vergnaud. O ensino de Ciências e a
investigação nesta área. Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto
Alegre, p. 7-32, 2004.
NEVES, M. S.; CABALLERO, C.; MOREIRA, M. A. Repensando o papel do trabalho
experimental, na aprendizagem da Física, em sala de aula: um estudo exploratório.
Investigações em Ensino de Ciências, Rio Grande do Sul, v. 11, n. 3, p. 383-401, 2006.
NEWTON, V. B.; HELOU, R. D.; GUALTER, J. B. Tópicos de Física 2 – Termologia,
Ondulatória, Óptica. 18. ed. São Paulo: Saraiva, 2007.
57
PONTOCIÊNCIA. Um portal voltado para os professores, alunos e entusiastas da ciência.
Disponível em: <http://www.pontociencia.org.br/>. Acesso em: 13 nov. 2014.
REIGOSA, C. E.; JIMÉNEZ, M. P. La cultura científica en la resolución de problemas en el
laboratorio. Enseñanza de las Ciencias, 18, p. 275-284, 2000.
ROSA, C.T.W. A metacognição e as atividades experimentais no ensino de Física. Educação
Científica e Tecnológica, Santa Catarina, 2011.
VALADARES, E. C. Propostas de experimentos de baixo custo centrados no aluno e na
comunidade. Química Nova na Escola, Espaço Aberto, Belo Horizonte, n. 13, 2001.
YOUTUBE. Um site de compartilhamento de vídeos. Vídeo direcionado ao experimento Lei
Geral dos Gases Ideais. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=Bu0mhhNOt_o>.
Acesso em: 13 nov. 2014.
ZANON, D. A. V.; FREITAS, D. A aula de ciências nas séries inicias do ensino fundamental:
ações que favorecem a sua aprendizagem. Revista interdisciplinar de estudos da cognição:
ciência e cognição, v. 10, p. 93-103. Disponível em: <http://www.cienciasecognicao.org>.
Acesso em: 22 out. 2013.
58
APÊNDICE
Apêndice A
O trabalho
Procedimento:
- Vocês irão fazer uma apresentação em grupo, dos experimentos físicos.
- Os experimentos apresentam fontes, com ajuda do manuseio e o resumo da teoria do
conteúdo apresentado.
- Os grupos serão divididos conforme o experimento.
- Os sentidos ordinários das apresentações será conforme o experimento que obtiver.
- Apresentação será em15 dias.
- Terá 3 dias de apresentação.
- Haverá gravação de vídeos, nos experimentos.
- Posteriormente, os vídeos serão mostrados, em sala de aula, para abrir um espaço dialógico
sobre a física nos experimentos.
Experimentos:
- Grupo A, 5 alunos, “Quantidade de movimento”. 1º a apresentar.
- Grupo B, 2 alunos, “Implodindo uma latinha”. 2º a apresentar.
- Grupo C, 2 alunos, “A vela que levanta água”. 3º a apresentar.
- Grupo D, 4 alunos, “Lei Geral dos Gases”. 4º a apresentar.
- Grupo E, 3 alunos, “Pressão e volume dos gases”. 5º a apresentar.
- Grupo F, 4 alunos, “Balão na pressão”. 6º a apresentar.
- Grupo G, 6 alunos, “Cinética dos gases”. 7º a apresentar.
Apresentação:
- Apresentação terá 20 minutos no máximo.
- A passagem de um grupo para o outro é de 5 minutos.
- Haverá penalidades se o tempo for diferente do mencionado.
59
Observação:
- As perguntas poderão ser feitas durante a apresentação, mas que levante a mão antes de
perguntar.
- Não poderá existir atrasos, impreterivelmente.
60
Apêndice B
A vela que levanta água
Onde encontrar o material? Em supermercados e farmácias.
Quanto custa o material? Até 10 reais.
Tempo de apresentação: Até 10 minutos.
Dificuldade: Fácil.
Segurança: Seguro.
Introdução
Neste trabalho vamos fazer uma clássica, simples e curiosa experiência.
Material utilizado
Um pouco de água, vela, um prato, garrafa de vidro ou erlenmeyer, corante, isqueiro.
Primeiro passo é pegar o prato, que de preferência deve ser fundo, e colocar a vela no fundo
do mesmo; para começar vamos derreter um pouquinho o fundo da vela e colá-la no prato.
Segundo passo: nós iremos tingir a água de vermelho e colocá-la no prato.
Terceiro passo: agora chegou a hora de ver a água subir, para isso é só acender a vela e
colocar a garrafa em cima dela.
Conclusão: a explicação científica é que quando colocamos a garrafa ou o erlenmeyer em
cima da vela, a garrafa se enche de ar quente, todo o ar frio sai; então, quando ela é colocada
em cima da água, por causa da diminuição do oxigênio, a chama e a temperatura do ar dentro
da garrafa vão diminuindo, e quando a temperatura de um gás cai, a pressão desse gás
diminui. É o que acontece dentro da garrafa, a pressão diminui e ela compete com a pressão
atmosférica que está fora, a pressão atmosférica ganha fazendo a água entrar.
61
Apêndice C
Balão na pressão
Onde encontrar o material? Em casa.
Quanto custa o material? Até 10 reais.
Tempo de apresentação: Até 20 minutos.
Dificuldade: Fácil.
Segurança: Requer cuidados básicos.
Introdução
Você consegue encher um balão usando um Erlenmeyer, água e uma fonte de calor? De
quantas maneiras?
Materiais utilizados
Balões de borracha, recipiente de vidro do tipo Erlenmeyer (preferencialmente de vidro
pirex), água.
Passo 1
Enchendo com vapor
Coloque um pouco de água na garrafa, coloque o balão na boca da garrafa (estique um pouco
o balão, como se fosse enchê-lo). Coloque a garrafa para aquecer.
62
Passo 2
Condensando
Quando o balão estiver crescendo, tire a garrafa da fonte aquecedora. Mergulhe a garrafa na
água fria e observe.
Passo 3
Algo diferente
Tire o balão e coloque a garrafa para aquecer novamente, aguarde até que a água entre em
ebulição, quando a taxa de ebulição for alta (alta fervura), tire a garrafa da fonte aquecedora
e coloque o balão na boca da garrafa.
Passo 4
Ao contrário?
Mergulhe a garrafa na água fria e observe.
Clique para assistir ao vídeo: <http://www.youtube.com/watch?v=jnuGFDANECg>.
63
Passo 5
O que acontece
Quando colocamos, no primeiro momento, a garrafa para aquecer com o balão no seu
gargalo, o volume do balão aumentou devido ao aumento da temperatura do ar no interior da
garrafa e devido à mudança de estado da água. Quando a garrafa esfriou, o volume do balão
diminuiu novamente e, nesse caso, se a temperatura final for igual à temperatura inicial, o
volume diminuirá até se igualar ao volume inicial do balão antes do aquecimento. Quando,
no segundo momento, nós deixamos a água entrar em ebulição para depois colocarmos o
balão, o volume da garrafa estava preenchido por vapor de água que, ao esfriar, voltou a ser
água líquida, fazendo a pressão no interior da garrafa cair. Assim, a pressão atmosférica
“encheu” o balão no interior da garrafa.
Passo 6
Para saber mais
Para um gás, nas temperaturas acima de zero grau Celsius, a sua pressão, o seu volume e sua
temperatura são grandezas físicas que se relacionam pela equação PV=nRT (P=pressão,
V=volume, n=número de mols, R=constante universal dos gases, T=temperatura). Essa
equação explica o aumento de volume do gás quando aumentamos a sua temperatura. Por
outro lado, quando uma substância pura atinge seu ponto de ebulição, todo o calor absorvido
por essa substância é utilizado para aumentar o volume da mesma, ou seja, nesse momento
ocorre o maior aumento de volume por calor recebido.
64
Apêndice D
Implodindo uma latinha de alumínio
Onde encontrar o material? Em casa.
Quanto custa o material? Até 10 reais.
Tempo de apresentação: Até 10 minutos.
Dificuldade: Fácil.
Segurança: Requer cuidados básicos.
Introdução
Você consegue amassar uma lata de refrigerante? E sem tocá-la?
Materiais necessários
- Uma lata de alumínio de refrigerante;
- Água;
- Pinça ou garra capaz de segurar a lata;
- Recipiente transparente com boca larga;
- Fogão ou outra fonte de calor.
Passo 1
Adicione água fria no recipiente até aproximadamente 3/4 de altura. E adicione um pouco de
água na lata, que seja o bastante para tampar todo o fundo.
Passo 2
Com a ajuda da garra, aqueça a lata na chama. Depois da ebulição, espere até começar a sair
“vapor”.
65
Passo 3
Retire a lata rapidamente do fogo e coloque-a no recipiente de modo que sua boca fique
completamente dentro da água fria.
Passo 4
E veja o que irá acontecer.
Clique para assistir ao vídeo: <http://www.youtube.com/watch?v=bea-jfqYGDU>.
Passo 5
O que acontece?
Inicialmente, a lata contém pequena quantidade de vapor de água e diferentes gases. Quando
a água entra em ebulição, aumenta a quantidade de vapor de água dentro dela. Esse vapor
pode ser observado, pois o vapor de água em contato com ar atmosférico tende a se
condensar, tornando-se visível. Esse vapor ocupa grande parte do volume da lata. Quando
ela é submergida no recipiente, o vapor de água contido lá dentro se condensa rapidamente.
Como o volume da água é muito maior no estado gasoso do que no líquido, o volume de gás
contido na lata diminui, deixando um espaço vazio. Diminuindo o volume dos gases, a
66
pressão interna também diminui. E como a pressão fora da lata está maior, ela força as
paredes de alumínio, deformando a lata.
Passo 6
Saiba mais...
A lata de refrigerante é ideal para o experimento, pois possui uma parede fina de alumínio, o
que faz com que a pressão externa seja suficiente para amassar a lata. Caso o experimento
fosse feito com outro material mais resistente ou com paredes mais rígidas de alumínio, não
daria certo, pois a pressão externa não teria força suficiente para amassar a lata e a água que
estava no recipiente seria “sugada” para dentro da lata.
67
Apêndice E
Modelo didático: Cinética dos gases
Onde encontrar o material? Em casa.
Quanto custa o material? Entre 10 e 25 reais.
Tempo de apresentação: Até 30 minutos.
Dificuldade: Difícil.
Segurança: Requer cuidados básicos.
Introdução
Este é um dispositivo didático que permite reproduzir, de maneira similar, o comportamento
de um gás. Boyle e Mariotte estudaram o comportamento dos gases em meados do século
XVII. Usando este instrumento, o professor é capaz de ensinar a Lei dos Gases de uma
maneira lúdica e eficiente. Neste modelo as esferas coloridas retiradas da cabeça de alfinetes
de mapas representam as moléculas de um gás, o motor elétrico de um carrinho de brinquedo
agita as esferas e essa agitação representa a temperatura (T) de um gás, e a distância entre os
dois êmbolos representa o volume (V) ocupado pelo gás. Ainda com esse mesmo modelo é
possível estudar o modelo físico proposto por Clapeyron.
Obs.: Se no lugar desse transformador for colocado um outro com posições 1,5V; 3,0V; 4,5V;
6,0V; 7,5V; 9,0 e 12V, facilmente encontrado em camelôs, é possível variar a velocidade do
motor e consequentemente o grau de agitação das bolinhas também irá variar, possibilitando
aí estudar os modelos físicos propostos por Charles e Gay-Lussac, e a Lei Geral dos Gases.
Materiais necessários
- Uma garrafa PET;
- Um motorzinho elétrico;
- Um disco de plástico rígido, tampinha de alimento em conserva;
- Um pedaço de arame rígido e leve;
- Cartolina, cola, tesoura e compasso;
- Um transformador variável (3,0Volts a 12Volts);
- Canudo para refresco;
68
- Alfinetes para mapas;
- Madeira para construção do suporte.
Passo 1
Clique para assistir ao vídeo: <http://www.youtube.com/watch?v=ilZvI6WY-w0>.
69
Apêndice F
Pressão e volume – Gases
Onde encontrar o material? Em supermercados e farmácias.
Quanto custa o material? até 10 reais.
Tempo de apresentação: até 20 minutos.
Dificuldade: Fácil.
Segurança: Seguro.
Introdução
Esta demonstração consiste em uma forma simples de estudar a relação entre pressão e
volume de um gás.
Retirado de: APEC – Livro do 6º ano. São Paulo: Scipione, 2008. (Coleção Construindo
Consciências).
Materiais necessários
- 1 pequeno balão de aniversário;
- 1 seringa de 20mL (ou maior), sem agulha;
- 1 tesoura;
- 1 pedaço de barbante.
Passo 1
Mãos à obra
Coloque um pouco de ar no balão.
70
Passo 2
Vá comprimindo o ar dentro do balão até formar um balãozinho. Se for o caso, deixe escapar
um pouco do ar para que o balãozinho tenha o tamanho adequado para caber com alguma
folga dentro da seringa.
Passo 3
Enrole a ponta do “balãozinho” de forma a aprisionar o ar.
71
Passo 4
Amarre o “balãozinho” com um barbante.
Passo 5
Corte as sobras do barbante e do balão e coloque o “balãozinho” dentro da seringa.
72
Passo 6
Coloque o “balãozinho” no interior da seringa mantendo o êmbolo na parte superior.
Passo 7
Puxe o êmbolo tampando a ponta da seringa e observe o que acontece com o balão. Faça
também o inverso, comprima o êmbolo tampando a ponta da seringa.
Comprimindo o ar no interior da seringa. Expandindo o ar no interior da seringa.
Passo 8
O que acontece
Ao tamparmos a ponta da seringa, estamos confinando certa quantidade de ar que rodeia o
balãozinho e exerce pressão sobre ele. O ar no interior do balão também exerce pressão.
Quando o volume do balão para de variar, podemos admitir que as pressões do ar, interna e
73
externa, equilibram-se. Quando puxamos lentamente o êmbolo, aumentamos o volume do
gás contido na seringa sem variarmos sua temperatura.
Como previsto pela Lei de Boyle, a pressão que esse gás exerce diminui. Com isso, a pressão
no interior do balão torna-se momentaneamente maior que aquela em sua parte externa e o
volume do balão aumenta.
Já quando empurramos o êmbolo, a situação inverte-se. Diminuímos o volume do ar contido
na seringa sem variar sua temperatura. Como pressão e volume são inversamente
proporcionais, a pressão dentro da seringa aumenta. Com isso, a pressão externa sobre o balão
torna-se momentaneamente maior que a interna e este diminui de volume.
Passo 9
Para saber mais
APEC – Livro do 6º ano. São Paulo: Scipione, 2008. (Coleção Construindo Consciências).
Veja também
Vídeo que mostra a realização de experimento semelhante:
<http://www.youtube.com/watch?v=QldLPbf7k8U>.
74
Apêndice G
Átomos em movimento
Onde encontrar o material? Em casa, supermercado e papelaria.
Quanto custa o material? Entre 10 e 25 reais.
Tempo de apresentação: Até 20 minutos.
Dificuldade: Fácil.
Segurança: Requer cuidados básicos.
Introdução
Uma analogia macroscópica que permite visualizar o comportamento de um gás “ideal”, no
qual as interações entre moléculas são desprezíveis (distância média entre as moléculas muito
grande, ou seja, gases com baixas concentrações) e as colisões são frontais, com conservação
de energia e momento linear.
Materiais necessários
- Cinquenta bolinhas de isopor de 2,5cm de diâmetro;
- Lixeira de plástico com furos na parede lateral (de 1,5cm a 2cm), através dos quais é
possível acompanhar as bolinhas de isopor (“moléculas”) em movimento;
- Papelão;
- Secador de cabelo.
Passo 1
Recorte um disco de papelão um pouco menor que a lixeira (cerca de 2cm de diferença). Faça
uma alça de papelão e fixe-a no disco (êmbolo).
Passo 2
Coloque as bolinhas de isopor dentro da lixeira e tampe-a com o disco.
Passo 3
Direcione o jato de ar do secador de cabelo como indicado e veja o que acontece com as
bolinhas.
75
Passo 4
Diminua o volume disponível para elas empurrando o êmbolo para dentro.
Passo 5
O que acontece
Este “experimento” permite visualizar a pressão como resultado dos vários choques das
bolinhas com as “paredes do recipiente. Com o “êmbolo” fixo em diferentes posições e
aumentando-se a intensidade do jato de ar, é possível verificar o que acontece com o “gás”
quando a sua temperatura é aumentada.
76
Apêndice H
Lei Geral dos Gases
Onde encontrar o material? Em escola, lojas de esportes, farmácias.
Quanto custa o material? Até 20 reais.
Tempo de apresentação: Até 20 minutos.
Dificuldade: Fácil.
Segurança: Cuidados básicos.
Experimento 1
Introdução
Lei de Boyle – condição isotérmica
Materiais necessários
Garrafa PET e conta-gotas
Passo 1
Coloque no conta-gotas líquidos com anilina.
Passo 2
Encha a garrafa de água.
Passo 3
Coloque com cuidado o conta-gotas na garrafa e feche a garrafa.
Passo 4
Aperte a garrafa e observe o que acontece.
Passo 5
O que acontece
Aumentando a pressão na garrafa, faz-se com que o volume no conta-gotas aumente e este
afunde. Ao diminuir a pressão na garrafa, o volume no conta-gotas volta ao normal, e o
líquido nele presente sai
77
Experimento 2
Introdução
Lei de Charles – condição isobárica
Materiais necessários
Bolinha de tênis de mesa, um recipiente com água e uma chapa aquecedora.
Passo 1
Amasse a bolinha.
Passo 2
Coloque a bolinha na água.
Passo 3
Aqueça a água e observa o que acontece.
Passo 4
O que acontece
Aumentando a temperatura da bola, faz-se com que o seu volume aumente, e que a bola volte
ao estado original.
Experimento 3
Introdução
Lei de Gay-Lussac – condição isovolumétrica
Materiais necessários
Bola de tênis de mesa, erlenmeyer e chapa aquecedora.
Passo 1
Coloque a bolinha no bico do erlenmeyer.
Passo 2
Coloque água no erlenmeyer.
78
Passo 3
Esquente o erlenmeyer com a chapa aquecedora.
Passo 4
O que acontece
O aumento da temperatura faz com que a bola no topo mova-se, devido ao aumento de
pressão.
Experimento 4
Lei de Charles – condição isovolumétrica
Materiais necessários
Erlenmeyer, rolha e chapa aquecedora.
Passo 1
Coloque a rolha no bico do erlenmeyer.
Passo 2
Coloque água dentro do erlenmeyer.
Passo 3
Aqueça o erlenmeyer.
Passo 4
O que acontece
O aumento da temperatura levou que a pressão aumentasse e que a rolha saísse disparada.
79
Apêndice I
Perguntas
1. O aumento da pressão, com a condição da temperatura constante, faz com que o volume
aumente ( )? Diminua ( )? Justifique.
2. O aumento da temperatura, com a condição da pressão constante, faz com que o volume
aumente ( ) ou diminua ( )? Justifique.
3. O aumento da temperatura, com a condição do volume constante, faz com que a pressão
aumente ( ) diminua ( ) ? Justifique.
80
Apêndice J
Planejamento da aula
- Explicar as propriedades dos gases
Para descrever o estado gasoso, são necessárias quatro grandezas: pressão, volume,
temperatura e quantidade.
- Orientar as grandezas escalares
1m3 = 1000L; 1cm3 = 1ml; 1dm3 = 1L = 1000ml
- Explicar a relação de temperatura e agitação das moléculas
Temperatura = grau de agitação das moléculas
- Explicar e relembrar: Pressão = Força / Área
81
- Explicar Lei de Boyle – Temperatura Constante P*V = constante
- Explicar Lei de Charles – Pressão constante V/T = constante
- Explicar Lei de Charles e Gay-Lussac – Volume constante P/T = constante
82
Apêndice K
Planejamento da Aula
- Explicar e revisar cada transformação gasosa
- Explicar a equação geral dos gases
- Aplicar como exemplo os exercícios da página 92, exercício 47, e página 93, exercícios
48 e 49.
NEWTON, V. B; HELOU, R. D; GUALTER, J. B. Tópicos de Física 2 – Termologia,
Ondulatória, Óptica. 18. Ed, São Paulo: Saraiva, 2007.
- Explicar Equação de (Clapeyron) e sua constante
PV = nRT
83
Anexo I
Aluno A
1. Com o aumento da pressão, o volume tende a aumentar também. São grandezas
proporcionais. Tenhamos como exemplo simples a fórmula P = V/T.
A partir da fórmula podemos observar que o volume aumenta caso a pressão aumente.
2. Com aumento da temperatura, o volume aumenta. Isso se explica pelo coeficiente de
dilatação dos materiais. Não importa a pressão no ambiente desde que esta permaneça
constante. Todos materiais possuem um coeficiente de dilatação, onde o material se expande
e jamais se contrai com elevação de temperatura.
3. Quanto maior a temperatura, menor é a pressão. Demonstra que temperatura e pressão
são grandezas inversamente proporcionais.
84
Anexo II
Aluno B
1. Diminui, já que quando se aumenta, por exemplo, a pressão em uma garrafa, o volume da
mesma diminuí, passando assim para o conta-gotas, que vai afundar, já que encherá com
água.
2. Aumenta, já que quando aumentarmos a temperatura de uma mesma latinha, a mesma se
expande. E quando congelarmos a latinha, ela se contrai, devido a temperatura extrema.
3. Aumenta, já que quando aumentarmos a temperatura de uma mesma latinha, a pressão
vai ser maior a ponto de fazer com que se expanda. E na temperatura baixa, a pressão menor
faz com que contraia.
85
Anexo III
Aluno C
1. Só se aumentar a pressão interna de um recipiente seu volume interno diminui, uma vez
que o espaço interno diminui.
2. Quando se eleva a temperatura de um recipiente, seu volume interno diminui, visto que,
aumentando a agitação das moléculas, o espaço interno diminui, assim como o volume.
3. Ao se elevar a temperatura, as moléculas ficam mais agitadas, criando mais energia e
aumentando a pressão interna de um recipiente.
86
Anexo IV
Aluno D
1. Pelo experimento da seringa, quando apertado o volume do balão que está dentro diminui,
e quando afrouxa diminui a pressão e o volume aumenta.
2. Pode ser explicado pela teoria da dilatação, pela qual, quando se aumenta a temperatura
de tal objeto, o mesmo aumenta de volume.
3. A pressão aumenta, pois, com o aumento da temperatura, a agitação das moléculas
também aumenta, ocasionando uma pressão maior.
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