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Apresentação
Este caderno contém os resumos e os roteiros das oficinas que compõem parte da programação do
‘Diálogos: ensinar ciências na educação básica e profissional’. A palavra que melhor os descreve é
diversidade.
Diversidade porque o objetivo que orientou a maior parte das experiências compartilhadas nas
oficinas é o de diversificar ambientes de aprendizagem de ciências por meio da produção e
utilização de recursos mediacionais. A tensão irredutível entre agente e recurso mediacional leva a
resultados que combinam a diversidade de trajetórias formativas, condições de produção,
perspectivas sobre como o estudante aprende e como essa compreensão sobre o aprender influencia
nossas práticas educativas e os propósitos que as orientam.
Os temas das oficinas são também diversos, abarcando diferentes recortes e disciplinas da área
‘Ciências da Natureza e suas Tecnologias’. Na diversidade das contribuições, alguns autores
apresentaram nesse caderno apenas os resumos das oficinas que desenvolverão. Outros
apresentaram quadros, diagramas, roteiros e textos com conteúdo, extensão e forma também
diferentes.
No processo de produção dos recursos, e de sua utilização, assim como na estruturação dos registros
ora compartilhados, contamos, na maioria dos processos, com a participação de bolsistas de
Iniciação Científica (IC) e Iniciação Científica Jr. (IC Jr.), orientados por professores de Física e
Biologia da Coordenação de Ciências. Participaram também uma professora de Biologia da Rede
Estadual de Ensino, com bolsa da CAPES, estudantes do Mestrado em Educação Tecnológica do
CEFET-MG e integrantes de grupos de estudos e pesquisas dessa instituição: LACTEA, AMTEC e
GEMATEC1. Os atores e autores são, portanto, diversos também.
Entretanto, trata-se de uma diversidade convergente, pois orientada para criar contextos que
aproximem nossas práticas educativas e promovam o diálogo por meio da troca de experiências;
uma aproximação que possa resultar em parcerias e na realização de projetos conjuntos, centrados
em demandas oriundas de nossas práticas nas respectivas escolas.
Os resumos e roteiros presentes nesse caderno não resultam de práticas educativas exemplares, nem
materializam prescrições a serem seguidas. São mediações para uma discussão crítica, buscando,
com a colaboração de todos os participantes, apontar possibilidades e limites dos recursos
apresentados e das experiências que se constituíram ou possam se constituir a partir deles.
É muito bom ter você participando deste diálogo!
Adelson Fernandes Moreira
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Coordenador do ‘Diálogos...’
1 Grupo de pesquisa LACTEA: Laboratório Aberto de Ciência, Tecnologia, Educação e Arte - Campus II – CEFET-MG.
Grupo de pesquisa AMTEC: Analogias e Metáforas na Tecnologia, Educação e Ciência – Campus VI – CEFET-MG. GEMATEC: Grupo de Estudos em Modelos e Analogias na Tecnologia, Educação e Ciência – Campus VI – CEFET-MG.
Sumário
1. Astronomia - Primeiros Passos ........................................................................................................ 3
2. Elaboração de material didático a partir das provas da OBA .......................................................... 4
3. Lua e suas fases mediadas pelas TIC ............................................................................................... 6
4. Modelagem e analogias no ensino de Química ................................................................................ 8
5. Analogias e Metáforas no ensino de Ciências: foco na Educação Sexual ..................................... 10
6. Elaboração e produção de modelos tridimensionais de Biologia .................................................. 11
7. Construção e exploração de microscópios para o ensino de Ciências e Biologia .......................... 14
8. Elaboração de equipamento de força de atrito para o ensino de Física ......................................... 17
9. Física de partículas, uma proposta de jogos didáticos ................................................................... 22
10. Vídeo-aulas investigativas no ensino de Física ............................................................................ 25
11. Uso de simulações de computador no ensino de Física ............................................................... 27
12. Experimento com aquisição automática de dados para o ensino de Física .................................. 32
13. A educação ambiental como ferramenta da gestão de resíduos nas escolas ................................ 36
14. Abordagem CTS no ensino da Termodinâmica ........................................................................... 39
15. Alfabetização Científica para alunos do Ensino Médio ............................................................... 47
16. O diálogo continua... .................................................................................................................... 49
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1. Astronomia - Primeiros Passos
Leonardo Gabriel Diniz
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I - CEFET-MG
1.1. Resumo
O uso da Astronomia possui um grande potencial como meio de ensino e extensão nas escolas.
Além de ser um eixo temático obrigatório nos parâmetros curriculares nacionais, a Astronomia
possui algumas importantes características: é altamente motivacional e popularizável, é fortemente
interdisciplinar e contempla diversas aplicações práticas e tecnológicas.
Além disso, ela possui um laboratório natural acessível a todos, o nosso céu. Muitas vezes as
escolas deixam de explorar este potencial pela falta de habilidade dos professores em localizar
objetos interessantes no céu por meio de telescópios. Nesta oficina, serão trabalhadas algumas
habilidades básicas de localização de objetos celestes por meio de telescópios.
Para isso, faremos uso de simulações computacionais, do software Stellarium e de alguns
telescópios. Estes recursos mediacionais são de fundamental importância para os professores
interessados em integrar a observação astronômica como atividade de ensino e extensão em sua
respectiva escola.
As simulações computacionais podem ser utilizadas tanto em uma aula expositiva quanto em
atividades dirigidas aos alunos em um laboratório de informática. Com o uso de um pequeno
telescópio, a execução de atividades práticas de observação na escola se torna uma realidade muito
próxima.
Após este primeiro passo, com um pequeno grupo de professores e alunos é possível a criação de
um projeto de extensão na escola. Na parte final desta oficina, será feito um breve relato de minha
experiência como coordenador do projeto de extensão “Astronomia no Vale do Aço”, desenvolvido
no CEFET-MG campus Timóteo. Será discutido o percurso do projeto desde a sua criação, com um
foco nas dificuldades encontradas e nos resultados positivos do mesmo.
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2. Elaboração de material didático a partir das provas da OBA
Sidney Maia Araújo
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I – CEFET-MG
Ingrid Bresson de Matos Amora
Bolsista de IC Jr
Aluna de Ensino Médio da E. E. Maurício Murgel
e do Curso Técnico de Eletrônica
Campus I – CEFET-MG
2.1. Resumo
Esta oficina consiste na apresentação de uma proposta de atividade sobre o conteúdo de Astronomia
para o Ensino Médio, tomando como base o tratamento dispensado à Astronomia nos documentos
oficiais, a história da proposta de realização da Olimpíada Brasileira de Astronomia (OBA),
conceitos básicos de Astronomia, como sistema terra-sol, terra-lua, órbitas e constelações, e
finalmente as provas da OBA.
Com a realização desta oficina, objetivamos incentivar professores da educação básica a
participarem da OBA, em um contexto de formação continuada, tendo como principal objeto de
estudo a Astronomia e como foco primeiro o desenvolvimento de métodos alternativos de ensino de
seus conteúdos.
Em um primeiro momento, faremos a apresentação da proposta, seguida de um discussão sobre
conceitos básicos de astronomia. Finalizamos a oficina compartilhando uma proposta didática que
tenha as provas da OBA como seu principal recurso mediacional.
2.2. Roteiro
A Astronomia é uma das Ciências mais antigas e presentes na sociedade. Já nos primeiros registros
da civilização é possível constatar a existência de conhecimentos astronômicos norteando as
atividades das pessoas. Entender o comportamento dos corpos celestes e sua influência sobre a vida
era questão de sobrevivência. A sucessão de dias e noites, as estações do ano, o comportamento das
marés e a elaboração de um calendário são questões de que muitas civilizações primitivas se
ocuparam, evidenciando a relação da Astronomia com aspectos do dia-a-dia. Incentivar os alunos a
estudar e conhecer Astronomia é uma forma de instigar os estudantes para a Ciência e seus
métodos.
No entanto, o ensino regular de Astronomia nas escolas passa por diversas dificuldades. A
Astronomia já teve seu status de disciplina específica, porém na década de 60, na educação básica,
passou a ser apenas parte integrante dos conteúdos de Ciências, no ensino fundamental, e Física, no
ensino médio. Para mudar essa realidade diversas ações têm sido implementadas para que a
Astronomia faça parte da formação cultural dos cidadãos. Dentre as iniciativas destaca-se a
Olimpíada Brasileira de Astronomia (OBA).
A Olimpíada Brasileira de Astronomia nasceu em 1998 com o intuito de popularizar a Astronomia
junto aos alunos, porém estes objetivos foram rapidamente atingidos e extrapolados. Além da
popularização da Astronomia, a OBA proporciona uma oportunidade de ampliação dos
conhecimentos de professores do ensino fundamental e médio, que se organizam em grupos de
estudos para realizar as atividades teóricas e práticas, durante a Olimpíada. Logo, é fundamental
incentivarmos e colaborarmos com estes professores, pois, quando estudantes dos cursos de
licenciatura, possivelmente, tiveram poucas oportunidades de aprender sobre Astronomia .
Essa oficina é fruto de um trabalho de pesquisa IC Jr. que foi realizado nos anos 2012 e 2013. Essa
pesquisa analisou todas as provas destinadas para o ensino médio do ano 1998 até 2013, buscando
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elementos que possam configurar as questões da prova da OBA como ponto de partida para um
material de ensino e divulgação da Astronomia. A pesquisa indicou que a prova da OBA atualmente
se concentra em questões com conteúdos de:
Astronomia observacional.
Modelo Terra-Sol (estações do ano e movimento aparente do sol)
Modelo Terra- Lua (fases da lua e eclipses)
Questões relacionadas à Astrofísica de sistemas planetários (órbitas)
Questões relacionadas às leis de Newton (Astronáutica)
Também foi observado que as questões das provas da OBA usam das seguintes estratégias:
Sugestões de experimentos/observações
Questões sobre modelos didáticos
Questões que mobilizam conhecimentos de diferentes disciplinas na sua interface com a
Astronomia: Física, Matemática, Geografia.
A oficina acontecerá em três momentos. Inicialmente, serão feitos comentários sobre o conteúdo e
as estratégias de algumas questões da OBA de 1998 até 2013. Esses comentários visam esclarecer
algumas duvidas sobre o conteúdo escolar formal dessas questões.
Em um segundo momento será feita uma discussão sobre possíveis articulações do uso dessas
questões como material didático/de divulgação de astronomia na escola. O Foco do debate será
como levar o conhecimento desse tipo questão para a sala de aula. Como criar oportunidades para o
estudante aprender que as estações do ano ocorrem pela dinâmica do sistema Terra-Sol?
A atividade final da oficina será feita solicitando que cada participante ( individualmente ou em
grupos) crie uma atividade de Astronomia, a partir das discussões anteriores , para ser feita na sua
escola usando questões da prova da OBA.
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3. Lua e suas fases mediadas pelas TIC
Rogério Helvídio Lopes Rosa
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I – CEFET-MG
Eugênio Pacelli Reis da Fonseca
Bolsista de IC Jr
Aluno do Curso Técnico de Informática
Campus II - CEFET-MG
Luiza Maria Lucas Tupiná
Bolsista de IC Jr
Aluna de Ensino Médio da E. E. Maurício Murgel
Mariana Athayde Garcia
Bolsista de IC
Aluna de Engenharia da Computação
Campus II - CEFET-MG
3.1. Resumo
Começamos esta oficina identificando as concepções iniciais dos participantes sobre a Lua e suas
fases. Estas concepções iniciais serão discutidas e relacionadas com a forma de apresentação do
tema em materiais didáticos. As tecnologias da informação e da comunicação (TIC) constituem o
recurso mediacional para uma abordagem reflexiva da Lua e suas fases. Retomamos as concepções
sobre a Lua e suas fases após a abordagem. Os recursos mediacionais utilizados para identificar as
concepções antes e após a abordagem assim como a mediação das TIC serão objetos de uma
discussão e avaliação críticas por todos os participantes.
Este conjunto de ações se orienta pelos seguintes objetivos:
Apresentar aos participantes uma abordagem do tema Lua e suas fases utilizando o recurso
mediacional das tecnologias da informação e comunicação.
Contrapor os modelos apresentados em materiais didáticos sobre a Lua e suas fases aos
recursos das tecnologias da informação e comunicação.
Orientar a apresentação do tema a uma aprendizagem mais flexível e reflexiva.
Promover uma reflexão crítica sobre o tema e sua abordagem.
Realizar uma avaliação dialógica sobre a abordagem proposta.
3.2. Roteiro
As concepções iniciais dos participantes serão identificadas a partir da percepção visual deles em
relação às representações gráficas do sistema Sol-Terra-Lua utilizadas na descrição do movimento
da Lua e de suas fases apresentadas em materiais didáticos e de divulgação científica, tais como,
livros, revistas, redes sociais.
Como exemplo, a seguir serão apresentadas fotos de determinadas fases principais da Lua para
serem identificadas, conforme certas características, e questões que se desdobram dessa
identificação.
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Denomine a fase da Lua para cada figura a seguir, considerando que a observação foi realizada
durante a madrugada no hemisfério sul em latitude intertropical.
__________________ __________________
Expresse quais idéias foram utilizadas para responder esta questão.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Expresse em quais situações o tema da questão já foi apresentado.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Após a etapa de identificação das concepções iniciais sobre a Lua e suas fases, que ressaltará
algumas tensões perceptivas, serão apresentados recursos audiovisuais mediados pelas TIC que
possam encaminhar a percepção e a discussão crítica dialógica do tema. Esta apresentação foi
organizada de forma a contrapor e a contradizer os modelos de representação utilizados em
materiais didáticos. Um exemplo desta estratégia é o vídeo sobre a libração da Lua produzido pela
NASA, conforme o caminho eletrônico a seguir.
http://www.youtube.com/watch?v=3f_21N3wcX8 (acessado em 29/08/2014).
Na sequência da apresentação do material audiovisual, para orientar a aprendizagem do tema de
forma flexível e reflexiva, será apresentado recurso mediacional através das TIC que desenvolva o
tema ‘Fases da Lua’, de forma crítica e científica. Por exemplo, o caminho eletrônico a seguir que
aborda o fenômeno de libração da Lua e suas fases.
http://www.infopedia.pt/$libracao;jsessionid=Q626d9EQsnEysE-FmU7VDA__ (acessado em
29/08/2014).
Numa sequência final, semelhante à inicial, serão identificadas as concepções dos participantes
resultantes desta intervenção mediada pelas TIC, novamente a partir da percepção visual deles em
relação às representações gráficas do sistema Sol-Terra-Lua utilizadas na descrição do movimento
da Lua e de suas fases.
Em todas etapas, a utilização de recurso mediacional por meio das TIC será discutida e avaliada.
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4. Modelagem e analogias no ensino de Química
Alexandre da Silva Ferry
Professor do Departamento de Química
Campus I – CEFET-MG
4.1. Resumo
O desenvolvimento do conhecimento sobre modelos implica no desenvolvimento do conhecimento
sobre a própria ciência. Assim, o uso de estratégias de ensino capazes de promover a compreensão
sobre modelos ajuda a desenvolver o conhecimento tanto sobre determinado conteúdo, quanto sobre
o processo de construção do saber científico. Nesta oficina, destinada a professores de Química do
Ensino Médio, serão apresentadas e discutidas experiências de produção e utilização de diferentes
materiais para modelagem de átomos, moléculas e interações, entendidos como recursos
mediacionais no ensino e na aprendizagem em Química Geral e Orgânica. Paralelamente serão
discutidos aspectos das estratégias de ensino com recurso às analogias associadas à modelagem.
O oficina será orientada pelos seguintes objetivos:
Promover uma reflexão sobre as implicações do uso de modelos para a aprendizagem em
Química.
Conhecer importantes referências que fundamentam os processos de modelagem e uso de
analogias em salas de aula de ciências.
Compreender os objetos de modelagem como recursos mediacionais nas relações de ensino
e aprendizagem em Química.
Identificar possibilidades decorrentes do uso de diferentes materiais nas relações de ensino e
aprendizagem em Química.
Comparar possibilidades e limitações de diferentes modos de representação de estruturas
químicas.
Planejar estratégias de modelagem para diferentes contextos químicos.
Conhecer metodologias de ensino com analogias que podem fornecer estratégias para os
procedimentos de modelagem, isto é, produção e utilização de modelos para a representação
do conhecimento químico.
E desenvolvida por meio das seguintes estratégias:
Comparação de modelos, por meio das estratégias da Metodologia de Ensino com Analogias
(MECA) (NAGEM, CARVALHAES e DIAS, 2001).
Produção de modelos de átomos, moléculas e/ou interações utilizando diferentes materiais
alternativos: massa de modelagem, massa de biscuit, balões salsicha.
Brainstorming para identificação de objetos de conhecimento que possibilitem o uso de
estratégias de modelagem.
Análise de breves episódios de uma aula de Química mediada pelas estratégias de
modelagem.
Elaboração de um plano de aula mediada pelo uso de modelos considerados na oficina e
pelo diagrama de modelagem apresentado.
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4.2. Roteiro
Abordagem Comunicativa no Ensino de Ciências (MORTIMER, 2002)
Discurso INTERATIVO NÃO-INTERATIVO
DIALÓGICO
NÃO-DIALÓGICO (DE AUTORIDADE)
4.3 Referências bibliográficas
JUSTI, Rosária. Modelos e Modelagem no Ensino de Química: um olhar sobre aspectos essenciais
pouco discutidos. In: Santos, W. L. dos, Maldaner, O. A. Ensino de Química em Foco – Ijuí: Ed.
Unijuí, 2010.
MORTIMER, Eduardo F.; SCOTT, Phil. Atividade discursiva nas salas de aula de ciências: uma
ferramenta sociocultural para analisar e planejar o ensino. Investigações em Ensino de Ciências,
7(3), p. 283-306, 2002.
NAGEM, Ronaldo Luiz; CARVALHAES, Dulcinéia de Oliveira; DIAS, Jully Anne Yamauchi
Teixeira. *Uma Proposta de Metodologia de Ensino com Analogias. Revista Portuguesa de
Educação, 14(1), p. 197-213. Universidade do Minho, 2001.
(JUSTI, 2010).
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5. Analogias e Metáforas no ensino de Ciências: foco na Educação Sexual
Silvia Eugênia do Amaral
Professora de Educação Física
Rede Municipal de Educação de Belo Horizonte
Membro do AMTEC e NAMMES/GEMATEC - CEFET-MG
5.1. Resumo
As analogias e metáforas estão presentes na linguagem cotidiana e principalmente no discurso sobre
a sexualidade. No ensino de ciências, os temas relacionados à educação sexual, geram desafios e
por vezes, constrangimento aos professores. Estratégias de ensino que compreendem as metáforas e
analogias em sua função cognitiva propiciam uma compreensão desses conteúdos de forma
explicita sem, contudo, gerar constrangimentos. A desconstrução dos termos metafóricos conduz o
aluno a uma percepção inequívoca do conteúdo da educação sexual, permitindo uma discussão de
valores e mitos. Analogias e metáforas são, portanto, ferramentas importantes para os conteúdos da
Educação Sexual.
As ações desta oficina serão orientadas pelos seguintes objetivos:
Conhecer estratégias de ensino de ciências que se baseiam na função cognitiva das analogias
e metáforas.
Promover uma aproximação entre professores e metodologias baseadas no uso de analogias
e metáforas para o ensino de ciências.
Apresentar estratégias de ensino que facilitem a discussão de temas constrangedores da
Educação Sexual.
Interagir os profissionais da educação com técnicas de ensino pesquisadas pelo AMTEC
(Analogias e Metáforas na Tecnologia, na Educação e na Ciência).
Para concretizar estes objetivos, serão desenvolvidas as seguintes estratégias:
Técnica de estudo dos palavrões recorrentes na escola.
Construção de modelos de genitais masculinos e femininos em massa de modelar,
comparação dos modelos tridimensionais com ilustrações de livros.
Análise dos modelos frente aos objetos reais e sua função mediadora na construção do
conhecimento científico.
Discussão de texto sobre as concepções metodológicas na Educação Sexual, as metáforas
que as permeiam e as consequências na aquisição do conhecimento.
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6. Elaboração e produção de modelos tridimensionais de Biologia
Samuel José de Melo Reis Gonçalves
Professor de Biologia da Coordenação de Ciências
Campus I - CEFET-MG
Raquel de Castro Salomão Chagas
Professora de Biologia da Coordenação de Ciências
Campus I - CEFET-MG
6.1 Resumo
A compreensão espacial das estruturas biológicas e seu funcionamento representam um desafio. A
memorização de nomes, em detrimento da compreensão espacial, frustra os alunos, contribuindo
pouco na construção do conhecimento. Mesmo com o uso de microscópios o problema persiste,
pois existe a dificuldade em conectar secções longitudinais e transversais. Apesar de a
disponibilidade e complexidade de representações tridimensionais ter aumentado, a compreensão é
insuficiente e, nesse caso, modelos tridimensionais podem minimizar interpretações equivocadas.
Uma alternativa interessante é a elaboração de modelos didáticos, auxiliando no entendimento dos
alunos e aprofundando sua compreensão tridimensional. A partir da análise de representações em
livros de Biologia do Ensino Médio e superior, serão confeccionados modelos tridimensionais de
diferentes estruturas com suas possíveis ampliações, a partir do aproveitamento de materiais
reutilizados (papelão e jornal), cola e água. Serão desenvolvidas habilidades referentes à análise de
imagens e fisiologia além da experiência com artes plásticas, favorecendo a construção do
conhecimento científico.
A elaboração de Estratégias de Ensino e Aprendizagem em Biologia visa desvendar e compreender
melhor as questões essenciais da vida, e a constante e dinâmica interação existente entre elas. O uso
dos recursos didáticos e a avaliação escolar no ensino de Biologia dependem da concepção de
aprendizagem adotada pelo corpo docente. A tendência de currículos tradicionalistas, apesar de
todas as mudanças, ainda prevalece no Brasil, de forma que o objetivo dos cursos é basicamente
transmitir informação; ao professor cabe apresentar a matéria de forma atualizada e organizada,
facilitando a aquisição de conhecimentos. (Moreira et. al., 2001).
Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN‘s) oferecem material para que professores
desenvolvam sua prática, estudo e reflexão. Contudo, toda atividade de sala de aula é única,
acontece em tempo e espaço socialmente determinados; envolve professores e estudantes que têm
particularidades quanto a necessidades, interesses e histórias de vida. Assim, os materiais de apoio
ao currículo e ao professor cumprem seu papel quando são fontes de sugestões e ajudam os
educadores a questionarem ou a certificarem suas práticas, contribuindo para tornar o conhecimento
científico significativo para os estudantes (Brasil, 2000).
O papel social da escola é o de democratizar o conhecimento construído ao longo do tempo em
diferentes culturas (Bachelard, 1996). Como a Biologia faz parte da cultura, todo cidadão tem
direito de conhecê-la. No entanto, mesmo no início do século XXI ainda percebe-se que há uma
distância significativa entre o que deveria ser e o que é o ensino de Biologia. As pesquisas nesta
área, nas últimas décadas, apontam possibilidades para a prática na educação básica, mas estas têm
influenciado pouco as aulas de Biologia. Neste sentido, há a necessidade da implementação de
propostas que possibilitem a efetiva aquisição do conhecimento científico de Biologia no âmbito do
ensino formal. A melhoria de ensino não é responsabilidade apenas da comunidade de
pesquisadores em educação e dos “políticos“, mas também de todos os educadores (Justina & Ferla,
2006).
A proposição de recursos didáticos visa facilitar o processo de ensino e aprendizagem, favorecendo
a construção do conhecimento científico (Justina & Ferla, 2006). Nesta perspectiva, este projeto
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destaca alguns aspectos relacionados às possibilidades de criação de modelos tridimensionais para
práticas educativas no ensino de Biologia, tomando como exemplos as áreas da anatomia, fisiologia,
histologia e citologia humanas, especificamente relação ao sistema respiratório. O estudo do sistema
respiratório depende de conhecimentos básicos dos alunos acerca dos órgãos que o constituem, do
mecanismo de inspiração e expiração relacionando-os às trocas gasosas. Entender esses
mecanismos em imagens bidimensionais apresenta uma série de problemas e não favorecem a real
construção desse conhecimento.
O ser humano se utiliza de modelos para explicar o mundo a sua volta, que são os denominados
modelos mentais. Dentre as diferentes abordagens sobre as representações internas, o conceito de
modelo mental tem alcançado uma grande importância na pesquisa em ensino de ciências a partir da
segunda metade dos anos 1990 (Greca & Moreira, 2002). Na comunidade científica, também são
produzidos modelos, que estão articulados a teorias e leis fazendo as ligações do conhecimento
científico com o mundo real (Flor, 2004). A modelização é introduzida como instância mediadora
entre o teórico e o empírico e os modelos são abordados na medida em que se procuram relações
entre as abstrações e os dados empíricos (Pietrocola, 2001).
A utilização de modelos em educação em Ciências é relevante (Colinuax, 1998). O uso adequado de
modelos, a efetiva abordagem construtivista, o aporte epistemológico e a seleção de conteúdos
programáticos estão entrelaçados e são referenciais norteadores no ensino de Ciências, numa
perspectiva de construção efetiva do conhecimento científico escolar (Lorenzini, Anjos, 2004).
Krasilchick (2004) salienta que os modelos didáticos são um dos recursos mais utilizados em aulas
de Biologia, para mostrar objetos em três dimensões. No entanto, eles podem apresentar várias
limitações, como fazer os estudantes entenderem que os modelos são simplificações do objeto real
ou fases de um processo dinâmico. Para diminuir essas limitações e envolver o aluno no processo
de aprendizagem, é importante que eles façam os próprios modelos (Justina & Ferla, 2006). Para
Moreira e colaboradores (2001), a ludicidade é uma necessidade do ser humano em qualquer idade
e não pode ser vista apenas como diversão. O desenvolvimento do aspecto lúdico facilita a
aprendizagem, o desenvolvimento pessoal, social e cultural, colabora para uma boa saúde mental,
prepara para um estado interior fértil, facilita os processos de socialização, comunicação, expressão
e construção do conhecimento.
De acordo com Giordan e Vecchi (1996), um modelo é uma construção, uma estrutura que pode ser
utilizada como referência, uma imagem analógica que permite materializar uma idéia ou um
conceito, tornados assim, diretamente assimiláveis. A análise do modelo didático está centrada nos
limites e nas possibilidades para a sua aplicação na prática escolar. O ponto positivo é a facilitação
da compreensão e da aprendizagem do processo biológico em questão e os pontos limitantes estão
associados à forma de aplicação do modelo didático. Estes aspectos, baseados na análise do modelo,
poderão ser confirmados ou rejeitados através da aplicação no âmbito escolar, bem como outros
aspectos poderão emergir. Quanto aos aspectos positivos, pode-se salientar que é de fácil manuseio
pelos alunos e professores e apresenta boa resistência. Este também possibilita a realização de aula
prática, sem a necessidade de laboratório e equipamentos sofisticados. Permite a utilização de outro
recurso didático, nas aulas de fisiologia da respiração, além do livro didático adotado. Possibilita o
manuseio do material concreto e a visualização, neste caso, da representação do sistema
respiratório, bem como dos tecidos e células desse sistema, estimulando a participação dos alunos
(Justina & Ferla, 2006).
Despertar nos jovens o gosto pela ciência é a tarefa de todos os dias de muitos professores de
Biologia. Nem sempre é fácil encontrar boas ideias para as aulas de Ciências e Biologia, dada a
falta de material pedagógico disponível sobre o assunto. (Motokane, 2013). Dado o caráter
microscópico dos aspectos celulares e moleculares da Biologia atual, uma abordagem ideal requer
uma boa infra-estrutura de laboratório, com microscópios e aparelhagem que possibilitem a
observação e estudo desses aspectos. Uma alternativa para a falta de laboratórios seria a montagem
de laboratórios que contivessem modelos didáticos que contemplassem os conteúdos acima e desta
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forma pudessem trazer uma visão mais aproximada desse mundo abstrato aos estudantes do Ensino
Médio, na ausência de equipamentos de alto custo (Orlando, et al. 2009).
6.2. Roteiro
Análise crítica de imagens: Durante a oficina, os participantes analisarão imagens de livros
didáticos de Biologia do ensino médio e de livros de anatomia humana, histologia e citologia,
utilizados no Ensino Superior, as quais serão projetadas.
Escolha do órgão/tecido/estrutura: Cada participante ou grupo de participantes escolherá uma
estrutura para tentar representar tridimensionalmente.
Produção de modelo tridimensional: Os modelos serão confeccionados a partir de materiais
reutilizados, como papelão e jornal amassado e/ou rasgado. Esse material deverá ser preso com fita
crepe ou cola quente formando aglomerados que serão grudados e moldados com a mistura de cola
branca com água na proporção 1:1 (“papel colê”). Após a secagem, cada modelo pode ser pintado
com tinta acrílica em cores-fantasia. Serão colocadas legendas e escalas indicando os diferentes
aumentos.
Referências bibliográficas
Bachelard, G. A formação do espírito científico. Rio de Janeiro: Contraponto; 1996.
Brasil. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros
Curriculares Nacionais (Ensino Médio). Brasília: MEC, 2000.
Colinaux D. (org). Modelos e educação em ciências. Rio de Janeiro: Ravil; 1998.
Flor C.C. Modelos e modelizações: o ensino da estrutura do DNA. In: Anais do Encontro
Perspectivas do Ensino de Biologia, 9. São Paulo, Campinas. Graf. FE. p.99. 2004.
Giordan A; Vecchi G. Do saber das concepções dos aprendentes aos conceitos científicos. Porto
Alegre: Artmed; 1996.
Greca, I.M. & Moreira, M.A. Além da detecção de modelos mentais dos estudantes uma proposta
representacional integradora. Revista Investigação em ensino de ciências. Disponível em:
http://www.if.ufrgs.br/public/ensino. Acesso: 14.06.2013. p 31 – 53. 2002.
Justina, L.A.D. & Ferla, M.R. A utilização de modelos didáticos no ensino de Genética - exemplo
de representação de compactação do DNA eucarioto. Arq Mudi. 10(2):35-40. 2006.
Krasilchick, M. Práticas do ensino de biologia. São Paulo: EDUSP; 2004.
Lorenzini, N.M.P., Anjos C.R. Teoria de modelos e o ensino de biologia o diálogo entre teoria e
prática. Anais do Encontro Perspectivas do ensino de biologia; São Paulo. Graf. FE. p.121. 2004.
Moreira, A.; Barbosa, A.; Andrade, C. & Reis, N. Estratégias de ensino-aprendizagem em Biologia
– Faculdade de tecnologia e Ciência EAD. 2001.
Motokane, M. Ensino reforçado de botânica – Resenha do livro - Santos, D.Y.A.C.; Chow, F. &
Furlan, C.M. 2012. “A botânica no cotidiano”. Pesquisa Fapesp. Holos editora/IB/FAPESP. 139 p.
2013.
Orlando, T.C.; Lima, A.R.; Silva, A.M.; Fuzissaki, C.N.; Ramos, C.L.; Machado, D.; Fernandes,
F.F.; Lorenzi, J.C.C.; Lima, M.A.; Gardim, S.; Barbosa, V.C. & Tréz, T.A. Planejamento,
montagem e aplicação de modelos didáticos para abordagem de biologia celular e molecular no
ensino médio por graduandos de ciências biológicas. Revista brasileira de ensino de bioquímica e
biologia celular. 2009.
Pietrocola, M. Construção e realidade: o realismo científico de Mário Bunge e o ensino de ciências
através de modelos. 2001. Revista Investigação em ensino de ciências. Disponível em:
http//:www.if.ufrgs.br/public/ensino. Acesso: 14.06.2013.
14
7. Construção e exploração de microscópios para o ensino de Ciências e Biologia
Felipe Vieira Freitas
Aluno do Mestrado em Educação Tecnológica
Campus II – CEFET-MG
Ronaldo Luiz Nagem
Professor do Mestrado em Educação Tecnológica
Campus II – CEFET-MG
7.1. Resumo
Esta oficina pretende apresentar e discutir um microscópio alternativo que funciona a partir de um
“Conversor de smartphone em microscópio óptico” mais um aparelho móvel dotado de câmera
digital (smartphone, tablet, ipad, etc.). Ele será chamado de Smartscópio.
Esta atividade consistirá em três momentos principais:
I. Introdução de conceitos básicos sobre modelos, sobre o funcionamento do microscópio óptico
convencional e alguns microscópios alternativos.
II. Montagem e exploração do smartscópio.
III. Discussão sobre o modelo análogo, sua implementação em aulas práticas de Ciências e Biologia
e o desenvolvimento de estratégias de ensino mediadas por ele.
7.2. Roteiro
Construção do Smartscópio
O design original do Conversor de smartphone em microscópio óptico digital de US$10,00 foi
elaborado por Kenji Yoshino e está disponível no website Instructables.com2. O procedimento de
construção demanda a utilização de ferramentas elétricas que podem oferecer risco à saúde dos
participantes da oficina, por isso, todos receberam os materiais necessários para a montagem do
conversor (TABELA 1). A posição dos furos nas placas de acrílico e MDF estão ilustradas na
FIGURA 1.
TABELA I. Materiais necessários para a construção do suporte conversor
2 Endereço eletrônico: http://www.instructables.com/id/10-Smartphone-to-digital-microscope-conversion/?ALLSTEPS
15
Figura 1. Medidas das placas do conversor. a) Especificações para placa de acrílico 1 e MDF. A seta indica o furo
sem medidas, ambas as placas devem ser perfuradas, no acrílico o diâmetro dependerá da lente, no MDF dependerá da
lanterna utilizada. b) Placa de acrílico 2. c) Placa de acrílico 3, a perfuração é opcional, ela ajuda a guardar a placa junto
ao conversor.
Orientações sobre a montagem
Para fins didáticos, o conversor foi dividido em seis partes: estágio 1, ou estágio do smartphone;
estágio 2, ou estágio do espécime; base; sistema de iluminação; sistema de focalização; e lentes de
acrílico (FIGURA 2a).
Figura 2. a) Representação esquemática do conversor. b) Smartscópio em funcionamento.
Figura 3. Etapas para a montagem do conversor.
Para montar o conversor siga a ordem das fotos presente na Figura 3. Primeiro passe um parafuso
sextavado em cada orifício de 5/16’’ da placa de MDF (1). Fixe os parafusos na placa de MDF
usando as porcas e arruelas disponíveis (2). Coloque as duas porcas “borboleta” nos dois parafusos
paralelos à meia altura e encaixe uma arruela em cima de cada “borboleta” (3). A placa de acrílico 2
deve ser encaixada nos parafusos paralelos, por cima das arruelas. Não prenda essa placa com mais
porcas (4). Prenda uma porca na parte de cima de todos os parafusos (5), encaixe a placa grande por
cima dessas porcas e prenda com outras porcas e arruelas de forma a encobrir os parafusos, isto
ajudará a nivelar o primeiro estágio do suporte. Adicione a lanterna no espaço destinado à mesma
(6). É importante que a lanterna fique na mesma direção da lente focal quando o suporte estiver
terminado.
a) b)
1 2 3 4 5 6
a)
b)
c) a)
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Atenção: Para a extração da lente de acrílico e sua inserção no Estágio 1, observe atentamente à
explicação do mediador da oficina.
Para observar os materiais ao smartscópio, posicione o material a ser observado no Estágio 2,
coloque o smartphone sobre o Estágio 1, com a câmera sobre a lente de acrílico. Ligue a fonte
luminosa e focalize o espécime com o auxílio das porcas “borboleta”
Atividades Sugeridas
Para a exploração do aparelho estarão disponíveis materiais biológicos. Observe as instruções para
o preparo dos espécimes:
1. Epiderme inferior da folha de Tradescantia sp.
2. Observação do bulbo de Cebola.
3. Observação de cortes de Rolha.
Proponha outras atividades mediadas pelo equipamento.
Questões para discussão e reflexão
1. Quais as maiores dificuldades, enfrentadas hoje, para a implementação das atividades práticas no
ensino de Ciências e Biologia?
2. Seria viável a utilização do smartscópio na escola hoje?
3. Quais as perspectivas de uso para esse modelo de microscópio para o ensino?
17
8. Elaboração de equipamento de força de atrito para o ensino de Física
José Luiz Saldanha da Fonseca
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I - CEFET-MG
João Paulo Nogueira Cunha
Bolsista de IC Jr
Aluno do Curso Técnico de Mecânica
Campus I - CEFET-MG
8.1. Resumo
Esta oficina origina-se, como outras que fazem parte do “Diálogos...”, de um trabalho de orientação
Bic Jr, em que um aluno do Ensino Médio (bolsista) planejou e construiu um equipamento para uma
aula demonstrativa de Física (estudo da força de atrito estático), para a primeira série do Ensino
Médio.
O planejamento inicial do trabalho previa, além da construção do equipamento, a elaboração de um
roteiro estruturado para ser respondido por alunos de duas turmas, de professores diferentes,
trabalhando em grupos e observando a demonstração feita pelo bolsista, na presença do professor. A
intenção manifesta das duas aplicações era a de aprimorar a atividade, a partir das sugestões
esperadas dos professores das turmas participantes.
A primeira turma (do CEFET-MG, Campus I) preencheu o roteiro I, gastando um pouco mais do
que um horário normal de 50 minutos. Para a segunda aplicação, feita em uma turma de uma escola
da Rede Estadual, a professora da turma sugeriu, antes da aplicação, que o roteiro fosse modificado
e surgiu, assim, o roteiro II.
Nosso objetivo, com a oficina, é aprimorar a atividade com a contribuição de todos os participantes,
que serão, desta forma, seus co-autores.
8.2. Roteiro I
Neste trabalho apresentaremos alguns conceitos como força normal (N), força de atrito (Fat), força
de atrito estático máximo (Femax) e coeficiente de atrito (µe). Gráficos serão construídos e
trabalhados, destacando a inclinação de um gráfico “força de atrito estático máximo x força
normal”. Desta forma, vamos investigar as características da força de atrito, relacionar a força de
atrito com o tipo de superfície e ainda identificar a influência da força normal no sistema.
Material utilizado para atividade:
# Prancha de madeira # Conjunto de massas
# Bloco de madeira de 150g (cdp) # Corda com copinho
# Transferidor # Lixa
ATIVIDADE
1) Coloque o corpo de prova (cdp) sobre a prancha de madeira disposta na horizontal. Amarre a
cordinha no bloco e passe-a pela polia, deixando o copinho na vertical, como indicado na figura.
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2) Coloque as massas gradualmente anotando a tensão exercida no fio a cada massa colocada,
relacionando esta com a força de atrito (Tabela I). Faça isso até que o corpo se mova, determinando
assim a força de atrito estático máximo.
3) Coloque sobre o cdp massas adicionais de 100g, 200g e 300g e determine o atrito estático
máximo nesses casos (Tabela II).
Tabela I Medições
Tabela II Massa
(g)
Força Normal
(gf)
Força de atrito
máximo (gf)
Força de Tensão
(gf)
Medições
150g
Força de atrito
(gf)
150g (+100 g)
150g (+200 g)
150g (+300 g)
4) Esboce o gráfico Fat x T e o gráfico Femax x N com os dados das tabelas.
Fat (gf) Fe max (gf)
5) Determine a inclinação da linha de cada gráfico e interprete o seu valor.
6) Qual a unidade de medida da inclinação do gráfico Femax x N? Qual o significado físico dessa
inclinação?
Outro método para determinar o coeficiente de atrito estático é calculando a tangente em um plano
inclinado quando o objeto está prestes a se deslocar. Essa relação pode ser visualizada pela relação
entre as componentes da força peso, a força normal e a força de atrito. Veja:
N
Pcos P
Psen
N Fat
P
T (gf) N (gf)
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7) Para medir o µe por esse método, coloque cdp sobre a prancha de madeira e incline-a lentamente.
Quando o cdp estiver na iminência de deslizar, aperte cuidadosamente a rosca, meça o ângulo e
calcule a tangente. Em seguida, repita o procedimento com a face de menor área apoiada na
prancha.
Teste I Teste II
= =
µe = µe =
8) Coloque uma lixa sobre a superfície e repita o procedimentos 7. Compare os resultados obtidos e
justifique as diferenças.
9) De que fatores depende, portanto, a força de atrito?
10) O resultado obtido para o µe foi o mesmo nos dois procedimentos? Explique possíveis
variações.
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8.3. Roteiro II
Neste trabalho apresentaremos alguns conceitos como força normal (N), força de atrito (Fat), força
de atrito estático máximo (Femax), força de atrito cinético (Fc) e coeficiente de atrito (µe). Gráficos
serão construídos e trabalhados, destacando a inclinação de um gráfico “força de atrito estático
máximo x força normal”. Desta forma, vamos investigar as características da força de atrito,
relacionar a força de atrito com o tipo de superfície e ainda identificar a influência da força normal
no sistema.
Material utilizado para atividade:
# Prancha de madeira # Conjunto de massas
# Bloco de Madeirade 150g (cdp) # Corda com copinho
# Transferidor # Lixa
ATIVIDADE
1) Coloque o corpo de prova (cdp) sobre a prancha de madeira disposta na horizontal. Amarre a
cordinha no bloco e passe-a pela polia, deixando o copinho na vertical, como indicado na figura.
2) Coloque as massas gradualmente anotando a tensão exercida no fio a cada massa colocada,
relacionando esta com a força de atrito (Tabela I). Faça isso até que o corpo se mova, determinando
assim a força de atrito estático máximo.
Tabela I Medições
Força de Tensão (gf)
Força de atrito (gf)
3) Coloque sobre o cdp massas adicionais de 100g, 200g e 300g e determine o atrito estático
máximo nestes casos (Tabela II)
Tabela II Massa (g) Força Normal (gf) Força de atrito máximo (gf)
Medições
150g
150g (+100 g)
150g (+200 g)
150g (+300 g)
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4) Esboce o gráfico Fat x T e o gráfico Femax x N com os dados das tabelas.
Fat (gf) Fe max (gf)
5) Qual o maior valor da Fat no Gráfico I ? Qual a inclinação da função gerada no Gráfico II?
6) Repita o procedimento com a face lateral apoiada na prancha. O resultado obtido para o µe foi o
mesmo nos dois procedimentos? Explique possíveis variações.
Teste I Teste II
µe = µe =
7) Coloque uma lixa sobre a superfície e repita o procedimento. Compare os resultados obtidos e
justifique as diferenças.
8) De que fatores depende, portanto, a força de atrito?
T (gf) N (gf)
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9. Física de partículas, uma proposta de jogos didáticos
Sidney Maia Araújo
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I - CEFET-MG
Bruna Amélia O. Coelho
Bolsista de IC Jr
Aluna do Curso Técnico de Equipamentos Biomédicos
Campus I - CEFET-MG
9.1. Resumo
Esta oficina consiste na apresentação de uma proposta de atividades sobre o conteúdo de Física de
Partículas usando jogos de cartas. Serão abordados os seguintes tópicos:
- História das descobertas das principais partículas.
- Conceitos básicos de Física Nuclear/Partículas.
- Propriedades das categorias das partículas.
Inicialmente será feita a apresentação da proposta, seguida da discussão de textos relacionados à
Física de Partículas. Cumpridas essas duas etapas, partiremos para a oficina, propriamente dita, de
criação de jogos usando os conceitos discutidos.
9.2. Roteiro
Proposta do jogo de cartas.
A proposta é usar um conjunto de cartas com as principais propriedades das partículas, que foram
descritas em texto discutido na oficina, para organizar e resolver problemas/enigmas criados pelo
professor. Desta forma espera-se que ao usar essas cartas, os alunos terão condições de analisar e
compreender como os físicos tentam encontrar complexos padrões nas partículas elementares e
como descobrem novos. Os alunos ao jogarem com as regras do Modelo Padrão também têm a
oportunidade de aprender mais sobre as tentativas dos físicos para responder às perguntas que vão
além do Modelo Padrão.
Objetivos do jogo:
Criar oportunidades de aprendizagem sobre:
1. as interações das partículas elementares;
2. a composição da matéria;
3. a forma e as razões pelas quais as partículas fundamentais são utilizadas para construir outras
partículas seguindo regras específicas.
4. as condições segundo as quais certas interações são permitidas.
5. as limitações do Modelo Padrão para explicar a gravidade, massa e outros fenômenos.
As cartas de partículas.
A proposta dessa oficina é de orientar os professor a criar seus próprios jogos, por essa razão não
existe um nome para o jogo.Você tem liberdade total para criar e batizar seus jogos. Inicialmente
apresentamos uma sugestão de cartas por categoria de partículas (se você desejar mudar o design,
fique à vontade) De forma geral as cartas apresenta a seguinte estrutura:
23
Cartas léptons
Cartas bósons
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Cartas quarks.
O professor deve imprimir esse conjunto de cartas 3 vezes e colorir cada um com as cores :
Vermelho, Verde e Azul
Cubo de propriedades.
Uma forma de jogar com as partículas e tentar combinar as cartas seguindo as regras do modelo
padrão para formar exemplos de outras partículas e/ou propriedades sorteadas num cubo de
lançamento
CUBO DE FORÇAS FUNDAMENTAIS CUBO DE PARTÍCULAS
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10. Vídeo-aulas investigativas no ensino de Física
Ronaldo Marchezini
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I – CEFET-MG
Raphael Artur Lucas Lima
Bolsista de IC Jr
Aluno do Curso Técnico de Mecânica
Campus I – CEFET-MG
10.1. Resumo
As vídeo-aulas, elaboradas numa perspectiva de investigação, visam possibilitar aulas mais
dinâmicas e interativas e que explorem o potencial dos estudantes no que se refere à capacidade de
questionar, propor soluções, trabalhar em equipe, buscando promover uma alfabetização científica
crítica e a motivação para o aprendizado da Física.
Nesta vídeo-aula, serão abordados conteúdos referentes à história da medição do tempo e seus
métodos, à astronomia, ao funcionamento dos relógios mecânicos e ao pêndulo simples.
10.2. Roteiro
O professor deve assistir a toda a vídeo-aula antes de apresentá-la aos estudantes, para que possa
explorar melhor o conteúdo apresentado. A vídeo-aula propõe, de tempos em tempos, algumas
questões para serem respondidas pelos estudantes. Neste momento o professor deve pausar o vídeo
e deixar que os alunos discutam em grupos, buscando respostas para as questões. Recomenda-se
não interferir durante a discussão dos estudantes, mas acompanhar e por fim sistematizar as
conclusões tiradas por eles (esta é uma característica do ensino por investigação). Aconselha-se
então que a cada pergunta seja dado um tempo para que os estudantes possam tirar suas conclusões
e discuti-las com a classe. Ao final da aula o professor pode então analisar as conclusões com base
na teoria científica que embasa o assunto tratado.
A vídeo-aula é composta de três partes, cuja apresentação e discussão será mediada pelo conjunto
de questões apresentadas a seguir.
Parte 1: Estudo da medição do tempo desde a antiguidade
O professor pode utilizar esta primeira aula para discutir conteúdos como astronomia, gravitação
universal ou leis de Kepler.
Perguntas relacionadas a uma imagem do vídeo:
Quanto tempo o Sol demora para descrever essa trajetória?
Este analema foi obtido fazendo fotografias em uma cidade do Hemisfério Norte. O ponto mais alto
da curva corresponde a que estação do ano?
Como seria essa curva vista do hemisfério sul?
Por que visto da Terra, o Sol descreve esta trajetória?
Parte 2: O relógio mecânico
Perguntas relacionadas a imagens mostradas no vídeo:
Qual a diferença do movimento do ponteiro sem o pêndulo para o movimento com o pêndulo
acoplado?
Para se modificar o intervalo de tempo marcado pelo ponteiro do relógio, que alterações podem ser
feitas em seu mecanismo?
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Para que o ponteiro do relógio passe a marcar intervalos de um segundo, que alterações podemos
fazer no oscilador?
Parte 3: Iniciação ao estudo do Pêndulo
Perguntas:
Quais fatores irão interferir no período do pêndulo?
Como se dá essa interferência?
Fatores que poderão ser levantadas pelos estudantes:
● A massa da esfera.
● O diâmetro da esfera.
● O tamanho da corda.
● O ângulo (amplitude) de abandono da massa do pêndulo.
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11. Uso de simulações de computador no ensino de Física
Renato Pontone Júnior
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I – CEFET-MG
Matheus Musse L. Sampaio
Bolsista de IC Jr
Aluno do Curso Técnico de Eletrônica
Campus I – CEFET-MG
11.1 Resumo
Este texto é fruto do trabalho de um estudante bolsista do programa de Iniciação Científica Júnior,
programa financiado pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais e pela
FAPEMIG que tem como objetivo despertar e desenvolver nos estudantes a vocação científica,
ampliando sua formação em ambiente de pesquisa.
As orientações apresentadas a seguir foram concebidas para ajudar outros estudantes da Educação
Básica, ou pessoas interessadas em compreender o efeito fotoelétrico. Mais especificamente, este
roteiro propõe várias atividades com o intuito de orientar a realização de experimentos simulados
em um computador. A realização das atividades aqui propostas não substitui ou diminui a
importância da interação com um professor ou o estudo autodidata de bons livros que tratam do
mesmo assunto.
Os experimentos aqui propostos são similares aos que foram desenvolvidos no início do século
passado pelos principais estudiosos do Efeito Fotoelétrico.
Acreditamos que os experimentos simulados têm uma contribuição importante, no que diz respeito
à aprendizagem das ciências. Isso porque, ao representar um fenômeno natural ou tecnológico no
computador, nós podemos “misturar” aquilo que observamos ao lidar com fenômenos reais com
aquilo que imaginamos a partir das ideias e teorias que as ciências criaram para compreender esse
fenômeno.
As atividades aqui reunidas utilizam uma simulação criada pelo projeto Physics Education
Technology (ou projeto PHET), da Universidade do Colorado. Muitas das simulações
desenvolvidas por esse projeto, incluindo a que usaremos aqui, estão traduzidas para o português e
podem ser acessadas no endereço http://phet.colorado.edu/en/simulations/translated/pt, quer
seja para serem executadas on-line, quer seja para serem “baixadas” para a memória do
computador. Desse modo, podemos rodar as simulações sem estarmos ligados à internet. Além
desse endereço, essas simulações também podem ser acessadas no site do Banco Internacional de
Objetos Educacionais (BIOE) do Ministério da Educação do Brasil
(http://obje toseducacionais2.mec.gov.br/).
11.2. Roteiro
A simulação
Nesta atividade faremos uso de uma simulação de modo a possibilitar o processo de aprendizagem.
A simulação em questão encontra-se disponível no endereço:
http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/photoelectric.
Para usá-la em seu computador você deverá ter instalado previamente o aplicativo Java. Se você
escolher a função Use já no endereço eletrônico apresentado acima e se o seu computador não tiver
tal aplicativo instalado, basta seguir os links para realizar a instalação.
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Os instrumentos representados na simulação são: uma lâmpada (1) que tem valores de intensidade e
comprimento de onda de luz variáveis por meio de botões deslizantes; um tubo evacuado (2) com
dois eletrodos em suas extremidades, sendo o da esquerda a placa emissora (3) e o da direita a placa
coletora (4); um alvo metálico (5) localizado sobre a placa emissora; uma bateria (6) com tensão
também variável de -8V a 8V, conectada por meio de fios aos eletrodos; e um amperímetro (7),
responsável pela medição da corrente no circuito. As ferramentas citadas encontram-se numeradas
na figura a seguir.
No botão Opções, localizado na parte superior da janela da simulação, você pode selecionar Mostre
os fótons para que o feixe de luz seja substituído por fótons, o que pode facilitar a visualização e
compreensão do aspecto corpuscular da luz. No mesmo menu há a opção Mostrar o número de
fótons ao invés de intensidade, sendo que neste caso a lâmpada passa a emitir um número fixo de
fótons por unidade de tempo.
Para analisar a sequência da simulação passo a
passo em determinada situação, clique no botão
Pausa na parte inferior da janela desta e
sequencialmente clique no botão ao lado, Passo a
passo.
Note que, no lado direito da simulação, é possível variar o material da placa sobre a qual incide o
feixe de luz. Este material está inicialmente selecionado como sódio.
Abaixo desta opção há uma caixa que permite
mostrar apenas os elétrons mais energéticos.
Deixaremos esta caixa selecionada para a execução
das atividades propostas ao longo deste roteiro.
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Na aba Gráficos você pode visualizar um ou mais
gráficos em dado instante, bastando para isso clicar
na caixa correspondente a eles. Selecionado dado
gráfico, aparecerão lupas (8) com sinais + e -, cuja
função é aumentar ou diminuir a escala do eixo das
ordenadas.
Enquanto houver gráficos em visualização, pode-se
clicar no ícone da câmera fotográfica (9) (próximo
ao canto superior direito), para que seja aberta uma
janela com os gráficos no momento do clique.
Deste modo pode-se comparar estes gráficos com
outros de uma situação futura, após serem mudados
quaisquer dos parâmetros da simulação. Para limpar
um gráfico basta desmarcar e remarcar sua caixa correspondente.
Explorações iniciais
Ao executar a simulação pela primeira vez note que o efeito fotoelétrico não está ocorrendo, uma
vez que a placa emissora não está sendo atingida por luz alguma. Marcada a caixa “Mostre apenas
os elétrons mais energéticos”, aumente de forma gradual a intensidade da luz, inicialmente em 0%,
e anote o que ocorre.
Estando em 100% a intensidade da luz, aumente gradualmente o comprimento de onda até que seja
alcançado a faixa do infravermelho, representada na simulação por IV. Anote suas observações.
Ainda com a intensidade em 100%, deslize o botão relativo ao comprimento de onda da luz até a
faixa de luz azul, e ajuste a tensão da bateria para 8V e em seguida para -8V. Registre o que você
observou.
As explorações a seguir irão ajudá-lo a se concentrar nos aspectos mais importantes do presente
estudo.
Exploração 1 – Quais os efeitos da variação da intensidade da luz sobre a corrente?
Retorne a tensão da bateria para 0V e mantenha na faixa de luz azul o comprimento de onda.
Configure a intensidade da luz para 0%, aumente-a gradualmente até 100% e repare o que acontece
com a intensidade da corrente elétrica. Faça uma previsão do gráfico de Corrente x Intensidade da
luz por meio de um esboço. Confira sua previsão marcando no lado direito da simulação a caixa
correspondente ao gráfico pedido.
Selecione a opção Mostre os fótons e note que quanto maior a intensidade da luz, maior o número
de fótons emitidos. Busque então explicar por que ocorre a relação entre corrente e intensidade da
luz mostrada no gráfico.
Exploração 2 – A variação da intensidade da luz afeta a energia dos elétrons emitidos?
Selecione a intensidade da luz como 100% e posicione o botão de comprimento de onda na faixa de
luz azul.
Mova lentamente o botão relativo à intensidade até 5%. Qual o efeito desta variação de intensidade
sobre a velocidade dos elétrons emitidos? Portanto, a intensidade da luz afeta a energia cinética dos
elétrons emitidos?
Exploração 3 – Como a frequência da luz interfere na energia cinética dos elétrons emitidos?
Selecione na simulação um valor acima de 800 nm para o comprimento da onda – um alto valor de
comprimento de onda – e observe se algum elétron é ejetado da placa.
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Com a intensidade em 100%, vá aumentando de forma gradual a frequência da luz e note que a
partir de certo valor elétrons passam a ser emitidos. Este valor de frequência é denominado
frequência de corte.
A partir do momento em que passam a ser emitidos elétrons, observe o que ocorre com suas
velocidades à medida que aumenta-se a frequência da luz incidente.
Faça então um esboço do gráfico “energia do elétron x frequência da luz”. Confira seu esboço
marcando na simulação a caixa relativa ao gráfico pedido. Responda: quanto maior o comprimento
de onda da luz incidente, maior ou menor é a energia absorvida pelo elétron emitido?
Exploração 4 – Qual o comportamento de um elétron quando este absorve um fóton?
Para explicar o fato de que apenas algumas frequências de luz provocam o aparecimento de corrente
elétrica, Einstein imaginou que a luz é formada por pequenos “pacotes de energia”, aos quais
denominou “fótons”, que podem ser interpretados como “partículas de luz”. Os fótons podem
carregar diferentes quantidades de energia, dependendo da cor (da frequência) da luz. O efeito
fotoelétrico só ocorre quando o fóton tem energia suficiente para arrancar um elétron do metal. A
mínima energia necessária para arrancar um elétron do metal é denominada função trabalho (Φ) e
é característica de cada metal.
A imagem ao lado mostra de forma
esquemática um átomo e elétrons em
diferentes níveis de energia.
Desmarque a caixa Mostre apenas os
elétrons mais energéticos e note que
partem da placa emissora elétrons com
diferentes velocidades.
Procure explicar por que isso ocorre,
relacionando esta observação com a
imagem abaixo.
Configure a frequência da luz de modo que não sejam emitidos elétrons da placa mesmo após certo
tempo de exposição à luz. Responda: a energia absorvida por um elétron é acumulada de forma que
ele possa receber energia de vários fótons para então escapar do metal? Justifique.
Exploração 5 – Qual o efeito da alteração do material alvo na energia dos elétrons emitidos?
Remarque a caixa Mostre apenas os elétrons mais energéticos. Estando a intensidade da luz
diferente de zero, varie entre máximos e mínimos a frequência da luz que incide sobre o alvo de
sódio. Observe o gráfico traçado de Energia do elétron x Frequência da luz e abra-o em uma nova
janela clicando no ícone da câmera fotográfica. Agora mude para zinco e depois para platina o
material da placa e faça o mesmo nos dois casos. Compare os três gráficos e responda: Entre estes
metais, qual tem menor função trabalho? O que isto significa no que diz respeito à energia
necessária para que seja arrancado um elétron deste metal? Considerando uma mesma frequência de
luz, para qual material alvo o elétron emitido tem maior energia cinética? Justifique sua resposta.
Exploração 6 – Como a mudança do material alvo afeta a corrente no circuito?
Selecione um comprimento de onda próximo de 200 nm, o sódio como material do alvo e marque a
caixa correspondente ao gráfico de Corrente x Intensidade da luz. Varie a intensidade da luz entre
zero e 100% e preste atenção ao gráfico traçado. Faça o mesmo sendo o alvo de zinco. Então
responda: para uma dada intensidade da luz, quanto maior for a função trabalho do metal alvo,
maior ou menor é a corrente no circuito? Por que isso ocorre?
31
Exploração 7 – Energia no contexto do efeito fotoelétrico
Você provavelmente sabe que todo metal apresenta elétrons livres e que estes elétrons não escapam
do metal de forma espontânea por estarem sujeitos a um campo elétrico. Experimente variar a
intensidade e/ou a frequência da luz emitida pela lâmpada até que elétrons partam da placa emissora
e alcancem a placa coletora. Para que estes elétrons sejam ejetados, a luz fornece algo a eles:
energia. Esta energia permite que os elétrons superem o campo elétrico ao qual estão submetidos e
também que eles alcancem a placa coletora.
Com base nos conhecimentos adquiridos até o momento, escreva a equação que relaciona a energia
cinética inicial dos elétrons, a energia do fóton e a função trabalho do metal sobre o qual incide a
luz. Relembre os gráficos de energia do elétron x frequência da luz traçados na exploração 5. Note
que todos eles têm a mesma inclinação, representada nestes gráficos pelo quociente ΔE/Δf. Note
também que a equação acima é do tipo ‘y = ax - b’, uma vez que os gráficos têm inclinação
constante positiva e cortam o eixo y em um ponto negativo. A variável ‘x’ representa nesta equação
a frequência da radiação (f) e a constante ‘a’ representa a constante de Plank (h), cujo valor não é
importante no presente estudo. Observe então que a nova equação formada é: Ec = hf - Φ, em que Φ
é a função trabalho do metal.
Exploração 8 – Variar a tensão da bateria afeta de que forma a energia cinética dos elétrons
emitidos?
Desmarque novamente a caixa Mostre apenas os elétrons mais energéticos. Experimente agora
manter fixos intensidade e comprimento de onda da luz de modo que sejam lançados elétrons da
placa emissora. Inicialmente zere a tensão da bateria e gradualmente aumente-a. O que você
percebe no que diz respeito à energia cinética dos elétrons quando eles alcançam a placa coletora?
Por que isso ocorre?
Zere novamente a tensão da bateria e vá diminuindo-a de forma gradual. Anote o que você observa
e explique por que isso acontece.
É provável que não dê para notar por meio da simulação, mas apesar de a energia cinética final dos
elétrons variar à medida que se varia a tensão da bateria, a energia inicial destes quando são
lançados (energia com a qual partem da placa emissora) não varia, independentemente da tensão da
bateria conectada ao circuito. Explique por que isso ocorre.
Exploração 9 – Qual a relação entre o valor de tensão da bateria e a corrente no circuito?
Experimente manter a frequência da lâmpada na faixa de luz azul, com intesidade diferente de zero.
Varie entre valores positivos a tensão da bateria e responda: a tensão influencia o valor de corrente
no circuito neste caso (tensão positiva)?
Agora varie entre valores negativos a tensão da bateria. Qual o comportamento da corrente nestas
condições?
A essa altura você já deve ter percebido que a corrente no fio não é proporcional à tensão da bateria.
Qual dos gráficos abaixo ilustra na realidade esta variação de corrente em função da tensão da
bateria?
Observe que a corrente chega a zero quando os
elétrons são ejetados mas já não alcançam a placa
coletora. Entra aí o conceito de potencial de corte,
definido como a diferença de potencial que deve
ser aplicada às placas para que sejam freados todos
os elétrons antes que eles cheguem à placa coletora.
O potencial de corte varia de acordo com o metal
da placa emissora e a frequência da luz incidente.
32
12. Experimento com aquisição automática de dados para o ensino de Física
Marcos Paulo Pontes Fonseca
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I – CEFET-MG
12.1. Resumo
Nesta oficina, será realizado um experimento com um equipamento eletrônico desenvolvido pela
Coordenação de Ciências do CEFET-MG. O equipamento consiste em um circuito eletrônico
microcontrolado, que tem a sua coleta de dados automática através de um cronômetro acoplado a
sensores de presença. Além disto, o equipamento conta com um termômetro digital cuja coleta de
dados também é automática de acordo com o tempo pré-estabelecido pelo usuário.
O objetivo da oficina é testar e avaliar a aplicabilidade deste equipamento, bem como assessorar e
compartilhar com os participantes da oficina a montagem do mesmo.
O experimento a ser realizado tem como foco a discussão de procedimentos para melhorar a
precisão da medida da aceleração da gravidade em uma situação de “queda livre”.
12.2. Roteiro
Introdução
O objetivo deste experimento é mostrar para os alunos que por mais precisa que seja a aferição dos
dados coletados, dependendo do experimento, pode haver limitações nas medições levando a
resultados não tão precisos.
O equipamento desenvolvido pela Coordenação de Ciências consiste em um dispositivo para
medição e coleta automática de dados baseado em sensores de presença e na utilização de um
micro-controlador para aferição dos dados de tempo. O cronômetro do equipamento é incrementado
dentro de um intervalo de tempo de 0,012 segundos, portanto a apresentação dos dados de tempo é
composta sempre em múltiplos deste valor. Isto ocorre porque o processamento do software no
micro-controlador leva um intervalo de tempo de 0,01248 segundos, para que seja mostrado um
novo valor de tempo no display.
Materiais Utilizados
Aparelho de aquisição automática Sensor
Suporte Régua
Eletroímã Esfera
O experimento
Vamos utilizar o equipamento de aquisição automática de dados para determinarmos a aceleração
da gravidade local através de um experimento de “queda livre”. Diante disso, vamos abandonar uma
esfera de uma determina altura e coletar as medidas de tempo referente às respectivas alturas como
descrito no procedimento abaixo. A função horária que descreve o experimento é
H(t) = (1/2)gt2.
Procedimento 1
1) Coloque o sensor de presença preso ao suporte a uma distância de 20 cm, em relação à parte
inferior da esfera.
2) Faça o alinhamento entre o eletroímã e o sensor.
3) Ligue o equipamento de aquisição automática.
33
4) Na tela principal do aparelho escolha a opção sensor posição pressionando a tecla (1). No sub-
menu escolha a opção disparo automático pressionando a tecla (1) também.
5) Coloque a esfera no eletroímã e aperte a tecla ‘igual’ (=). Feito isso será efetuada a primeira
medida referente à distância de 20 cm. Anote o resultado na tabela.
6) Repita o procedimento (5) para as medidas t2, t3 e t4.
7) Repita os procedimentos (4), (5) e (6) para as demais medidas de distância, a fim de
completarmos a tabela.
Tabela 1
Distâncias (cm) 20 40 60 80
t1(s)
t2(s)
t3(s)
t4(s)
tmédio(s)
(tmédio)2 (s
2)
8) Utilizando o programa Microsoft Excel faça o gráfico da distância em função do tempo com
base nos dados da Tabela1 acima.
9) Linearize o gráfico do procedimento (8), e faça uma regressão linear usando o Microsoft Excel.
10) Determine a aceleração da gravidade local g=_______________ .
11) Calcule o erro percentual admitindo 9,8 m/s2
como valor mais provável para a aceleração da
gravidade.
Usando o fato que foi descrito na introdução referente à incrementação do cronômetro pode-se
pensar que como as medidas de tempo são pequenas, as distâncias usadas na tabela acima podem
corresponder a valores de tempo que não são múltiplos de 0,012s. Assim, vamos refazer todas as
medidas para valores de distâncias que levam a medidas de tempo com valores múltiplos de 0,012s.
Tabela 2
Distâncias (cm) 20,4 44,1 67,8 86,4
t1(s)
t2(s)
t3(s)
t4(s)
tmédio(s)
(tmédio)2 (s
2)
34
12) Obtenha o gráfico da linearização referente aos dados da Tabela2 e a regressão linear usando o
Microsoft Excel.
13) Determine o valor da aceleração da gravidade local g = _______________ .
14) Calcule o erro percentual admitindo 9,8 m/s2
como valor mais provável para a aceleração da
gravidade.
15) Com base nas informações fornecidas na introdução sobre a precisão do dispositivo, que novo
ajuste de tempo poderia ser feito na Tabela 2 de forma a melhorar o resultado obtido no item
13?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
16. Execute o procedimento de ajuste descrito no item 15 e determine o novo valor da aceleração
da gravidade.
17) Diante do resultado obtido, avalie o procedimento executado no item 16.
35
Esse aparelho pode ser construído com o suporte da Coordenação de Ciências e disponibilizado
para sua escola, desde que os materiais necessários sejam adquiridos. Considerando que essa
condição seja satisfeita, você considera viável desenvolver experimentos com esse dispositivo?
Justifique.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Como você avalia a estratégia utilizada para apresentar o dispositivo?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Que dificuldades você encontrou na realização dos experimentos?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
As orientações para realização do experimento foram adequadas, ou seja, algum procedimento
poderia ter sido mais bem explicado?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Seria possível pensar um conjunto de orientações mais abertas de modo que os estudantes
participantes da atividade pudessem tomar decisões sobre como encaminhar o experimento? Dê
sugestões de como fazer isso.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Enuncie o objetivo que você entende ter orientado a utilização do dispositivo nos experimentos que
realizou.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Você vislumbra outras situações experimentais em que o dispositivo pode ser utilizado?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Você concorda com a afirmação de que a principal vantagem desse dispositivo é proporcionar a
realização de experimentos altamente precisos?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
36
13. A Educação Ambiental como ferramenta da gestão de resíduos nas escolas
Raquel de Castro Salomão Chagas
Professora de Biologia da Coordenação de Ciências
Campus I – CEFET-MG
Samuel José de Melo Reis Gonçalves
Professor de Biologia da Coordenação de Ciências
Campus I - CEFET-MG
Lidiane Guerzoni de Assis Bigão
Professora de Biologia
Escola Estadual Maurício Murgel
13.1. Resumo
Questões ambientais permeiam os principais temas de discussão e preocupação por parte da
sociedade. Com a criação e implantação de legislação e estrutura técnico-administrativa responsável
pela execução da política ambiental nos níveis federal, estadual e municipal, as instituições de
ensino, precisam estar comprometidas com a formação cidadã de seus servidores e discentes,
inclusive com foco na área ambiental. Nesse contexto e visando responder à necessidade que os
órgãos públicos têm de cumprir a legislação quanto à coleta seletiva e gestão de resíduos,
implantamos um Programa de Coleta Seletiva Solidária. Após sua efetivação, a falta de Educação
Ambiental (EA), foi apontada como um dos responsáveis por seu insucesso. Surgiu assim, a
necessidade deste estudo gerando subsídios para nortear novas ações em prol de seu
aprimoramento. Objetivando desenvolver e avaliar estratégias de EA foi necessário um olhar mais
detalhado para a nossa comunidade escolar, feito pela aplicação de um questionário de percepção
ambiental. A metodologia adotada foi baseada em levantamento bibliográfico, observações in loco
e aplicação de questionários com todos os atores envolvidos no Programa (discentes e servidores) e
posterior análise dos dados. A continuidade se dará pela permanente avaliação das estratégias e
metodologias educativas que apoiam a implantação das ações de EA - palestras, oficinas, cartazes,
sensibilização, compreensão de conceitos, responsabilidades e cidadania - com o intuito de
desenvolver e aplicar instrumentos e metodologias adequadas para o contexto.
Em 2014, iniciamos o mesmo projeto na Escola Estadual Maurício Murgel e, a partir dos resultados
obtidos com a pesquisa em curso, também serão promovidas ações de sensibilização como as
citadas acima e a formação de equipes de apoio composta por alunos e professores, com o objetivo
de desenvolver de forma regular conteúdos de Educação Ambiental, em ambiente escolar.
Dentro desse contexto, planejamos compartilhar nossa experiência, divulgando e discutindo os
dados relacionados a uma escola da Rede Federal de Educação Profissional e Tecnológica e outra
da Rede Estadual de Ensino, e dialogar com os demais colegas sobre as experiências vividas acerca
do tema proposto. Gostaríamos muito de ouvir também sugestões sobre como trabalhar Educação
Ambiental nos mais diversos temas que compõem a ementa da disciplina Biologia ao longo do
Ensino Médio.
13.2 Roteiro
A dinâmica da oficina se desenvolverá a partir das seguintes ações:
I. Relato do projeto executado e de suas particularidades referentes às duas instituições de ensino,
nas quais foi desenvolvido.
II. Apresentação e discussão do questionário aplicado, buscando identificar ‘falhas’ a partir dos
dados coletados.
37
III. Partilha de experiências sobre Educação Ambiental, especialmente, envolvendo o tema Coleta
de Resíduos Sólidos.
IV. Discussão de estratégias de inclusão da Educação Ambiental no ensino de Biologia, na
Educação Básica.
Questões abordadas no questionário aplicado:
01- Como você avalia a importância do Programa para Coleta Seletiva na sua escola?
( ) pouco importante ( ) importante ( ) muito importante
02- Como você avalia seu nível de participação no Programa, por meio do descarte correto de
resíduos sólidos nas lixeiras: RECICLÁVEL e NÃO RECICLÁVEL?
( ) ruim ( ) regular ( ) bom
03- Como você avalia a forma que o lixo está sendo classificado (reciclável e não reciclável)?
( ) ruim ( ) regular ( ) bom
04- Como você avalia a quantidade de lixeiras (reciclável e não reciclável) no Campus?
( ) insuficiente ( ) adequado
Sugestão de local para colocar lixeiras: _______________________________________
05- Como você avalia o nível de separação de RECICLÁVEL/ NÃO RECICLÁVEL por parte da
comunidade escolar em geral?
( ) ruim ( ) regular ( ) bom ( ) não sei
06- Como você avalia a estratégia de recolhimento (responsáveis, frequência) do material
RECICLÁVEL das lixeiras?
( ) ruim ( ) regular ( ) bom ( ) não sei
07- Como você avalia a estratégia, materiais e meios de divulgação do Programa?
( ) ruim ( ) regular ( ) bom ( ) não sei
08- Numere por ordem de importância (mais importante: 1 e menos importante: 5) as razões que
JUSTIFICAM o desenvolvimento do Programa para a Coleta Seletiva:
( ) Em 2006 foi promulgado um Decreto Federal exigindo dos órgãos e instituições públicas
federais a realização da coleta seletiva;
( ) A coleta seletiva contribui para aumentar a vida útil do Aterro Sanitário;
( ) A coleta seletiva contribui para diminuir o consumo de recursos naturais no planeta;
( ) A doação do material reciclável para associações e cooperativas de catadores representa uma
ação positiva de inclusão social;
( ) A coleta seletiva representa uma ação importante de Educação Ambiental desenvolvida por
uma instituição escolar.
09- Assinale os 02 tipos de resíduos sólidos que você produz em maior quantidade nas
dependências de sua escola?
( ) papel ( ) plástico ( ) vidro ( ) metal ( ) orgânico ( ) rejeito
10- Você realiza a separação do material RECICLÁVEL em sua residência?
( ) não ( ) sim
11- Indique um motivo e/ou dificuldade que você tem para realizar adequadamente a separação de
resíduos RECICLÁVEIS dos NÃO RECICLÁVEIS nas dependências da escola:
38
( ) não considero importante ( ) falta de hábito/costume ( ) ausência/distância das lixeiras (
) nenhum motivo/dificuldade ( ) outro: ______________________
13- Como você avalia a sugestão de não fornecer copo descartável aos servidores e presenteá-los
com uma caneca permanente para atender suas necessidades diárias? O copo descartável seria
fornecido em eventos e ocasiões especiais.
( ) concordo ( ) discordo
14- Como você avalia o Programa para a Coleta Seletiva da sua escola?
( ) insuficiente ( ) ruim ( ) regular ( ) bom
15- Sugestões:
39
14. Abordagem CTS no ensino da Termodinâmica
Adelson Fernandes Moreira
Professor de Física da Coordenação de Ciências
Campus I – CEFET-MG
Monique Portes Coelho
Bolsista de IC Jr
Aluna do Curso Técnico de Edificações
Campus II – CEFET-MG
14.1. Resumo
Nesta oficina será compartilhada uma abordagem CTS que tem como ponto de partida a
problematização de um objeto da tecnologia: o motor de combustão interna. Por um lado, essa
problematização objetiva identificar os conhecimentos prévios dos estudantes sobre a estrutura e
funcionamento do motor de combustão interna, bem como sobre energia, processos de conversão de
energia, calor, temperatura e energia interna. Por outro, tem também como meta chamar a atenção
dos estudantes sobre uma implicação social dessa tecnologia, a ser retomada no desenvolvimento do
curso.
A problematização se desdobra, portanto, em dois caminhos. Um deles que se estrutura e
desenvolve em torno dos fundamentos científicos da tecnologia, inicialmente discutida. O outro que
tematiza suas implicações sociais.
Serão apresentados roteiros de atividades desenvolvidas com os estudantes e alguns resultados
alcançados. Ao compartilhar essa experiência, buscamos criar condições para sua análise pelos
participantes da oficina e o apontamento de suas possibilidades e limites.
14.2. Roteiro
I. Termodinâmica – Problematização Inicial3
Objeto: o motor de combustão interna
Propósito: Identificar conhecimentos prévios sobre: energia, processos de conversão de energia,
funcionamento do motor de combustão interna, impactos do uso do motor de combustão interna.
Ações:
Neste início das discussões sobre a Termodinâmica, queremos saber o que você sabe a respeito do
motor de combustão e dos processos de conversão de energia envolvidos em seu funcionamento.
Não há certo ou errado, mas os seus conhecimentos a partir dos quais vamos dialogar sobre
Termodinâmica, suas Tecnologias e Implicações Sociais.
Responda, nesta folha, às seguintes questões da maneira mais completa que você conseguir.
Justifique suas respostas. Você pode precisar de dados que não estão informados no enunciado das
questões. Se for esse o caso, faça estimativas. Busque registrar as questões e dúvidas que surgirem.
1. Ao iniciarmos determinada viagem de automóvel, no início, o tanque está cheio de gasolina.
Após percorrermos algumas centenas de quilômetros, este estará vazio. Para você, o que aconteceu
com a gasolina?
2. Uma pessoa pode fazer determinada viagem de ônibus ou de carro particular. Para você, em que
circunstâncias haverá um maior "consumo" de energia, por pessoa, por quilômetro rodado?
Justifique, calculando o consumo em unidades de energia/(pessoa.km), tanto para o ônibus, que
3 Baseado em AULER, Décio et al. Transporte particular x transporte coletivo: intervenção curricular pautada por
interações entre ciência-tecnologia-sociedade. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, NÚMERO EXTRA. VII CONGRESO, 2005
40
percorre 2 km com 1 L de diesel, como para o carro particular, que percorre 10 km com 1 L de
gasolina.
3. De acordo com uma reportagem da EMBRAPA4
“(...) ao chegar ao posto de combustível e mesmo antes da combustão, 1 litro de gasolina já emitiu
para a atmosfera 507 gramas de CO2 . Do mesmo modo, 1 litro de óleo diesel antes de ser
totalmente transformado em energia nos motores já emitiu 510,4 gramas de CO2 .
Adicionando o equivalente do CO2 emitido na combustão desses combustíveis, 1 litro de gasolina
emite um total de 3,65 quilos de equivalentes CO2 e 1 litro de diesel a 4,01 quilos de equivalentes
CO2”.
Calcule quanto de CO2 você emite por ano para ir de sua casa até a escola durante o período letivo.
Se você for de carro, considere que seu carro faz 10 km/L de gasolina, e se você for de ônibus
considere que este faz 2 km/L de diesel, mas que tem em média 30 passageiros no ônibus.5
II. Vídeos sobre a estrutura e funcionamento do motor de combustão interna
Objeto da atividade: motor de combustão interna
Propósito: Proporcionar a compreensão de aspectos básicos da estrutura e funcionamento de um motor por
meio de animações que mostrem as partes e peças do motor e como são dispostas para fazer a máquina
funcionar.
Ações:
Assista aos vídeos nos links indicados a seguir e responda às questões propostas, nesta mesma folha,
utilizando o verso, quando for preciso.
Vídeo 1: http://www.youtube.com/watch?v=emRxXykWB3Y
Vídeo 2: http://www.youtube.com/watch?v=eNTqnO1a1yM
1. Que aspectos do funcionamento do motor são mostrados no vídeo 1?
2. Indique partes do vídeo 1 que não foram compreendidas ou novas questões que surgiram a partir dele.
3. São apresentadas a seguir as funções das partes do motor mostradas no vídeo 2. Indique a qual parte ou peça do
motor corresponde cada função descrita. Numere, em ordem crescente, cada parte e função de acordo com a ordem de
seu aparecimento no vídeo.
( ) Transformar o movimento linear dos pistões em movimento circular: _____________________________________
( ) Captar o óleo do motor no carter e distribui-lo a todo o motor: __________________________________________
( ) Guia dos pistões e suporte do eixo do motor: ________________________________________________________
( ) Introduzir mais ar em quantidades iguais nos cilindros: ________________________________________________
( ) Armazenar e resfriar o óleo lubrificante: ____________________________________________________________
( ) Armazenar energia e uniformizar o movimento rotativo: _______________________________________________
( ) Transmitir o movimento dos cames para as válvulas: __________________________________________________
( ) Encaminha os gases da combustão ao sistema de escape do veículo: ______________________________________
4. De um modo geral, de que material é feito o bloco do motor? Por que tem sido utilizado de forma
crescente o alumínio na construção do bloco?
5. O que significa afirmar que um bloco de motor constituído de alumínio tem melhor comportamento
térmico que o de ferro fundido?
4 EMBRAPA. Mitigação das emissões de gees na substituição do diesel ou gasolina convencional por bioetanol da cana.
AgroAnalysis. Revista de Agronegócios da FGV. Abr. 2009. Disponível em http://www.agroanalysis.com.br/especiais_detalhe.php?idEspecial=41&ordem=5. Acesso em: 17 mar. 2014.
5 Questão retirada de http://www.usp.br/qambiental/combustao_energiaExperimento.html.
41
6. No bloco de alumínio da nova BMW, mostrada no vídeo 2, os mancais são de ferro fundido, porque
apresentam menor dilatação que o alumínio. Onde estão os mancais? Para que servem? Por que o fenômeno
da dilatação é importante no funcionamento dos mancais?
7. Que material tem substituído a utilização de ferro fundido na construção do coletor de admissão? Que tipo
de material é esse e quais as suas vantagens em relação ao ferro fundido?
8. O que impede a utilização de polímeros na construção do coletor de escape?
9. Indique partes do vídeo 2 que não foram compreendidas ou novas questões que surgiram a partir dele.
Se você quiser conhecer um pouco mais sobre o motor de combustão interna, acesse:
http://carros.hsw.uol.com.br/motores-de-carros.htm
Se você quiser assistir a uma montagem detalhada, em miniatura, do motor mostrado no vídeo, acesse:
http://youtube/3YfTtGCsiD8
III. Texto de sistematização da problematização inicial e proposta de organização do curso de
termodinâmica
Motor de combustão interna, processos físicos, propriedades dos materiais e conceitos da
Termodinâmica6
Alguma vez você abriu o capô de um carro e ficou imaginando o que acontece lá dentro? Para quem
não entende do assunto, o motor de um carro pode parecer uma salada de metal, tubos e fios.
O propósito do motor de um carro a gasolina (ou álcool, ou gás) é transformar em movimento a
energia liberada pela queima de um combustível - isso vai fazer o carro andar. O modo mais fácil de
criar movimento a partir da gasolina é queimá-la dentro de um motor. Portanto, o motor de carro é
um motor de combustão interna - combustão que ocorre internamente. Duas observações:
há vários tipos de motores de combustão interna, também chamados de motores a
explosão. Motores a diesel são um tipo e turbinas a gás são outro.
também existem motores de combustão externa. O motor a vapor de trens antigos e navios a
vapor é o melhor exemplo de motor de combustão externa. O combustível (carvão, madeira,
óleo ou outro) é queimado fora do motor para produzir vapor, e este gera movimento dentro
do motor. A combustão interna é muito mais eficiente (gasta menos combustível por
quilômetro) do que a combustão externa, e o motor de combustão interna é bem menor que
um motor equivalente de combustão externa.
Para compreender o funcionamento básico de um motor de combustão interna a pistão é útil ter uma
imagem de como funciona a "combustão interna". Um bom exemplo é um antigo canhão de guerra.
Você provavelmente já viu em algum filme soldados carregarem um canhão com pólvora,
colocarem uma bala e depois o acenderem. Isso é combustão interna. Mas o que isso tem a ver com
motores?
Um exemplo melhor: digamos que você pegue um pedaço comprido de tubo de PVC, talvez com
7,5 cm de diâmetro e uns 90 cm de comprimento e feche uma das extremidades. Então, digamos
que você espirre um pouco de WD-40 dentro do tubo, ou jogue uma gotinha de gasolina e em
seguida empurre uma batata para dentro do cano.
Não recomendamos que façam essa montagem. Esse dispositivo é conhecido como canhão de
batatas (fig.1). Com uma centelha é possível inflamar o combustível. O interessante aqui, e a razão
para falarmos de um dispositivo como esse, é que um canhão de batata pode arremessar uma batata
a cerca de 150 metros de distância! Um pingo de gasolina armazena um bocado de energia.
6 Adaptado de ‘Como funcionam os motores de carros’, por Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil
(http://carros.hsw.uol.com.br/motores-de-carros.htm)
42
Combustão interna
O canhão de batatas usa o princípio básico de qualquer motor de combustão interna convencional
(motor a pistão). Pôr uma pequena quantidade de combustível de alta energia (como a gasolina) em
um reduzido espaço fechado e gerar uma centelha libera uma
quantidade inacreditável de energia, na forma de gás em expansão.
Essa energia pode ser usada para fazer uma batata voar 150 metros.
Nesse caso, a energia é transformada em movimento da batata. Isso
também pode ser usado para fins mais interessantes. Por exemplo, ao
se criar um ciclo que permita provocar centenas de explosões por
minuto e torne possível empregar essa energia de forma útil estará
feita a base de um motor de carro!
Figura 1: canhão de batatas
Quase todos os carros atualmente usam o que é chamado de ciclo de combustão de 4 tempos para
converter a gasolina em movimento. Ele também é conhecido como ciclo Otto, em homenagem a
Nikolaus Otto, que o inventou em 1867. Os 4 tempos estão ilustrados na figura 2.
Figura 2: Os tempos do motor de combustão interna
Como são os tempos
Na figura você percebe que uma peça chamada pistão substitui a batata no canhão de batata. O
pistão está ligado ao virabrequim por uma biela. Conforme gira, o virabrequim "arma o canhão."
1. A válvula de admissão se abre enquanto o pistão se move para baixo, levando o cilindro a aspirar
e se encher de ar e combustível. Essa fase é a admissão.
2. O pistão volta para comprimir a mistura ar-combustível. É a compressão, que torna a explosão
mais potente.
3. Quando o pistão atinge o topo do seu curso, a vela de ignição solta uma centelha para inflamar a
gasolina. A gasolina no cilindro entra em combustão, aumentando rapidamente de volume e
empurrando o pistão para baixo.
4. Assim que o pistão atinge a parte de baixo do seu curso, a válvula de escapamento se abre e
os gases queimados deixam o cilindro através do tubo existente para esse fim.
Agora o motor está pronto para o próximo ciclo, aspirando novamente ar e combustível.
Observe que o movimento que resulta de um motor de combustão interna é rotativo, embora os
pistões se movam de forma linear, da mesma forma que o canhão de batata. Em um motor o
movimento linear dos pistões é convertido em movimento rotativo pelo virabrequim. É esse
movimento rotativo que permite fazer as rodas dos carros girarem.
43
O motor a combustão é uma máquina térmica
Uma máquina térmica é um dispositivo que converte calor em trabalho. No caso do motor de
combustão, calor liberado na explosão da mistura ‘combustível + ar’ expande os gases resultantes
da combustão. Parte desse calor é, portanto, utilizado para realizar trabalho sobre o pistão, cujo
movimento é transmitido para as rodas do carro, fazendo-o se movimentar.
Nem todo o calor é utilizado para a realização de trabalho. No caso dos motores a combustão, esse
rendimento é muito baixo, em média, cerca de 30%. Isso significa que da energia liberada por um
litro de gasolina, em um motor, 70% são perdidos para a vizinhança: sistema de refrigeração,
atmosfera e outras peças do carro.
A escolha dos materiais utilizados na fabricação dos motores deve levar em conta as altas
temperaturas produzidas pelo calor liberado pela combustão e não aproveitado na forma de
trabalho. Um sistema de refrigeração impede que esses materiais atinjam temperaturas
excessivamente altas que provoquem sua fusão.
Portanto, a compreensão da estrutura e funcionamento do motor envolve processos físicos,
propriedades de materiais e conceitos que compõem um campo de estudo chamado Termodinâmica.
Algumas dessas propriedades, processos e conceitos estão mostrados no quadro7 abaixo:
PROCESSOS FÍSICOS CONCEITOS E PROPRIEDADES DOS
MATERIAIS
O calor liberado na combustão. Processos de conversão de energia
Calor de combustão
Efeitos das trocas de calor: aquecimento e
refrigeração do motor, dilatação das peças do
motor, mudança de fase.
Calor, temperatura, coeficiente de dilatação,
processos de transferência de calor,
condutividade térmica, capacidade térmica,
calor específico, calor latente de mudança de
fase e temperatura de mudança de fase.
As fases do ciclo de um motor. Comportamento dos gases e transformações
termodinâmicas.
Conversão de calor em trabalho. Calor e trabalho como processos de
transferência de energia.
1ª lei da termodinâmica e a conservação da
energia.
2ª lei da termodinâmica e a degradação da
energia.
O quadro acima retrata o percurso que será seguido tendo o motor de combustão como o objeto da
tecnologia que contextualiza o estudo de conceitos e princípios da Termodinâmica, com aplicações
em muitas outras situações que envolvem fenômenos térmicos.
A utilização da tecnologia do motor de combustão nos sistemas de transporte tem implicações
sociais.
7 A organização desse quadro está baseada em GREF. Física 3: Eletromagnetismo. 5a ed. São Paulo: Editora
Universidade de São Paulo, 2005. Disponível em http://books.google.com.br/books/about/F%C3%ADsica_3_Eletromagnetismo_Vol_3.html?hl=pt-BR&id=g8-sK8f9DNcC. Acesso em 26/08/2014.
44
Ao se comparar a energia gasta por km, por pessoa, constata-se que a utilização do automóvel
particular gasta uma quantidade bem maior de energia. Isso implica em mais gasto de energia e
mais emissões de CO2 e outros gases poluentes na atmosfera.
O rendimento médio dos motores a combustão é muito baixo. A maior parte da energia liberada na
combustão é desperdiçada.
O excesso de automóveis em circulação nas grandes cidades torna a mobilidade urbana quase uma
impossibilidade e isso é um problema que aflige a todos os seus habitantes.
Por que a tecnologia dos motores de combustão tem um rendimento tão baixo? Se há tantas
ressalvas quanto ao uso do carro particular e da tecnologia dos motores de combustão, por que há
tantos carros particulares circulando e porque essa tecnologia é intensivamente utilizada? Que ações
podem ser desenvolvidas em nossa cidade para solucionar o problema da mobilidade?
Essas questões têm relação com a Segunda Lei da Termodinâmica e serão retomadas durante o
estudo dessa lei. Sua discussão concluirá nosso primeiro estudo da Termodinâmica.
IV – Implicações sociais da tecnologia do motor de combustão interna
Degradação de energia, a tecnologia dos motores de combustão e a mobilidade urbana
Quando estudamos a Segunda Lei da Termodinâmica, aprendemos que ela implica uma assimetria
nos processos de conversão de energia. Energia mecânica (ordenada) pode ser integralmente
convertida em energia térmica (desordenada), mas a energia térmica, por sua vez, não pode ser
recuperada integralmente na forma de energia mecânica.
Uma força de atrito (dissipativa), ao levar ao repouso um objeto em movimento, converte
integralmente energia mecânica em energia térmica (energia interna). Porém qualquer máquina
térmica, ao retornar à condição inicial, para reiniciar seu ciclo de funcionamento, necessariamente
rejeitará calor para uma fonte fria, determinando a impossibilidade de converter integralmente
energia térmica em mecânica.
A energia térmica, portanto, é qualificada como energia degradada, porque uma vez produzida não
poderá ser recuperada integralmente para se obter trabalho útil, energia mecânica ordenada. Outro
termo usado para expressar essa assimetria é o de dissipação de energia. A palavra ‘dissipar’
significa ‘dispersar’ ou ‘espalhar’. Para compreender o que isso significa, devemos lembrar que a
energia térmica está associada ao movimento aleatório das partículas que compõem a matéria.
Portanto, ao converter energia mecânica em calor dissipado ao meio, estamos convertendo energia
ordenada em energia desordenada, dispersa, degradada. Dizemos que houve dissipação de energia.
Essa assimetria nos processos de conversão de energia tem consequências importantes.
Todo processo natural, envolve forças dissipativas. No mundo real, todo processo de conversão de
energia implica produção de energia térmica, uma vez que há forças dissipativas envolvidas. Na
conversão de uma forma de energia em outra, uma fração da energia convertida será térmica, uma
fração da energia convertida será degradada. Isso determina a irreversibilidade dos processos
naturais.
Um pêndulo posto a oscilar, com o passar do tempo atingirá o repouso. Nesse processo forças
dissipativas realizarão trabalho e converterão energia mecânica em térmica. Essa energia térmica
não retornará espontaneamente e colocará o pêndulo para oscilar em amplitudes cada vez maiores.
A oscilação do pêndulo até alcançar o repouso é um processo irreversível. A irreversibilidade dos
processos naturais é determinada pela Segunda Lei da Termodinâmica. É conseqüência da
impossibilidade de se recuperar integralmente energia térmica na forma de trabalho útil.
Nos dias de hoje, em que a energia é utilizada intensivamente em uma sociedade fundamentada
especialmente em relações de consumo, a degradação da energia é um aspecto importante a se
considerar. A geração em larga escala de energia térmica não é um processo desejável, pois essa
energia não será mais inteiramente recuperada.
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Todo processo que envolve produção de energia térmica, de acordo com a Segunda Lei da
Termodinâmica, resulta em um inevitável desperdício de energia. Motores ou equipamentos, que
funcionam tendo por base a energia térmica liberada na queima de um combustível, possuem
rendimento muito baixo, comparado com outros equipamentos em que a conversão ocorre por meio
de outros processos. Um motor elétrico convencional tem rendimento de cerca de 90%. Os motores
de combustão à gasolina têm um rendimento de 22% a 30%, os motores a diesel, de 30% a 38%, à
gás de 32% a 39%.
Isso significa chamar atenção para as tecnologias baseadas na geração de energia térmica: usinas
termelétricas, processos industriais dependentes da queima de combustíveis, motores de combustão,
entre tantos outros. Ainda que não se queira enfrentar verdadeiramente esse impasse, ele existe,
nosso modelo de desenvolvimento está fundamentado, em grande parte, em processos de queima de
combustíveis e liberação de energia térmica, energia degradada, não totalmente recuperável na
forma de trabalho útil.
A tecnologia dos motores de combustão (gasolina, álcool e diesel) é intensivamente utilizada nos
sistemas de transporte. Apenas 30% da energia térmica gerada na combustão da gasolina é
aproveitada para movimentar rodas e eixos em um automóvel, o restante (70%!!), é rejeitado para o
sistema de refrigeração e para a vizinhança do motor.
Para tornar mais complexa essa situação o deslocamento nos centros urbanos é feito especialmente
por automóveis particulares transportando, em média, uma ou duas pessoas por veículo. Em Belo
Horizonte, circulam aproximadamente 1.350.000 veículos. Desse montante, aproximadamente
950.000 são automóveis particulares (70%)8.
Já fizemos cálculos e mostramos que se compararmos a energia consumida por pessoa por
quilômetro rodado, no deslocamento de um automóvel particular com o de um ônibus, a relação é,
pelo menos, três vezes maior para o automóvel particular.
No caso dos combustíveis fósseis, outra preocupação se refere à liberação de dióxido de carbono e
outros gases poluentes para a atmosfera. Se compararmos a quantidade de CO2 emitida para
atmosfera no transporte feito por automóveis ou por ônibus nas mesmas condições, considerando
que carro e ônibus consumiriam gasolina, a relação é 5 vezes mais emissão para o automóvel
particular. Ao longo de um ano, essa proporção faz uma grande diferença.
O que leva a esse modelo de mobilidade urbana fundamentado especialmente no automóvel
particular, se ele gasta mais energia, é mais poluente e leva, no limite, à imobilidade?
Essa reflexão inicial sobre a Segunda Lei da Termodinâmica nos leva a discutir criticamente a
utilização de tecnologias cuja fonte primária é a energia térmica liberada na combustão. É
importante questionarmos os modelos de sistema de transporte e de desenvolvimento atualmente
vigentes? Há alternativas? Podemos participar de alguma forma de modo a influenciar esses
processos? A Segunda Lei da Termodinâmica e suas implicações nos cobram um posicionamento!
8 Dados de 2011.
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Produção de um vídeo sobre degradação da energia, transporte coletivo e mobilidade urbana
Retomar a dinâmica do curso apresentada no primeiro dia de aula e destacar o caminho percorrido
até então.
O objeto da tecnologia estudado: Motor de combustão interna.
Fizemos uma primeira aproximação discutindo, por meio de textos e
animações, a estrutura e funcionamento do motor de combustão, de 4
tempos. Realizamos uma pesquisa sobre o baixo rendimento dos
motores de combustão interna.
Dessa contextualização inicial, partimos para o estudo da
Termodinâmica com um enfoque histórico. Aprendemos que os
conceitos e leis da Termodinâmica se desenvolveram paralelamente
à invenção e à evolução tecnológica da máquina térmica, ocorrendo
trocas frequentes entre cientistas, que buscavam compreender os
fenômenos térmicos, e engenheiros, interessados na construção de
máquinas cada vez mais eficientes. Seguindo essa linha histórica
aprendemos também que a energia se conserva (Primeira Lei da
Termodinâmica), mas sua degradação é inevitável (Segunda Lei da
Termodinâmica).
Será, justamente, com base na segunda lei, que vamos abordar as
implicações sociais do uso da tecnologia do motor de combustão
interna.
Como isso será feito?
Por meio de um blog: ‘Ciência Cidadã’
(www.cienciacidadacefetmg.blogspot.com) e da produção de um
vídeo sobre o tema ‘Degradação da energia, transporte coletivo e
mobilidade urbana’.
O blog tem o objetivo de subsidiar escolhas relacionadas ao conteúdo do vídeo, cuja duração será
definida pela turma, juntamente com o professor. O objetivo do vídeo é retratar o problema da
mobilidade urbana, tendo como ponto de partida a realidade da degradação da energia. Ao retratar o
problema, apontar caminhos de participação coletiva para a superação do problema da mobilidade
urbana em nossa cidade.
O que farão os estudantes?
Constituir grupos de 3 a 4 participantes.
Interagir com as informações, questões e postagens de professor e estudantes
disponibilizadas no blog.
Utilizar o material do blog como referência para elaborar o roteiro do vídeo.
Gravar o vídeo, de acordo com o roteiro elaborado.
Participar da mostra de vídeos em data combinada pelo professor com o conjunto da turma.
OBJETO DA TECNOLOGIA
PRIMEIRA
APROXIMAÇÃO SOBRE A
ESTRUTURA E
FUNCIONAMENTO DO
OBJETO DESTACADO
CONCEITOS, MODELOS,
LEIS E TEORIAS A
PARTIR DE ASPECTOS DA
ESTRUTURA E
FUNCIONAMENTO DO
OBJETO DESTACADO
IMPLICAÇÕES SOCIAIS
DOS USOS DA
TECNOLOGIA ESTUDADA
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15. Alfabetização Científica para alunos do Ensino Médio
Rosiane Resende Leite
Professora de Biologia da Coordenação de Ciências
Campus I – CEFET-MG
15.1. Resumo
Com o objetivo de iniciar o processo de Alfabetização Científica (AC) dos alunos do Ensino Médio,
formulei uma atividade que levasse os alunos a discutirem problemas que afetam o homem na
atualidade. Portanto, este documento trata de um relato de experiência, cujo objetivo é descrever a
atividade desenvolvida durante o ano letivo de 2012 com alunos do primeiro ano do Ensino Médio
de uma escola pública de Minas Gerais que os levou a entender, refletir, discutir e assumir posições
a respeito do tema escolhido para a pesquisa a ser desenvolvida por eles. A atividade aplicada
necessitou de quatro bimestres para o seu desenvolvimento. A metodologia utilizada foi pensada de
forma a envolver a participação ativa dos alunos, e foi adaptada para a sala de aula a partir de um
redimensionamento dos projetos de iniciação científica que são desenvolvidos paralelamente com
apenas poucos alunos na instituição. Ao final, foi realizada uma análise da experiência, a
participação dos alunos em relação à prática pedagógica adotada. Verificou-se que a experiência foi
muito bem sucedida, necessitando de alguns ajustes, mas é perfeitamente aplicável pelos
professores do Ensino Médio, e diria até para o Ensino Fundamental, não se restringindo à Biologia,
podendo ser utilizada em qualquer área do conhecimento.
A experiência foi orientada pelo objetivo de capacitar os educandos a fazerem uso de conceitos e
habilidades aprendidos no contexto de uma educação científica, na compreensão crítica de sua
realidade. Esse objetivo geral se desdobra em outros, mais específicos:
Desmitificar as ideias preconcebidas que se tem do cientista e da ciência;
Proporcionar aos alunos uma maior interferência e interação com a realidade;
Levar os alunos a: entender, refletir, discutir e assumir posições a respeito do tema escolhido
para pesquisa a ser desenvolvida.
Foram desenvolvidos os seguintes conteúdos no desenrolar da experiência: introdução à
metodologia científica; métodos de pesquisa; diário de bordo; plano de pesquisa; pesquisa
bibliográfica; levantamento de dados; análise dos resultados; conclusões de pesquisa; relatório de
pesquisa; avaliação; ética e segurança; elaboração de pôster; comunicação oral e corporal.
A análise dos resultados aponta que esta prática educativa apresentou múltiplas possibilidades de
aprendizagem para os educandos, tais como: confronto entre o conteúdo estudado e os contextos da
vida dos alunos (múltiplas observações), desenvolvimento de habilidades como a comunicação oral,
interpretação de dados, gráficos e tabelas. Os estudantes, ao final, conseguiram entender as
limitações metodológicas, geraram suas próprias questões, observaram e avaliaram variáveis.
Enfim, os alunos passaram a ter um conhecimento mais apropriado sobre práticas científicas e os
processos que estão envolvidos na construção de teorias científicas.
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Referências bibliográficas
DRIVER, R., H. Asoko, et al. Construindo conhecimento científico na sala de aula. Revista
Química Nova na Escola, 1(9). 31-40, 1999.
SANTOS, W. L. P.; MORTIMER, E. F. Uma análise de pressupostos teóricos da abordagem CTS
(Ciência, Tecnologia e Sociedade) no contexto da educação brasileira. Ensaio – Pesquisa em
Educação em Ciências. Belo Horizonte - MG, v.2, n.2, p. 01 – 23, 2002.
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16. O diálogo continua...
Esperamos ter cumprido o objetivo de aproximar nossas práticas educativas e estabelecer as
condições iniciais para a elaboração e o desenvolvimento conjunto de projetos de ensino e de
pesquisa. Acreditamos que nossa atuação docente é fonte rica de objetos, problemas e temas
geradores desses projetos.
A Coordenação de Ciências, o LACTEA e o GEMATEC se constituem em espaços da interlocução
entre os professores do CEFET-MG e os das demais Redes Públicas de Ensino, iniciada com as
oficinas e relatos de experiências.
Essa interlocução se consolidará e será base para a melhoria do ensino que realizamos, assim como
oportunidade de desenvolvimento profissional, na medida em que, referenciados em nossas práticas,
sejamos capazes de manter os muitos diálogos concretizados nessa aproximação inicial.
Portanto, o diálogo continua! E que ele frutifique em projetos e na superação do isolamento, muitas
vezes, característico e determinante dos limites de nossa atuação docente!
Almir Gonçalves Vieira
Coordenador da Área de Ciências
Campus I – CEFET-MG
Ronaldo Marchezini
Coordenador do LACTEA (Laboratório Aberto de Ciência, Tecnologia, Educação e Arte)
Campus II – CEFET-MG
Alexandre da Silva Ferry
Coordenador do GEMATEC (Grupo de Estudos em Modelos, Analogias na Tecnologia, Educação e
Ciência)
Campus VI – CEFET-MG