INTRODUÇÃO À METODOLOGIA CIENTIFICA NO ENSINO MÉDIO COM FOCO NA PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

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1 INTRODUÇÃO À METODOLOGIA CIENTIFICA NO ENSINO MÉDIO COM FOCO NA PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Tiago de Castro Bisaio Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Ciências Integradas do Pontal Ituiutaba- MG Wellison Dutra de Carvalho Instituição de Ensino, Faculdade ou Departamento Cidade - Estado Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Ciências Integradas do Pontal Ituiutaba- MG Carmelita de Morais Expedito carmelitafis@hotmail.com Instituição Cidade Estado Emerson Luiz Gelamo elgelamo@pontal.ufu.br Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Ciências Integradas do Pontal Rua 20, 1600 Ituiutaba- MG Resumo: O presente trabalho corresponde a uma ação do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID), desenvolvido por alunos do curso de Física da Faculdade de Ciências Integradas do Pontal (FACIP) e teve como objetivo utilizar a metodologia científica para investigar e discutir aspectos da produção de energia elétrica e outras questões interdisciplinares relacionadas ao tema com base na montagem de duas maquetes: um mini motor e uma mini usina. Tal atividade foi realizada com alunos de uma escola pública da cidade de Ituiutaba, MG e teve como resultado o aumento de interesse dos alunos pela Física, além de se constituir em uma contribuição significativa para a formação inicial dos licenciandos em Física. Palavras-chave: Primeira Ensino de Física; Metodologia Científica; PIBID

2 1 INTRODUÇÃO Nos dias de hoje a energia é fundamental à vida humana. Podemos dizer que a falta da mesma levaria o ser humano à idade das cavernas. No Brasil, entre as diversas formas de obtenção da energia elétrica, a hidrelétricas é a principal devido aos recursos hídricos do país. Podemos dizer que as usinas hidrelétricas não contribuem com a emissão e aumento dos níveis de gases que geram o efeito estufa, mas geram grandes impactos ambientais e sociais, sem dizer que na época das estiagens passam por dificuldades de abastecimento de água e com isso, precisam recorrer às fontes alternativas, como as das usinas termoelétricas, cujos custos de geração são altos e acabam sendo repassados ao bolso do consumidor. De acordo com o Banco de Informações de Geração (BIG) da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), apenas cerca de 5% da capacidade total instalada de geração de eletricidade utiliza fontes renováveis alternativas, como eólica, biomassa, solar e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs). Os outros 95% correspondem às fontes tradicionais, como grandes e médias usinas hidrelétricas, energia nuclear e termelétrica a gás natural, óleo diesel ou carvão mineral. (ANEEL, 2002). O Brasil dispõe de recursos para exploração da energia eólica, biomassa e fotovoltaica. Para que sejam postas em funcionamento essas fontes de geração de energia são necessários investimentos em pesquisas. Sabemos que no Brasil, em 2000 não havia registro de qualquer usina eólica e em 2010, a geração de energia proveniente desta modalidade era 921 MWh, o que confirma a grande potencialidade do país em relação à este tipo de energia (EBAPE,2012). Considerando que este assunto é de importância fundamental e que deve ser explorado na escola, surgiu a ideia deste trabalho de discutir, explorar e compreender toa a problemática em torno deste assunto com alunos do 2º ano do Ensino Médio de uma escola pública na cidade de Ituiutaba, MG, como uma atividade do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID), no subprojeto de Física da Faculdade de Ciências Integradas do Pontal (FACIP). A importância deste tema também é explícita nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) (BRASIL, 2002), cujas orientações são de fazer com que o aluno desenvolvesse habilidades e competências como leitura e interpretação de textos científicos, bem como a reflexão da realidade ao seu redor, ao contrário do vemos no dia a dia da escola, que tem que priorizado a matemática em detrimento aos conceitos Físicos e sendo assim, os alunos do ensino médio saem da escola acreditando que Física é meramente matemática. Com o objetivo de despertar no aluno o interesse pela disciplina de Física, propomos este trabalho que corresponde a uma série de oficinas, realizadas no horário extra turno, envolvendo a utilização da metodologia científica para explorar aspectos da obtenção de energia elétrica em micro sistemas e expandi-los para sistemas maiores, como as usinas hidrelétricas e eólicas. Utilizamos esta metodologia para aprimorar o método de ensino e aprendizagem. Segundo Santos (1978) e Arruda (2007), a metodologia científica consiste inicialmente na observação de um determinado fenômeno físico, fazendo com que o aluno desperte a curiosidade sobre o assunto. Em seguida, estimula-se o processo de pesquisa sobre o fenômeno observado e a partir daí, a elaboração de hipóteses que tentem explicar tal fenômeno. A partir deste ponto, realiza-se o experimento que envolva as informações obtidas na pesquisa. Finda essa etapa, parte-se para a formulação das leis qualitativas, e em seguida, repete-se novamente esses experimentos sistematizando tais leis, e com elas organizadas pode-se formar uma nova teoria física ou o aperfeiçoamento de uma pré-existente. Por fim, tem-se que verificar experimentalmente essa teoria física, testando a hipótese para outras situações.

3 O dispositivo montado para esta sequência didática foi desenvolvido exclusivamente de modo a se utilizar a metodologia científica para explorar o fenômeno relacionado à geração de energia elétrica e as diversas formas de obtê-la. Para isso, as aulas serão iniciadas a partir de temas relevantes da nossa atualidade, como a análise da situação energética atual, principalmente nos estados de São Paulo e Minas Gerais, e a partir daí, conduzir as discussões no sentido de analisar a fenomenologia envolvida na produção de energia elétrica, explorando os conceitos do eletromagnetismo, como campo magnético e seu fluxo no interior de uma espira metálica. Metodologia O desenvolvimento deste trabalho ocorreu utilizando-se duas ferramentas primordiais que são o cronograma da pesquisa e diário de bordo. O cronograma serve para o acompanhamento das metas estipuladas nas linhas de pesquisa, de acordo com o tempo estabelecido para esta pesquisa. O grupo de alunos fará uma analise dos resultados e se conseguiram chegar a um resultado com base nas metas planejadas no cronograma de pesquisa. O diário de bordo é valido como o registro das atividades realizadas pelo grupo de alunos. Com isso, foi realizado um acompanhamento mais detalhado no qual o aluno ou grupo de alunos expressará sua opinião, bem como a comparação com o seu cotidiano. Outro procedimento importante é a elaboração do relatório experimental, que consiste de uma organização das informações obtidas na pesquisa e no experimento, contendo uma estrutura bem definida como capa, objetivos, resumo, introdução, materiais utilizados, metodologia experimental, resultados e discussões, e finalmente, as conclusões, seguidas das referências bibliográficas, respeitando as normas da ABNT. Para dar um direcionamento melhor a cada uma das etapas sugere-se que ele responda as seguintes perguntas: Quem elaborou a teoria envolvida no experimento, como o fenômeno pode ser explicado com base nesta teoria, onde e quando esta teoria foi elaborada, e o porquê ela foi elaborada, contextualizando historicamente a produção deste conhecimento. Cada um desses itens contidos no relatório foram previamente discutidos e esclarecidos aos alunos, de forma que não haja problemas com os conteúdos abordados em cada etapa do relatório. Outra questão que se discutiu com os alunos está relacionada à importância da propriedade intelectual, no sentido de esclarecê-lo a evitar o plágio, que se trata de cópia de trabalhos já publicados. A primeira parte do trabalho consistiu em construir um mini motor elaborado pelos próprios alunos com materiais de baixo custo como imãs de alto falantes e bobinas de uma bomba d água (Figura 1). Discutiu-se a partir daí, os aspectos da teoria eletromagnética e explorou-se o funcionamento deste.

4 Figura 1. Mini motor construído a partir de ímãs de alto falante e bobinas. A partir da compreensão deste sistema experimental, expandiu-se a reflexão para a produção de energia elétrica, como um processo inverso ao funcionamento do motor e portanto, conduzimos os alunos à montagem de uma mini usina, como a apresentada na figura 2.

5 Figura 2. Imagem da mini usina construída com materiais de baixo custo. Resultados Partindo do princípio que os conceitos do eletromagnetismo, diferentemente dos outros conceitos da Física que podem ser visualizados, correspondem aos conteúdos que os alunos sentem maior dificuldade na sua compreensão. Sendo assim, trabalhando com o aparato experimental, espera-se que os resultados obtidos sejam significativamente positivos no sentido de desmistificar os conteúdos do eletromagnetismo e da eletricidade como um todo. Embora este trabalho encontra-se em fase inicial, podemos constatar que o primeiro passo foi dado e surpreendentemente, houve uma grande correspondência dos alunos com o tema. Até o momento desta escrita, pode-se verificar nas turmas de 2ºs anos do Ensino Médio a grande adesão dos alunos participantes pelo tema abordado. As informações iniciais constituíram o ponto de partida para uma análise dos sistemas de produção de energia elétrica em nosso país, propiciando debates sobre a nossa principal fonte geração de energia, que é a elétrica e sua geração está relacionada principalmente às usinas hidrelétricas. Tal discussão abriu campo também uma abrangência interdisciplinar envolvendo a Geografia (relevos) e à Biologia ( mudanças de paisagens e ecossistemas). Questões sociais também foram abordadas no que se refere à falta de planejamento dos governos no sentido de racionalizar o uso dos

6 recursos hídricos de nosso país, afim de evitar crises de racionamento, como temos visto atualmente na região sudeste, sobretudo nos estados de São Paulo e Minas Gerais. Esta atividade corresponde a uma das ações do PIBID, desenvolvida pelos alunos do curso de Licenciatura em Física da Faculdade de Ciências Integradas do Pontal, da Universidade Federal de Uberlândia, em uma escola pública no Município de Ituiutaba, Minas Gerais. Considerações Durante a execução desta atividade, basicamente experimental, percebemos o grande envolvimento dos alunos nas discussões sobre o tema escolhido. Foi interessante observar os comentários gerais dos alunos no que diz respeito à abrangência do tema quando as reflexões se encaminharam para as áreas de Geografia e Biologia, assuntos até então independentes. Desta forma, entendemos que o PIBID corresponde a uma oportunidade valiosa no sentido de permitir uma melhoria na formação inicial dos licenciandos em Física da Faculdade de Ciências Integradas do Pontal, e consequentemente, na formação dos alunos de uma escola da rede pública no Município de Ituiutaba, Minas Gerais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica. Atlas de Energia Elétrica no Brasil. Disponível em: < Acesso em 26/08/2014. EBAPE. Escola Brasileira de Administração Pública e de Empresas. Inovação e sustentabilidade na produção de energia: o caso do sistema setorial de energia eólica no Brasil. Disponíel em < Acesso em 26/08/2014. BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais + (PCN+) - Ciências da Natureza e suas Tecnologias. Brasília: MEC, SANTOS, D. P. Física: dos experimentos à teoria: 2 grau. São Paulo, IBRASA, ARRUDA, G. S.; OS DESAFIOS PARA A INICIAÇÃO CIENTÍFICA NO ENSINO MÉDIO INTEGRADO AO TÉCNICO. Revista Igapó Disponível em: Acesso em 26/08/2014. INSTRUCTIONS FOR THE PREPARATION AND SUBMISSION OF PAPERS TO BE PUBLISHED IN THE III NATIONAL CONFERENCE ON SCIENCE AND TECHNOLOGY EDUCATION 2012 Abstract: The presente work corresponds to na action of Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID), developed by Physics students of Faculdade de

7 Ciências Integradas do Pontal (FACIP), which aimed to use of scientific methodology to investigate and discuss features of electrial energy prodution and another interdisciplinary related questions based on montage of two models: a mini motor and a mini electrical power point. This activity was performed with students from a public school from Ituiutaba, MG and resulted an increase in interest of sudents for the Physics. Beside that it consisted on a significative contribution to inicial training of Physics students. Key-words: Physics Teaching; Scientific Methodology; PIBID