O objetivo principal da metodologia deste trabalho era de transformar o aluno em sujeito ativo do seu processo de aprendizagem, ou seja, sendo capaz de construir seu próprio conhecimento.
Com este trabalho, foi constatado que a realização de demonstrações investigativas é eficaz no ensino de Física. Foi possível observar isso ao analisar o desempenho dos alunos, quando eles se sentiram motivados ao tentarem arriscar respostas ao problema proposto e em seguida comprová-los. O ensino investigativo, ao longo deste estudo, se mostrou como uma ferramenta importante no processo de ensino-aprendizagem, promovendo a aquisição de habilidades fundamentais para que o aluno aprenda diversos assuntos.
Os dados do trabalho apresentaram os diversos benefícios da metodologia de investigação na aprendizagem dos alunos, no entanto, devemos reconhecer que propor novas metodologias de ensino é sempre um desafio. Com efeito, Balacó (2017) diz que trata-se de uma ação de extrema complexidade, pois traz a necessidade de revisão e crítica do trabalho docente.
O uso de aulas teóricas e expositivas é necessário, e, o ensino por investigação, surge como uma ferramenta que permite que os alunos tenham contato com novas descobertas e diferentes olhares sobre um mesmo assunto. Portanto, a metodologia do ensino por investigação vem para abrir novos caminhos da educação, construindo alunos críticos, pensantes e autônomos.
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APÊNDICE A – PLANO DE AULA Aula - O calor e sua propagação
Objetivos
Compreender como o calor se propaga nos meios materiais, principalmente nosfluídos;
Analisar e identificar a propagação do calor porconvecção.
Tipo de atividade investigativa: Demonstração Investigativa. Material
Uma folha de papel ofício A4 porequipe;
Kit experimental para a demonstração doprofessor.
Introdução
Nesta aula, será feita uma investigação sobre a convecção térmica por meio da diferença de densidade de um fluido quando a sua temperatura é modificada. Tal abordagem deve se desenvolver através de questionamentos promovidos pelo professor e a demonstração de um experimento de baixo custo.
Fundamentação teórica
Temperatura e calor
Temperatura é a grandeza que caracteriza o estado térmico de um sistema.
Há um grande equívoco das pessoas ao avaliarem o estado térmico de um corpo apenas pela sensação de quente ou frio que sentem ao tocá-lo. O erro existe pelo fato de que as sensações de quente ou frio são muito individuais e subjetivas, pois vão depender do indivíduo e das condições a que ele estásujeito.
Para se avaliar fisicamente o conceito de “quente” ou “frio”, é necessário entender que a temperatura está diretamente associada a um determinado grau de agitação ou movimentação de partículas de um corpo. Por exemplo, imagine um balão de borracha, fechado, com ar em seu interior. O que acontecerá, caso se esquente o ar contido dentro do balão? O ar é constituído de pequenas partículas que se movimentam em todas as direções. Ao aquecer o ar, as partículas passam a se movimentar com mais velocidade, o que resultará na explosão do balão.
Outro erro é achar que temperatura e calor são conceitos iguais. Como explicado acima, temperatura é a medição do grau de agitação das partículas em seu interior. O calor é a energia térmica (somatório das energias de agitação das partículas de um corpo) em trânsito de um corpo para outro, sendo este provocado por uma diferença de temperaturas.
O calor podese propagar de três maneiras distintas, denominadas:Condução, convecção e irradiação.
A condução térmica consiste no processo de transferência de energia (calor) de molécula à molécula, necessitando de um meio material para se propagar. Já a convecção ocorre apenas em fluídos (líquidos e gases), onde são formadas as correntes de convecção. Estas correntes são formadas por uma diferença de temperatura no fluído, que se movem e ocasionam o transporte de energia e transferência de calor. Essa propriedade tem relação direta com a densidade dos corpos. Por fim, a irradiação se dá pela transmissão de calor através de ondas eletromagnéticas. Essa é a única forma do calor se propagar no vácuo.
Densidade
Densidade é uma relação entre massa e volume. Existe alguma relação direta da densidade com a temperatura e calor? A temperatura influencia no “espaço” necessário para comportar as moléculas e átomos. Ou seja, influencia diretamente no volume. Por exemplo, quando um líquido é aquecido, as moléculas começam a se agitar e a se separar, o que resulta na necessidade de mais espaço. Portanto quanto maior a temperatura, maior o volume, menor adensidade e vice e versa.
Descrição do kit experimental
Materiais (ver Figura 1)
a) Areia (390g); b) Corantealimentício; c) Serragem demadeira; d) Lâmpada halógena105
W; Fio com interruptor e com plugue de tomada (2m);Bocal para lâmpada; e) Papel alumínio (30 cm de comprimento x 9cm delargura); f) Lata de alumínio (473ml); g) 50 mL deálcool etílico 99,5; h) 300 mL de óleo desoja; i) 50 mL deágua; j) Frascoconta-gotas;
k) Frasco de vidro com tampa (250 mL); l) Garrafa PET (2L); m) Fitaisolante; n) Fitacrepe; o) Estilete; p) Canudo. Figura 1: Materiais necessários para a demonstração.
Produção do kit experimental
Montagem do suporte
1. Marque com uma caneta a altura da lata na garrafa PET, como mostra a figura2 Figura 2: Garrafa PET marcada na altura da lata.
2. Com o auxílio do estilete, corte a área demarcada na garrafa, como mostra a figura3.
Figura 3: Garrafa PET cortada.
3. Corte a parte superior da lata com um estilete, como mostra a figura4. Figura 4: Lata de alumínio cortada.
4. Com o auxílio do estilete, faça um furo circular com 4 cm de diâmetro na base da garrafa e da lata por onde irão passar os fios, como mostra a figura 5.
Figura 5: Furos feitos para a passagem dos fios.
5. Com o auxílio do estilete, descasque as pontas dos fios do bocal, como mostra a figura6.
Figura 6: Fios do bocal descascados.
6. Encaixe a lâmpada no bocal, os envolva com papel alumínio e cole com fita crepe, como mostra a figura7.
7. Coloque a lata dentro da garrafa, como mostra a figura8. Figura 8: Lata dentro da garrafa.
8. Coloque a lâmpada com o bocal dentro da lata, como mostra a figura9.
Figura 9: Lâmpada e bocal dentro da lata.
9. Passe os fios do bocal pelos furos da lata e da garrafa. Conecte-os, como mostra a figura 10, com o outro fio que será ligado àtomada.
10. Faça os isolamentos dos fios com fita isolante, como mostra a figura11. Figura 11: Isolamento dos fios.
11. Centralize a lâmpada na lata e coloque areia entre a lâmpada e a lata para deixá-la fixa ao centro, como mostra a figura12.
Figura 12: Centralização da lâmpada com areia.
12. Preencha o espaço entre a lata e a garrafa com serragem demadeira, conforme a figura 13, finalizando a montagem dosuporte.
Preparo da mistura
13. Em um copo, coloque cerca de 50 mL água, adicione algumas gotasde corante e misture, conforme a figura14.
Figura 14: Mistura água e corante.
14. Coloque a mistura água e corante em um frasco conta-gotas, conforme a figura15.
Figura 15: Frasco com água colorida.
15. Em outro copo coloque 25 mL de óleo. Em seguida adicione 50 mLde álcool, como a figura 16. Observe a separação dasfases.
(a) (b) (c)
16. Usando o frasco conta-gotas, adicione cuidadosamente a água colorida no álcool,sempremisturandocomocanudosemdeixartocarnoóleo,como mostra a figura 17. Pare de adicionar a água colorida quando todo o óleo subir. Esse processo servirá para identificarquando a densidade da mistura água e álcool fique um pouco maior do que a densidade do óleo.
Figura 17: Óleo sobre a mistura colorida de água e álcool.
17. Coloque o óleo no frasco de vidro até metade de sua altura, como mostra a figura 18(a). Adicione a mistura óleo, álcool e água colorida, conforme a figura 18(b) e depois adicione o óleo até completar o volume total do recipiente e tampe-o ao final, como mostra a figura 18(c). O óleo ficará totalmente na parte superior e a mistura na parte inferior. Assim, estará feita amistura.
Execução do experimento
18. Encaixe a mistura final no suporte, de acordo com a figura19. Figura 19: Mistura final da lâmpada.
19. Conecte o plugue do suporte na tomada e ligue o interruptor. A lâmpada halógena se acenderá e iluminará a mistura. Aguarde cerca de 5 minutos e observe a subida de uma massa fluida colorida ocasionada pelas correntes de convecção. Após alguns segundos, a mesma retornará ao fundo. Esse processo de formação de massas fluidas irá se repetir enquanto a lâmpada estiver acesa. Veja figura20.
Procedimento demonstrativo
O professor deve dividir a sala em no máximo 5 equipes e a equipe deve escolher um membro para fazer o registro da investigação.Uma folha de papel ofício A4 deve ser entregue para a realização de um relatório.
Após a divisão de equipes, o professor deverá explicar que os estudantes devem discutir, formular ideias em seus grupos e ressaltar a importância de fazerem registros em seus relatórios.
O professor deve levar a demonstração para a sala de aula já montada. A montagem não faz parte da aula.O professor deverá explicar as partes que compõe o experimento e após isso, deverá lançar o seguinte questionamento: O que vai acontecer com a parte brilhante? Peça para que as equipes façam registros em seus relatórios.Em seguida, o professor deve realizar a demonstração para a turma. A demonstração deve durar cerca de cinco minutos.
O professor deverá dar um tempo de dez minutos para que as equipes discutam e façam registros em seus relatórios. É importante que nesse período, o professor fique acompanhando as equipes, para se certificar que os alunos estejam de fato realizando a atividade.
Feita a discussão, o professor solicitará que um membro de cada equipe venha expor à sala suas respostas e conclusões. É importante que o professor escute atentamente os alunos sem descartar nenhuma resposta ou colocação.
Para finalizar a aula, o professor, em uma abordagem expositiva deverá fazer um resumo explicativo, utilizando as próprias concepções dos alunos, conduzindo-os para a construção de um conhecimento científico.
APÊNDICE B – QUESTIONÁRIO
EXPERIMENTO LÂMPADA DE LAVA
QUESTIONÁRIO
1. Você se sentiu desafiado ao fazer as previsões? ( ) Sim ( ) Não
2. Você teve curiosidade em saber a resposta?
( ) Sim ( ) Não
3. Você obteve algum conhecimento durante o ato investigativo realizando nesta
aula?( ) Sim ( ) Não
4. O processo investigativo ajudou você a chegar em alguma conclusão sobre o
assunto abordado nesta aula? ( ) Sim ( ) Não
5. O processo investigativo lhe motivou a querer discutir e debater a solução do
problema com seus colegas? ( ) Sim ( ) Não
6. O que você achou mais interessante?
( ) Analisar/ Refletir ( ) Discutir/Opinar ( ) Concluir/ Explicar( ) Observar/ Verificar
7. Durante a exposição das ideias do grupo em sala, você sentiu medo de estar
errado?
( ) Sim ( ) Não
8. Você acha que o trabalho em grupo favoreceu a aprendizagem?
( ) Sim ( ) Não
9. Seria melhor se o experimento fosse individual?
( ) Sim ( ) Não