Esse capítulo conta com o relato da aplicação da UEPS construída, baseada nas informações contidas no diário de campo que contém anotações detalhadas das aulas ministradas, com foco em evidências de aprendizagem significativa.
• Semana 1: Aula 01/02 - Organizador prévio (11/09/2018)
As atividades iniciais foram preparadas para servir como organizador prévio aos estudantes na tentativa de gerar uma predisposição em aprender. Segundo Moreira (2008):
Organizadores prévios são materiais introdutórios apresentados antes do material de aprendizagem em si. Contrariamente a sumários que são, de um modo geral, apresentados ao mesmo nível de abstração, generalidade e abrangência, simplesmente destacando certos aspectos do assunto, organizadores são apresentados em um nível mais alto de abstração, generalidade e inclusividade (MOREIRA, 2008, pg.2).
Primeiramente os estudantes foram informados que a turma havia sido selecionada para a aplicação da estratégia didática elaborada no programa de Mestrado Profissional de Ensino de Física na Universidade Federal de Santa Catarina, campus Araranguá, e que a participação deles durante as aulas, com inferências e sugestões, é extremamente importante para melhorias na estratégia. Logo após, os estudantes foram distribuídos em duplas e receberam os roteiros das atividades experimentais 1 (eletroímã) e 2 (motor homopolar). Com o mínimo de explicação possível por parte do professor, todos os materiais necessários para a confecção dos experimentos foram disponibilizados em uma mesa de fácil acesso a todos os estudantes.
Cada material utilizado no experimento funciona como um signo mental, que por sua vez, são uma forma de interpretação visual do mundo. Tais materiais trazem
significados diferentes para cada indivíduo. Estes significados são influenciados por suas vivências, como aponta Moreira (2011)
Existem três tipos de signos: indicadores são aqueles que têm uma relação de causa e efeito com aquilo que significam (fumaça, por exemplo, significa fogo por que é causada pelo fogo); icônicos são os que são imagens ou desenhos daquilo que significam; simbólicos são os que têm uma relação abstrata com o que significam. As palavras, por exemplo, são signos (simbólicos) linguísticos; os números são signos (também simbólicos) matemáticos. A língua, falada ou escrita, e a matemática são sistemas de signos (MOREIRA, 2011, pg.31).
Antes de iniciar os procedimentos, os estudantes foram alertados sobre os perigos ao se manusear super ímãs (ímãs de neodímio) que, mesmo quando pequenos, são bastante fortes. Enquanto eram avisados, os estudantes ficaram muito interessados pelos ímãs, querendo saber onde se pode comprar e seus valores.
Ao iniciar a atividade, os estudantes começaram a coletar os materiais necessários rapidamente, demonstrando uma grande empolgação para começar a montar os experimentos e curiosidade para ver o efeito produzido.
Neste momento o auxílio ficou por parte de mostrar qual o fio correto para fazer cada experimento. Quando os estudantes faziam perguntas relacionadas a montagem dos experimentos, estes eram orientados a reler os roteiros e tentar interpretar as informações disponibilizadas, evitando entregar respostas prontas para os estudantes e incentivando a investigação. Os estudantes também foram auxiliados com o uso de alicates para descascar as pontas dos fios da melhor maneira possível visando evitar acidentes.
O roteiro de cada atividade experimental contava com uma, ou duas perguntas para estimular a reflexão dos estudantes sobre os efeitos observáveis nos experimentos. Os estudantes foram orientados a responder as perguntas da melhor maneira possível, não existindo resposta errada, utilizando o que eles acreditavam acontecer. Como já citado na metodologia, a intenção destas questões para refletir é de levantar possíveis concepções alternativas e os conhecimentos prévios dos estudantes sobre o tema proposto.
Uma das questões contidas no roteiro da atividade experimental 1 (eletroímã) perguntava porque o fio esquenta, alguns estudantes queriam responder essa pergunta mesmo antes de ter percebido o fenômeno. Neste momento, os estudantes foram orientados a refazer o experimento observando por um período maior de tempo, deste modo conseguindo perceber o aquecimento do fio e buscando uma solução para este problema. Sobre o mesmo tópico, um estudante perguntou se deixasse o fio ligado na pilha por muito tempo ele derreteria. Ficou evidente a curiosidade causada por esta atividade experimental, demonstrando que o uso de experimentos em sala de aula auxilia na apropriação dos conhecimentos e facilita a contextualização dos conceitos, assim como aponta Séré (2003):
Figura 9 - Estudantes realizando a atividade experimental 1 (eletroímã).
Graças às atividades experimentais, o aluno é incitado a não permanecer no mundo dos conceitos e no mundo das linguagens , tendo a oportunidade de relacionar esses dois mundos com o mundo empírico. Compreende-se, então, como as atividades experimentais são enriquecedoras para o aluno, uma vez que elas dão um verdadeiro sentido ao mundo abstrato e formal das linguagens. Elas permitem o controle do meio ambiente, a autonomia face aos objetos técnicos, ensinam as técnicas de investigação, possibilitam um olhar crítico sobre os resultados. Assim, o aluno é preparado para poder tomar decisões na investigação e na discussão dos resultados. O aluno só conseguirá questionar o mundo, manipular os modelos e desenvolver os métodos se ele mesmo entrar nessa dinâmica de decisão, de escolha, de inter-relação entre a teoria e o experimento (SÉRÉ, 2003, pg. 39).
Ao começar a fazer a atividade experimental 2 (motor homopolar), a maior dificuldade encontrada pelos estudantes foi ao confeccionar a espira com o fio. Esta foi a etapa mais demorada da aula.
Os estudantes foram incentivados a escrever suas dificuldades junto com as respostas das questões nos roteiros de experimentos. Durante a realização dos
Figura 10 - Estudantes confeccionando espiras com um fio rígido.
experimentos os estudantes novamente demonstraram muita curiosidade e interesse ao fazer uma infinidade de perguntas, tais como: se repetir o procedimento utilizando um número maior de ímãs a espira giraria mais rápido, prontamente o estudante foi incentivado a testar sua teoria; se tinha como usar essa energia da espira girando para converter em outro tipo de energia, como se fosse uma máquina de movimento perpétuo, logo o professor apresentou uma reflexão ao estudante perguntando de onde vem essa energia da espira girando e se essa energia não acabaria; esta dúvida levou a mais questionamentos, um estudante indagou se a espira ficaria girando infinitamente ou até acabar a energia da pilha, e ainda se a pilha estiver “fraca” teria alguma diferença na rotação. Neste momento a dupla recebeu uma pilha nova para poder testar a teoria.
Figura 11 - Estudantes realizando a atividade experimental 2 (motor homopolar).
Foi claramente perceptível o interesse dos estudantes pelos experimentos, demonstrando motivação e empolgação. Um dos estudantes fez uma publicação no modo histórias da rede social instagram com um pequeno vídeo de seu experimento marcando o professor, tal ação pode apresentar indícios do aumento na predisposição em aprender dos estudantes, um dos principais objetivos desse estudo e como apontado por Moreira (2011) esta predisposição é um dos principais fatores que contribuem para que a aprendizagem se torne significativa.
Figura 12 - Publicação no modo histórias da rede social Instagram realizada
por estudante.
Fonte: Rede social Instagram.
Faltando cerca de 15-20 minutos para acabar a aula, foi exibido aos estudantes o vídeo da reportagem “Brasil terá linha de montagem de caminhões leves elétricos” veiculado no Jornal Nacional na emissora de TV Rede Globo <disponível em https://globoplay.globo.com/v/6898393/ acessado em 26/07/2018>.
Logo após os estudantes foram indagados sobre quais conceitos de Física conhecidos por eles podem ser associados ao funcionamento de veículos elétricos.
As respostas foram anotadas no quadro para a retomada de discussão na próxima aula.
Figura 13 - Quadro de conceitos de Física citados pelos estudantes.
Fonte: Produzido pelo autor.
Veículo elétrico Energia elétrica; Motor elétrico; Receptor de energia; Freio regenerativo; Eletromagnetismo; Resistores; Conversão de energia.
• Semana 2: Aula 03/04 - Situações-problema iniciais (25/09/2018)
A atividade foi iniciada com a aplicação do pré-teste verificador. Para isto, o professor explicou para os estudantes o que era o pré-teste e qual era a intenção deste, sempre frisando que eles deveriam escrever o máximo que conseguissem sobre cada pergunta e serem totalmente sinceros nas respostas, pois o que se buscava não era a resposta certa, mas sim o que eles realmente acreditavam. A função deste pré-teste foi de fazer um levantamento dos conhecimentos prévios e das concepções alternativas que os estudantes possuíam para poder planejar as aulas de forma a transformar estas concepções alternativas em conhecimentos mais
cientificamente aceitos, esta análise de concepções dos estudantes tem papel de vital importância na busca de uma aprendizagem de fato significativa, pois para que os novos conceitos tenham significado eles precisam estar ancorados nos conceitos subsunçores já existentes na estrutura cognitiva do aprendiz. (MOREIRA, 2011)
O pré-teste foi composto de 4 perguntas bastante abrangentes: 1) O que você sabe sobre corrente elétrica?; 2) O que você sabe sobre o funcionamento de veículos elétricos?; 3) Você conhece alguma relação entre eletricidade e magnetismo? Justifique.; e 4) O que você pode dizer sobre as tomadas de sua casa?
Como o pré-teste fazia menção a veículos elétricos, assunto usado como tema gerador durante as aulas, os estudantes fizeram diversas perguntas relacionadas ao tema, como: i) quanto custa um carro elétrico? ii) quanto tempo duram as baterias? iii) ele é realmente ecológico? Um dos estudantes citou que viu em uma reportagem na internet que a montadora Tesla havia mandado um carro pro espaço tocando músicas do David Bowie pra fazer uma campanha publicitária. Estas perguntas e comentários dos estudantes acabaram antecipando alguns tópicos que seriam investigados na sequência, porém o professor procurou não findar nenhuma discussão para que a próxima atividade continuasse bastante rica.
Figura 14 - Estudantes respondendo ao pré-teste.
Durante a aplicação do pré-teste o professor explicou aos estudantes que as respostas seriam analisadas e utilizadas no planejamento das próximas aulas, para que consigam responder suas dúvidas e melhorar os conceitos que eles já possuíam. Para facilitar que a aprendizagem se torne significativa, Moreira (2012) cita uma recomendação de Ausubel, um princípio chamado de consolidação.
A consolidação tem a ver com o domínio de conhecimentos prévios antes da introdução de novos conhecimentos. É uma consequência imediata da teoria: se o conhecimento prévio é a variável que mais influencia a aquisição significativa de novos conhecimentos, nada mais natural que insistir no domínio do conhecimento prévio antes de apresentar novos conhecimentos (MOREIRA, 2012, pg.21).
Os estudantes dedicaram uma aula inteira para refletir e responder o pré- teste, sobrando pouco tempo para o desenvolvimento das próximas atividades planejadas para o encontro. Quando os estudantes finalizaram os pré-testes, as situações-problema iniciais começaram a ser discutidas para poder resgatar os conceitos, relacionados ao funcionamento dos veículos elétricos, listados pelos estudantes no encontro anterior. Esta atividade foi idealizada e desenvolvida como uma conversa com os estudantes, sem findar nenhum tema ou conceito, visto que as aulas seriam planejadas para responder as dúvidas e concepções alternativas dos estudantes, usando quatro questões pré-determinadas para orientar a discussão. Tais perguntas são geradoras de situações-problema iniciais, onde Moreira (2011) afirma que “são as situações que dão sentido aos novos conhecimentos”. (MOREIRA, 2011, pg. 4) Seguem as perguntas e a discussão proporcionada por cada uma delas:
a) O que você já sabe sobre veículos elétricos?
A maioria dos comentários dos estudantes foram na perspectiva desses veículos serem menos poluentes que os convencionais movidos a combustão, visto que usa uma fonte de combustível, considerada por eles, mais “limpa” e sustentável.
Para instigar o debate, eles foram questionados se os veículos elétricos realmente são sustentáveis. Alguns estudantes comentaram acreditar que nem sempre estes veículos eram de fato mais sustentáveis, alegando que eles podem utilizar energia de uma fonte ainda mais poluente do que o petróleo. Um dos estudantes comentou ainda que se a energia utilizada para carregar o veículo for produzida por painéis solares seria muito mais “limpo”.
Para mediar e trazer novas reflexões os estudantes foram questionados sobre a origem da energia usada por eles. A maior parte dos estudantes respondeu que era proveniente da queima do carvão, extraído na região de Criciúma (cidade vizinha a Araranguá e conhecida pela exploração carbonífera). Os estudantes tinham conhecimento que a energia elétrica consumida na cidade de Araranguá é proveniente de várias fontes e que uma parte é produzida em uma usina termelétrica localizada na cidade de Capivari de Baixo, próxima a cidade de Tubarão.
Os estudantes ainda foram questionados sobre quais outros atrativos possuíam os veículos elétricos além de ser “sustentável”. Os estudantes citaram dois outros pontos que acreditavam ser atrativos desse tipo de veículo: i) autonomia e ii) durabilidade, acreditando que os veículos elétricos precisam de menos manutenção e isso o torna mais durável e sua manutenção mais barata do que de um veículo comum movido a combustão.
Neste momento, os estudantes comentaram que boa parte do valor de um veículo elétrico está nas baterias e elas possuem um tempo de vida útil. Fazendo uma ligação com a aula anterior, os estudantes foram lembrados do vídeo assistido que falava sobre a produção de caminhões elétricos no Brasil e, segundo a reportagem, a manutenção desses caminhões é cerca de 20 a 30% mais econômica que os caminhões a combustão, porém não se sabe se eles levaram em consideração o valor da troca das baterias.
Evidentemente depois da discussão da pergunta anterior, todos os estudantes responderam prontamente que o combustível é a eletricidade e que a forma de abastecimento é sendo carregado eletricamente. Porém sem falar nada a respeito de como eles eram carregados, assim eles foram indagados se poderia carregar um veículo elétrico na tomada de casa. Um dos estudantes respondeu que sim, citando que um amigo possui uma motocicleta elétrica e quando precisa carregar, apoia a moto com o tripé central e encaixa um aparelho em um suporte que tem na moto e carregada usando qualquer tomada residencial. Outro estudante falou que existe um conversor que é usado para que seja possível conectar um veículo elétrico em tomadas residenciais. Uma resposta complementou o debate dizendo que existem pontos para carregamento espalhados por algumas cidades. Deste modo a discussão foi conduzida informando os estudantes que vários carros elétricos mais recentes já incluem um adaptador/conversor para carregamento usando uma tomada convencional, porém ao carregar em uma tomada de casa o tempo de carregamento é bastante longo, na maioria dos casos durando de 8-12h. Mas, nos pontos de carregamento rápido localizados em locais estratégicos como shoppings e redes de fast food os carros conseguem ser carregados em períodos bem menores, contudo esta tecnologia se restringe às grandes cidades.
c) Qual a diferença entre veículos elétricos e híbridos?
A maior parte dos estudantes concordou que como veículos flex, que usam etanol e gasolina por exemplo, um híbrido usa eletricidade e outro combustível. Um dos estudante contribuiu comentando que: “eu acompanho alguns canais de carros na internet, e tem algumas marcas tipo a Porsche que está tentando diversificar com carros híbridos, porque tem receio e preferem esperar os carros elétricos serem bem aceitos e entrar na moda. O veículo elétrico tem tração integral que entrega um torque imediato e tem uma montagem simples que usa poucos componentes. No lugar do freio, a desaceleração do carro é usada para produzir energia.”
d) Porque escolher um veículo elétrico?
Algumas características foram elencadas, tais como: i) ser amigo da natureza; ii) alguns países dão incentivos para ter carros elétricos; iii) o torque do carro é entregue imediatamente, oposto aos carros a combustão que precisam de rotações específicas para entregar o torque máximo do motor. iv) ruídos, o motor não faz nenhum barulho, nas palavras de um estudante “chega a ser estranho”. Um aspecto levantado por um estudante como uma desvantagem é que esses carros são muito caros, a maioria custa mais de 200 mil reais e parecem um “minicarro”.
Esta foi a discussão inicial que tinha a intenção de aguçar a curiosidade dos estudantes e colher informações para a preparação das próximas aulas respeitando a organização sequencial ao considerar os conceitos subsunçores presentes na estrutura cognitiva deles.
Neste momento um estudante fez um elogio ao pré-teste aplicado na semana anterior citando que achou “criativo”. Este comentário do estudante demonstra que a curiosidade foi de fato aguçada, neste sentido, é possível perceber evidências de que o organizador prévio cumpriu seu papel de motivar os estudantes como aconselhado por Moreira (2011).
• Semana 3: Aula 05/06 - Situações-problema iniciais (08/10/2018)
A turma participante do estudo recebeu dois novos estudantes transferidos do turno noturno. Estes estudantes foram informados sobre o projeto que estava sendo aplicado e que eles também fariam parte. Os estudantes receberam o texto 1: Magnetismo e Eletricidade, tendo cerca de 30 minutos para fazer sua leitura, sendo orientados a cumprir a tarefa com o máximo de atenção possível e grifar o que achar importante. Ao terminar a leitura os estudantes foram organizados em grupos (3 trios e 1 dupla) para a próxima etapa da atividade, seguindo a orientação por Moreira
(2011) ao realizar atividades colaborativas no decorrer da UEPS. De acordo com Moreira, essas atividades são caracterizadas como,
[...]resolução de tarefas (problemas, mapas conceituais, construção de um modelo, realização de uma experiência de laboratório, etc.) em pequenos grupos (dois a quatro participantes), com participação de todos integrantes e apresentação, ao grande grupo, do resultado, do produto, obtido; esse resultado deve ser alcançado como um consenso do pequeno grupo a ser apreciado criticamente pelo grande grupo (MOREIRA, 2011a, pg.8).
O vídeo “Tudo sobre MAPAS MENTAIS | Seja Um Estudante Melhor” <disponível em https://youtu.be/ODkXi59EZKs acessado em 08/10/2018> foi exibido para apresentar de forma rápida o que é um mapa mental e algumas estratégias básicas para sua construção. Na sequência, os estudantes foram instruídos a construir um mapa mental sobre o texto que acabaram de ler, contando com aproximadamente 30 minutos para confeccionar seus mapas mentais, trabalhando em grupos.
Figura 15 - Estudantes elaborando mapas mentais.
Como este foi o primeiro contato dos estudantes com mapas mentais, eles tiveram bastante dificuldade para iniciar a atividade, contando com muita discussão sobre o texto antes de começar a esquematizar a atividade proposta. Este fato ocasionou que, ao final do tempo proposto, alguns grupos tiveram mapas pouco desenvolvidos, comparado aos demais, pelo fato do grupo não administrar bem o tempo proposto ao demorar para começar a construir o mapa e a dificuldade em começar por ser a primeira vez ao utilizar esta estratégia pedagógica. Faltando cerca de 15 minutos para encerrar a aula, as propostas de mapas mentais foram recolhidas e logo em seguida distribuídas para grupos distintos analisarem os mapas dos colegas e sugerirem mudanças e melhorias. Após a análise dos estudantes, os mapas retornaram para seus autores para que fossem editados e que uma versão final do mapa fosse entregue na próxima aula.
Figura 16 - Primeira versão dos mapas mentais.
• Semana 4: Aula 07/08 - Aprofundando conhecimentos (16/10/2018)
Antes do início da aula, os estudantes entregaram as versões finais dos mapas mentais que começaram a elaborar na aula anterior, tendo uma semana para finalizá-los.
Essa aula iniciou a introdução formal dos conceitos envolvidos no funcionamento dos motores elétricos. Para introduzir a aula, o vídeo “A história da Eletricidade - Tecmundo” <disponível em https://youtu.be/6w7Z-pyiDFo acessado em 28/07/2018> foi exibido aos estudantes.
Figura 17 - Versão finalizada dos mapas mentais.
Para introduzir o conceito de Potencial Elétrico, primeiramente foi realizada uma revisão do conceito de conservação de energia mecânica, usando exemplos cotidianos e uma simulação computacional chamada “energia na pista de skate” <disponível em https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/energy-skate-park-basics
acessado em 23/10/2018>
Posteriormente o conceito de Potencial Elétrico foi trabalho de forma expositiva com o auxílio de apresentação de slides em um projetor.
• Semana 5: Aula 09/10 - Aprofundando conhecimentos (23/10/2018)
Visando fomentar a diferenciação progressiva e a reconciliação integradora, esta semana a aula iniciou com uma breve revisão da aula passada e posteriormente o conceito de corrente elétrica foi trabalho de forma expositiva com o