1. Definição do conteúdo: em função da proximidade entre as disciplinas de física e sistemas prediais (parte elétrica da ementa), o conteúdo abordado na UEPS será o de circuito elétrico, dando ênfase aos elementos que o compõem e as grandezas nele envolvidas, tais como corrente elétrica, tensão elétrica, resistência elétrica e potência elétrica.
2. Identificando os conhecimentos prévios: como forma de identificar os conhecimentos prévios dos alunos sobre o conteúdo, buscando elementos relevantes em suas estruturas cognitivas que favoreçam uma aprendizagem significativa, será aplicado um teste de múltipla escolha, bem como será solicitado, esquematicamente, que os alunos façam a ligação entre uma lâmpada, uma pilha e condutores, de forma a fazerem “acender” a lâmpada. A representação esquemática que será solicitada aos alunos é a mostrada na Figura abaixo. A partir desta, eles devem representar condutores (por linhas), de modo a estabelecerem a forma que consideram satisfatória para a lâmpada “acender”.
3. Situações introdutórias amplas: como forma de inserir a discussão de tópicos relacionados ao circuito elétrico simples, apresentaremos aos alunos o vídeo “curto-circuito elétrico causa incêndio”, disponível no youtube (acessado no dia 15 de março de 2018)
(https://www.youtube.com/watch?v=Tw_0iGhxLtg). A partir do vídeo, uma série de questões
pode ser levantada, das quais podemos citar (i) o que significa um curto circuito em uma
instalação elétrica? (ii) o que são e qual a função dos disjuntores em uma instalação elétrica residencial? (iii) porque a utilização do benjamim (T) causa uma sobrecarga nos fios? (iv) o que significa a expressão sobrecarga? (v) porque aparelhos como ar condicionado, chuveiro e micro-ondas necessitam de uma tomada de uso exclusivo? (vi) o que esses equipamentos têm de diferente dos demais, como televisão e liquidificador, por exemplo? (vii) o que significa a expressão “caiu a chave”? (viii) a fiação elétrica pode ser a mesma instalada em toda a casa, para todos os equipamentos?.
Com a discussão dessas e de outras questões que podem surgir, solicitaremos aos alunos que escolham, em suas casas, cinco eletrodomésticos, anotem suas potências elétricas e
tentem identificar se são ligados em um único disjuntor ou em disjuntores separados. Embora estes dados sejam utilizados adiante, pediremos para irem providenciando, para utilizarmos em momento pertinente. Além dessas informações, os alunos devem anotar as medidas de cada uma das peças de suas casas, o número de tomadas existentes em cada peça, os equipamentos elétricos que funcionam nessas tomadas, bem como o valor dos disjuntores instalados para cada uma das peças. Embora essas informações pareçam demasiado gerais, elas serão úteis para iniciar a discussão sobre o dimensionamento elétrico do projeto que os alunos devem construir.
4. Situações iniciais (diferenciação progressiva): partindo das questões levantadas no passo anterior, abordaremos os conteúdos foco da proposta, considerando o princípio da diferenciação progressiva (AUSUBEL, 2003), o qual destaca que para a aprendizagem ocorrer de forma significativa, é necessário partir dos conhecimentos mais gerais (visão do todo) aos mais inclusivos. Como forma de relacionar (fazer analogias) um circuito elétrico residencial com um circuito de corrente contínua, levaremos para a sala de aula pilhas de diferentes tamanhos, fios condutores e lâmpadas pequenas e pediremos aos alunos (retomando os esquemas que apresentaram nos conhecimentos prévios) que montem um circuito capaz de acender a lâmpada.
A ligação dos fios, muito provavelmente será feita utilizando os dedos, fato este que nos conduzirá a algumas discussões: (i) aqui vocês estão segurando os fios para manter a
lâmpada acesa. Se vocês os soltarem, a lâmpada apaga. Na casa de vocês ou mesmo aqui na instituição, o que vocês fazem para acender uma lâmpada? (ii) Acreditando que os alunos
responderão que acionam um interruptor, perguntaremos qual a função do interruptor? O que
ele provoca nos fios? (iii) Considerando que a lâmpada acende, o que a faz acender, seja no circuito construído por vocês quanto nas suas residências? (iv) Pensando que os alunos
possam responder que o que faz a lâmpada acender é a corrente elétrica ou a tensão elétrica (voltagem), questionaremos o que essas grandezas representam? (v) Para provocá-los no sentido de entender essas grandezas, perguntaremos por que as pilhas têm diferentes
tamanhos? O que existe de diferença entre elas?
Essas questões, relacionadas ao circuito construído pelos alunos de modo a fazer o comparativo com as residências, nos conduz ao estudo de grandezas como corrente elétrica, tensão elétrica, potência elétrica e associação de resistores. Como a proposição do trabalho é interdisciplinar, ficou acordado entre os professores que, enquanto sistemas prediais abordará as simbologias e as normas técnicas das instalações (levantamento de cargas de tomadas, rede
de distribuição, tipos de ligação elétrica, circuitos de distribuição, dispositivos de proteção etc.), solicitando que os alunos, individualmente construam um projeto elétrico residencial, a física dará ênfase aos conceitos de corrente, tensão, resistência e potência elétrica, fazendo o estudo dos geradores, receptores e resistores.
Ao longo das aulas, é propositivo o desenvolvimento de, pelo menos, três encontros estando os dois professores na sala, fazendo convergirem os tópicos estudados. O importante desses encontros é mostrar para os alunos que os conteúdos se complementam e que as normas técnicas representam o dimensionamento das instalações elétricas com fins de evitar acidentes e/ou inconvenientes.
5. Situações mais complexas (integração reconciliadora): buscando promover a reconciliação integradora dos conceitos estudados, será proposto aos alunos que construam, no laboratório do curso de edificações, em grupos de quatro componentes, um circuito elétrico constituído por, pelo menos, uma lâmpada, uma tomada, uma campainha, uma chave hotel e dois interruptores. Essa etapa se dará mediante acompanhamento dos dois professores e constituirá em um instrumento de avaliação de aprendizagem e, ao mesmo tempo, um indicativo de caminhos para o próximo passo da UEPS, que é a construção de um projeto elétrico residencial.
6. Situações mais gerais e inclusivas (diferenciação progressiva): finalizada a atividade de montagem do um circuito elétrico, os alunos serão estimulados a exporem suas percepções sobre o trabalho, maiores dificuldades e medos (sempre surge o medo em se trabalhar com eletricidade, o que não é ruim em função de os alunos precisarem ter cuidado nos passos a serem realizados), bem como sobre os erros cometidos/envolvidos na execução da proposta.
A partir dessa discussão, os alunos serão convidados a apresentarem seus projetos elétricos residenciais, solicitados e orientados pela professora de sistemas prediais ao longo das aulas. Esse projeto, embora inicialmente dê bastante ênfase à parte técnica do curso, também será avaliado pelas duas disciplinas, uma vez que, para sua construção, os alunos devem integrar os conhecimentos destas, que vão desde a noção de circuito fechado para existir corrente elétrica, os interruptores como forma de abrir/fechar o circuito, até a espessura dos fios de acordo com a potência dos equipamentos elétricos.
7. Busca de evidências de aprendizagem significativa: como forma de buscar evidências de aprendizagem significativa, sistematizar e avaliar a UEPS, cada professor irá propor
atividades avaliativas individuais (trabalho ou prova, por exemplo), mas, como na essência o trabalho trata de uma investigação interdisciplinar, uma avaliação conjunta também será realizada e envolve uma simulação disponível no site do Phet18.
A proposta dessa avaliação é que os alunos, em duplas, criem circuitos elétricos com um número x de resistores (oito, por exemplo), em associação mista, calculem valores de corrente e tensão elétrica em cada elemento do circuito. Os procedimentos e operações matemáticas devem ser entregues com a riqueza de detalhes que permitam que identifiquemos o raciocínio que os alunos seguiram.
O interessante desta atividade é que os alunos podem acompanhar o raciocínio e o resultado final com os valores que a simulação fornece. Isso significa que esta avaliação tem a função muito mais formativa do que de nota, uma vez que, caso os valores não coincidam, as duplas podem debater os erros envolvidos nos procedimentos. E esse é o maior objetivo de propormos a atividade em duplas e não individualmente.
Ao invés de definirmos a associação que os alunos devem montar, deixamos livre a eles essa construção e, da mesma forma que na montagem do circuito em laboratório, os alunos devem utilizar alguns elementos obrigatórios, como fonte, interruptor e claro, os resistores. Com isso, buscamos evidências de aprendizagem significativa por meio da captação de significados, compreensão, capacidade de explicar e de aplicar o conhecimento para resolver situações-problema.
Além dessa avaliação, também será proposta uma prova com questões que englobam o conteúdo das duas disciplinas, no sentido de aplicar na parte prática os conceitos teóricos estudados. Essa avaliação será no formato de prova, com questões interdisciplinares, a ser resolvida individualmente, como forma de identificar como cada sujeito internalizou os conceitos.
18https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-