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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LICENCIATURA EM FÍSICA LUCAS RODRIGUES SILVA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA LICENCIATURA EM FÍSICA

LUCAS RODRIGUES SILVA

COMPREENSÃO DE ALUNOS DO ENSINO MÉDIO SOBRE CONCEITOS DE ELETRICIDADE: ENTRE O PROPOSTO E O POSTO

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LUCAS RODRIGUES SILVA

COMPREENSÃO DE ALUNOS DO ENSINO MÉDIO SOBRE CONCEITOS DE ELETRICIDADE: ENTRE O PROPOSTO E O POSTO

Monografia apresentada a Coordenação do Curso de Licenciatura em Física, da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de licenciado em Física.

Orientador Prof. Dr. Valdemarin Coelho

Gomes.

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AGRADECIMENTOS

Como já dizia Albert Einstein: “Se, a princípio, a ideia não é absurda, então não há esperança para ela”. E eu jamais chegaria até aqui. Minha eterna gratidão a todos aqueles que tornaram meu sonho uma realidade. Grato a Deus pelo dom da vida, pelo seu amor infinito, pois sem ele nada sou.

Agradeço aos meus pais, Antônio Luís e Teresinha Rodrigues, meus maiores exemplos. Obrigado por estarem ao meu lado sempre! Porque vocês sempre me apoiaram para que eu não desistisse de caminhar, ainda que em passos lentos, é preciso caminhar para chegar a algum lugar.

Aos meus avós paternos João Gomes e Marieta Silva, que por mais distantes que pudéssemos estar nunca deixaram de depositar confiança e apoio em mim.

Às minhas irmãs Eliane, Lídia e Luciana, pelo incentivo. Nossa convivência diária, eu não seria o mesmo sem vocês ao meu lado. Muito obrigado minhas queridas irmãs por todo amor e carinho, eu amo vocês! E aos meus sobrinhos. Família: vocês são essenciais para a minha vida!

À minha namorada, Sabryna Mayara, por todo amor, carinho e paciência que tem me dedicado, por estar sempre orando por mim, sempre me apoiando nas minhas decisões e também por ser tão compreensiva. Estando sempre ao meu lado, seu apoio foi muito importante para a conclusão desta etapa.

Ao professor Valdemarin Coelho Gomes que, com muita paciência e atenção, dedicou do seu tempo para me orientar neste trabalho, além disso, tanto tem me inspirado para que eu me torne um profissional melhor a cada dia.

Aos funcionários do departamento de física, Paulo, Jailson, Vera, Creuza, Michelle, Raphael, que inúmeras foram às vezes que se dispuseram a me ajudar durante todo este meu percurso acadêmico.

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conduta, caráter e exemplo. Neste curso eu aprendi muito mais que ser um físico, e os senhores são uns dos grandes responsáveis disso.

Aos meus amados amigos Ellainy e Ricardo, e ainda Talytha e Edinho, que me apoiaram desde o início quando tudo ainda era só um sonho, a qual os tenho como uma segunda família.

À minha querida amiga, Lívia Marques que muito me apoiou, mesmo nas horas mais dificultosas, e me mostrou que eu era capaz.

Aos meus amigos Salomon, Diomaique, Hedler, Beatriz Alves, Probo, Wellington, Yuri, Biscoito, Almir, Samuel, Luanh, Pinas, Samantha, Damares, Danny, Bigode, Virgínia K., Dom de Deus, JLC, Charles, Letícia, Tainá, Carlos Henrique, Josa, Sandro, Garrote e Cadu. Essa conquista eu compartilho com vocês com muita alegria, pois fazem também parte dessa vitória!

Ao PIBID (Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência), por me proporcionar a oportunidade de assistir de perto a atuação de um professor, contribuindo diretamente em minha formação acadêmica.

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" O futuro pertence àqueles que acreditam na beleza de seus sonhos”.

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RESUMO

A necessidade de multiplicar metodologias que favoreçam o processo de ensino e aprendizagem na área de Física é um fenômeno crescente, motivando a busca de meios que tornem as propostas educacionais cada vez mais interessantes. Este trabalho, afinado à questão citada, tem como objetivo investigar a compreensão de estudantes do terceiro ano do ensino médio em relação a conceitos de eletricidade. Realizamos, inicialmente, um estudo sobre o Construtivismo, apontando esta corrente teórica como o fundamento para o ensino de Física nos Parâmetros Curriculares Nacionais para o ensino médio. Em seguida, realizamos um trabalho de campo, para a coleta de dados, utilizando um questionário, aplicado a um grupo de cinquenta e seis alunos. Uma vez coletados os dados, realizamos nossa análise sobre aspectos qualitativos e quantitativos das respostas. As análises indicam que a compreensão de alunos do terceiro ano do ensino médio sobre conceitos de eletricidade não se apresenta de forma adequada.

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ABSTRACT

The need to multiply methodologies that promote the process of teaching and learning in physics area is a growing phenomenon, motivating the search for ways to make the educational proposals increasingly interesting. This work, tuned to said question, aims to investigate the understanding of students of the third year of high school in relation to electricity concepts. We conducted initially a study on Constructivism, pointing this theoretical current as the foundation for the teaching of physics in the National Curriculum Standards for high school. Then we conducted a field work to collect data using a questionnaire administered to a group of fifty-six students. Once collected, we conducted our analysis of qualitative and quantitative aspects of the responses. The analyzes indicate that the understanding of students of the third year of high school on electricity concepts are not presented properly.

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1. INTRODUÇÃO ... 12

1.1 METODOLOGIA ... 14

2. A CONSTRUÇÃO DO CONHECIMENTO: ABORDAGEM PIAGETIANA .. 16

2.1 PIAGET E O CONSTRUTIVISMO: ... 18

2.1.1 O MÉTODO CLÍNICO: ... 20

2.1.2 A PRODUÇÃO DO CONHECIMENTO: ... 21

2.1.3 A EQUILIBRAÇÃO: ... 23

2.1.4 OS ESTÁGIOS DE DESENVOLVIMENTO: ... 25

3. O ENSINO DE FÍSICA NO BRASIL ... 27

3.1 O ENSINO DE FÍSICA NOS PCNEM: do cotidiano ao conhecimento científico... 30

3.2 A RELAÇÃO ENTRE OS PCNEM E A TEORIA CONSTRUTIVISTA: ... 35

4. CONCEITOS DE ELETRICIDADE: definição científica e compreensão dos estudantes ... 38

4.1 CONCEITOS: ... 39

4.2 ANÁLISE DAS RESPOSTAS: ... 48

5. CONCLUSÃO ... 60

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 63

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1. INTRODUÇÃO

Entende-se que o estudo sobre a evolução do conhecimento adquirido através da ciência ao longo da história, é um dos meios essenciais para se entender o processo de maturação humana no conjunto de seus aspectos quer sejam eles biológico, social, tecnológico, entre demais pontos, sendo então, de demasiada importância para a obtenção da cidadania, principalmente no que se refere à construção de um indivíduo consciente, atuante, preocupado com as questões pertencentes ao seu tempo e detentor de atos responsáveis e coerentes com os direitos e deveres humanos e ambientais da atualidade.

Sendo assim, é inútil prosseguir na insistência de uma abordagem de uma Física que prioriza o seu direcionamento para questões alheias aos atuais desafios dos alunos, de forma que os exclui do processo de aprendizagem e os impede de vivenciar, como sujeitos ativos, a edificação do seu conhecimento:

Os alunos aguardam ansiosamente o momento em que todo aquele conteúdo teórico, apresentado como simplificações tiradas diretamente do cotidiano, ganhe realismo e lhes capacite a melhor entender o ambiente em que vivem. Porém, em geral, este momento nunca chega. (PIETROCOLA, 2001. p.19)

Então partindo deste contexto, é que inúmeros estudos vêm buscando cada vez mais, uma maneira de encontrar um caminho que direcione para um ensino de Física mais coeso com a realidade do aluno, e que seja mais preocupado com o desenvolver dos acontecimentos da contemporaneidade; que inclua o dever de maturar no aluno o “espírito científico” e o desejo de envolvê-lo de uma crítica e construtiva nos desafios pertinentes ao seu cotidiano.

[...] convém insistir no papel formador do ensino das ciências e, nesta perspectiva, definir uma educação que saiba, desde a mais tenra

idade, por meios por vezes muito simples como a tradicional ‘lição das coisas’, despertar a curiosidade das crianças, desenvolver o seu sentido de observação e iniciá-las na atitude de tipo experimental. (DELORS, J. 2006, p.115)

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concepções espontâneas, que continuam em atuando nas salas de aula, e assim, distanciando os alunos do objetivo abordado por determinada atividade ou direcionamento no ambiente escolar. E que, é evidenciado ao notar-se altos índices de reprovação nesta disciplina, e que acabam por demonstrar também um nível quase que desprezível de aproveitamento.

Sabe-se então, que só a partir de uma modificação na totalidade dos modos de como o professor enxerga seus métodos didático-pedagógicos, conduzirá a superação das concepções espontâneas por parte dos alunos. E se, o professor, insistir em limitar sua visão, em apenas transmitir o conteúdo para os alunos, como se fossem seres indiferentes ao ambiente escolar e abandonados de informações, dificilmente terá êxito em alcançar a superação dessas concepções espontâneas; sendo que, provavelmente, o aluno não conseguirá relacionar o conteúdo apresentado em sala de aula com o que já sabia, não encontrando a mudança conceitual.

E é diante desta questão que objetivamos neste trabalho investigar a compreensão dos conceitos de eletricidade que os alunos têm, a partir disto, averiguar se de fato há a existência das concepções espontâneas, na qual os mesmos trazem para a sala de aula do terceiro ano do ensino médio, uma vez que os mesmos conteúdos já foram estudados anteriormente no segundo ano do ensino médio, entender o que eles compreendem dos conceitos associados a esta área da Física; buscando também contextualizar esse conhecimento com o seu cotidiano. De acordo com os PCNEM (Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias; 2002, p.70):

[...] será indispensável uma compreensão de natureza cosmológica, permitindo ao jovem refletir sobre sua presença e seu ‘lugar’ na

história do Universo, tanto no tempo como no espaço, do ponto de vista da ciência.

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os estágios de desenvolvimento, além de tratar a relação PCNEM e a teoria construtivista.

Um segundo capítulo, tem como temática o ensino de física no Brasil. Nele é tratado um pouco da história do ensino de ciências e como deveria ser o ensino de Física segundo os PCNEM. E por fim, um terceiro capítulo, que descreve algumas definições de conceitos de eletricidade existentes na literatura e que foram abordados no questionário e as análises qualitativas e quantitativas. Por último tem-se a conclusão, as referências e o questionário em anexo.

Visando sempre êxito em todo e qualquer trabalho em sala de aula como professor de física e acreditando na constante e infatigável busca por novas metodologias, que facilitem e tornem o aprendizado mais significativo e uma física ainda melhor, conduziram a preferência do tema desta monografia.

1.1 METODOLOGIA

Então, pensando como professor e por constantemente estar preocupado com o conteúdo que está sendo aprendido nas salas de aula, no que diz respeito a disciplina de Física, fazendo com que houvesse motivação para a construção deste trabalho.

A escolha da eletricidade, entre as demais áreas da Física, partiu da afinidade, que tenho com esta área. Então, baseando-se no modelo convencional de pesquisa e coleta de dados, que foi utilizado um questionário, para desenvolver este trabalho de maneira qualitativa e quantitativa.

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totalizando assim, cinquenta e seis alunos do ensino médio, como nossa amostragem.

No questionário aplicado aos alunos do ensino médio, continha perguntas associadas a conceitos de eletricidade, e como tais conceitos estavam associados ao seu cotidiano, e que das respostas dos alunos, foram selecionadas algumas, como suporte para a análise qualitativa e construído gráficos para a análise quantitativa.

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2. A CONSTRUÇÃO DO CONHECIMENTO: ABORDAGEM PIAGETIANA

A eletricidade faz parte do dia a dia e nitidamente do mundo que rodeia os nossos alunos, logo se faz necessário entender como eles organizam, definem e relacionam os diversos conceitos físicos abordados pelo assunto, na qual são trabalhados em sala de aula.

Assim se faz interessante pensar, qual o ponto de partida lógico, que os alunos utilizam, para produzir espontaneamente o modo como eles enxergam e definem esses conceitos físicos.

O aluno, em seu cotidiano, elabora conceitos físicos que em muitas das vezes, estão de acordo com os já vistos em sala de aula; mas, outras vezes, esses conceitos se diferenciam dos escolhidos pelos professores. Logo, é urgente, que todos os profissionais da área da educação tenham ciência de como os alunos já trazem construídos esses conceitos, pois os ajudará e os guiará na elaboração de estratégias necessárias à obtenção da aprendizagem:

A realidade física é então resultado de um processo de interpretação do mundo, pautado por métodos e técnicas que se diferenciam ao longo do tempo das práticas cotidianas. Esta interpretação particular do mundo, como também ocorre no caso da interpretação artística, religiosa, mítica, etc., é resultante da capacidade criativa do ser humano. (PIETROCOLA; 2001. p.29).

Então, é interessante analisar dois pontos: O primeiro, trata de como os alunos trazem construídos esses conceitos e segundo, como eles compreendem os conceitos analisados em sala de aula. Esse processo de mudança conceitual deve ser levado em consideração em um ensino de ciências que busca a construção constante de um conhecimento pautado na busca da verdadeira cidadania.

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Portanto, levar em consideração a utilização de uma visão construtivista na construção deste trabalho, deve-se ao fato desta corrente enxergar em cada resposta do aluno, algo válido, inclusive as suas concepções espontâneas, de modo que sejam vistas, como um algo que pode ser lapidado e assim alcançar um conhecimento sólido e significativo, pois segundo SOLOMON (1994):

O que era lugar comum e indigno de nota se tornou significante; o que era bem conhecido para ser pensado como merecedor de comentários se tornou, repentinamente, a substância de uma pesquisa iluminadora (SOLOMON, 1994, p. 6).

De forma que o construtivismo é definido como a ideia na qual o conhecimento é obtido por meio do intercâmbio do sujeito com o meio. Logo é inadmissível falar de uma teoria construtivista sem mencionar Piaget.

Pois para Piaget, o conhecimento é construído a partir das experiências vivenciadas no dia-a-dia. E que as estruturas cognitivas vão sofrendo mudanças, assim originando esquemas mentais. Enxerga-se então, que é a partir de uma interação com o meio que se constrói uma leitura de mundo; e se constrói por força de sua ação, fugindo à ideia de que o aluno é um ser passivo.

Nas últimas décadas, várias pesquisas voltadas para o ensino, têm influenciado educadores da área de ciências. Dentre elas, as que mais se destacam são as elaboradas pelo grupo de Piaget.

Piaget, em suas pesquisas, concluiu que as crianças desenvolvem, a partir da interação com o meio, as noções de espaço, tempo, velocidade, densidade, etc.; que adquire a noção de conservação da matéria e é capaz, quando atinge certo estágio de desenvolvimento, de descobrir condições de flutuação dos corpos num líquido.

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possibilitou que ele observasse a maneira como o indivíduo humano absorve o conhecimento. Baseado nesta importância que o tópico a seguir vem abordar justamente a relação entre estre grande homem, e esta corrente filosófica.

2.1 PIAGET E O CONSTRUTIVISMO:

Considerado o nome mais importante do construtivismo, Jean Piaget, foi o sujeito que mais influenciou o mundo da educação durante a segunda metade do século passado, a ponto de quase se tornar sinônimo de pedagogia. Antes de mais nada, Piaget foi biólogo e dedicou sua vida à observação científica do processo de aquisição de conhecimento pelo ser humano, em particular a criança.

Tomando o estudo das concepções infantis de tempo, espaço, causalidade física, movimento e velocidade, Piaget desenvolveu um campo de investigação que denominou epistemologia genética - isto é, uma teoria do conhecimento centrada no desenvolvimento natural da criança. E que, segundo ele, o pensamento infantil passa por quatro estágios, desde o nascimento até o início da adolescência, quando a capacidade plena de raciocínio é atingida.

Segundo MACEDO (1994), a teoria de Piaget está baseada em aspectos da estrutura mental da criança, onde Piaget constrói uma grandiosa obra, respeitada no mundo da Psicologia e, sobretudo, da Educação: ele procurou desvendar a gênese das estruturas lógicas da criança; como funcionavam e quais eram os processos do conhecimento que a criança põe em ação.

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Cinquenta anos de experiências ensinaram-nos que não existem conhecimentos resultantes de um simples registro de observações, sem uma estruturação devida às atividades do indivíduo. Mas tampouco existem (no homem) estruturas cognitivas a priori ou inatas: só o funcionamento da inteligência é hereditário, e só gera estruturas mediante uma organização de ações sucessivas, exercidas sobre objetos. Daí resulta que uma epistemologia em conformidade com os dados da psicogênese não poderia ser empírica nem pré-formista, mas não pode deixar de ser um construtivismo, com a elaboração contínua de operações e de novas estruturas. (Macedo,

1994. p.14)

Segundo o suíço, tal interação acontece por dois processos simultâneos: a organização interna e a adaptação ao meio. E que o processo de adaptação ao ambiente se dá em função de outros dois processos complementares: assimilação e acomodação

[...] a adaptação intelectual, como qualquer outra, é um estabelecimento de equilíbrio progressivo entre um mecanismo assimilador e uma acomodação complementar... em todos os casos, sem exceção, a adaptação só se considera realizada quando atinge um sistema estável, isto é, quando existe equilíbrio entre a acomodação e a assimilação. (PIAGET, 1975. p.18)

Em seu trabalho, Piaget descreve ainda como característica central dessa estrutura mental da criança, o egocentrismo. Ainda, descreve a passagem desse pensamento centrado no sujeito a um pensamento socializado, fundado na reciprocidade dos pontos de vista.

Sabe-se que o construtivismo constituiu num movimento que predominou na educação em geral e, em particular, e atualmente na pesquisa em ensino de ciências. Na qual o aprendiz passa ter um papel mais ativo na construção conhecimento, deixando de ser algo que é apenas transmitido pelo professor, fazendo com que o ser aprendente deixe de ser um sujeito passivo ao aprendizado. Mesmo que haja dificuldade de efetuar a avaliação desta extensão e de suas mudanças, é notória a influência desse movimento nas concepções e práticas docentes.

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apropriada e crítica da natureza, assim dar uma finalidade ao processo educacional e bem como adquirir uma melhor compreensão das situações escolares de ensino e aprendizagem.

Deste modo, percebe-se que não existe jamais uma leitura direta dos conhecimentos trazidos em sua bagagem, ou afirmar o que o aluno pode assimilar de uma certa lição, mas que estes dependem de como o aluno utiliza os esquemas mentais para compreender o que lhe é explicado.

Assim, pode-se entender que, o construtivismo compõe uma linha teórica de enorme extensão no campo da aprendizagem humana. E que segundo FREITAG (1993), a construção do conhecimento humano pelo uso da razão tem a finalidade de estender-se aos patamares mais elevados do pensamento lógico, assim como o do julgamento e da argumentação, mantendo sempre no sentido de haver reciprocidade na comunicação e na compreensão das ideias ditas pelo outro:

Portanto, existe implícito no Construtivismo um postulado que eu chamaria de universalismo cognitivo. Potencialmente, o homem é um ser dotado de razão. Ou seja, ele tem um potencial cognitivo de pensar o mundo, de reconstruir no pensamento, nos conceitos, o mundo da natureza e de ordenar o mundo (inclusive o mundo social), com o auxílio de critérios racionais. (FREITAG, 1993. p.28)

Então, se faz necessário que haja entendimento dos métodos e processos, adotados e explicados por Piaget. Veremos nos tópicos a seguir como se explica o Método Clínico desenvolvido por Piaget, como o indivíduo, produz o conhecimento, como se dá o processo de Equilibração e ainda como Piaget classifica as etapas de desenvolvimento do sujeito enquanto criança.

2.1.1 O MÉTODO CLÍNICO:

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Esse método, está pautado na conversação livre com a criança; na qual o investigador segue as respostas da criança e ao mesmo tempo direciona a conversa à medida que lhe pede para justificar o que diz, explique, lhe fazendo contra sugestões:

Seguindo a criança em cada uma de suas respostas, depois, sempre guiado por ela, fazendo que fale cada vez mais livremente, acaba-se por obter, em cada um dos domínios da inteligência (lógica, explicações causais, função do real, etc.) um procedimento clínico de exame análogo ao que os psiquiatras adotaram como meio de

diagnóstico”. (PIAGET apud DOLLE, 1978, p.25).

Essa é a primeira fase do Método Clínico, é chamada fase do “Método Puramente Verbal”. A segunda fase do método clínico, a fase do “Método meio verbal, meio concreto”; enumera-se para a criança, certo número de movimentos (como o movimento das nuvens, das águas das chuvas, dos pássaros) e questiona-se por que e como funcionam esses movimentos; obtendo-se uma visão mais clara da dinâmica mental da criança. Mas, por ainda estar desprovida de manipulações, essa fase ainda tem, também, como característica, o verbalismo.

Na terceira fase, tem-se o “Método Direto”, onde se encontra a aplicação de um material concreto. Nessa fase do método, são ministradas algumas experiências de Física diante da criança e pergunta-se a explicação (o porquê de cada acontecimento).

O método clínico piagetiano, por conter tarefas e conceitos científicos advindos da Física, contribui para a análise das ideias prévias dos alunos, os auxiliando, portanto, na busca de respostas necessárias aos profissionais da educação.

2.1.2 A PRODUÇÃO DO CONHECIMENTO:

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desenvolvimento total do indivíduo. Segundo Piaget (1979), a Construção do conhecimento se realiza a partir de ações físicas ou mentais sobre objetos ou acontecimentos, provocando um desequilíbrio que constrói novos esquemas mentais.

Os esquemas são as estruturas mentais com as quais os indivíduos organizam as informações que filtram do meio. Essas estruturas se modificam a partir do exercício mental da criança, se tornando cada vez mais complexas à medida que ela vai se tornando mais capaz de ler os estímulos.

São poucos os esquemas de uma criança recém-nascida (são apenas de natureza reflexiva), mas, com o passar do tempo, eles se tornam mais complexos, diferenciados e numerosos; fazendo com que essa criança desenvolva um sistema cognitivo que consiga diferenciar os estímulos e também generalizá-los.

Para Piaget (1979, p. 07), a posição das estruturas operatórias:

[...] é aquela que adota desde o início uma atitude relacional, segundo a qual o que conta não é nem um elemento nem um todo se opondo como tal, sem que se possa precisar como, e sim as relações entre os elementos ou, em outras palavras, os procedimentos ou processos de composição (segundo se fale de operações intencionais ou de realidades objetivas), não sendo o todo senão a resultante dessas relações ou composições, cujas leis são as do sistema.

A organização, por sua vez, é a habilidade de incorporar as estruturas físicas ou psicológicas em um conjunto coerente. Segundo Piaget, a adaptação é alcançada através da organização: o organismo recebe as informações do meio através de estímulos e logo as discrimina, organizando-as em estruturas.

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O indivíduo continua utilizando as estruturas originais. Já na etapa de acomodação do conhecimento, o que acontece é uma modificação das estruturas já existentes diante das particularidades das informações assimiladas:

A assimilação pode consistir simplesmente em incorporar uma situação ou um objeto num esquema ou num conjunto de esquemas coordenados.

[...] no que concerne à acomodação, ela consiste em diferenciar cada vez mais finamente os esquemas de ações para melhor adaptá-los às condições variáveis do campo de atividade tanto como para contribuir para criar esquemas novos. (DOLLE, 1978, p.58)

A assimilação acontece quando uma criança tenta integrar as novas informações obtidas em uma experiência nova às estruturas cognitivas já existentes. Isso quer dizer que a criança tenta adaptar os novos estímulos aos esquemas que ela possui naquele momento.

A acomodação acontece quando as estruturas cognitivas dessa criança não conseguem assimilar a nova informação por conta de suas particularidades; o que vai acarretar em uma mudança na estrutura cognitiva da criança, através da criação de um novo esquema ou da modificação de um esquema que ela já possuía.

A acomodação, portanto, é uma mudança qualitativa das estruturas cognitivas, pois acarreta um desenvolvimento; enquanto que a assimilação é uma mudança quantitativa, pois estabelece um crescimento. No entanto, são juntas que, acomodação e assimilação, são capazes de explicar a adaptação e desenvolvimento das estruturas cognitivas.

2.1.3 A EQUILIBRAÇÃO:

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“ajustamentos ativos”, que são um tipo de combinação, ajuste frequente entre acomodação e assimilação.

Os esquemas, portanto, derivam sempre de esquemas anteriores, por um processo de diferenciação contínua. Esses esquemas são estruturas mentais pelas quais, intelectualmente, o indivíduo se adapta e organiza as informações do meio. É dessa forma que se pode afirmar que os esquemas se desenvolvem por um crescente auto ajustamento e equilibração.

De uma forma bem simples, pode-se afirmar que, na assimilação, os estímulos se submetem aos esquemas já existentes; enquanto que na acomodação, acontece o contrário; a pessoa é forçada a criar novos esquemas para acomodar a nova informação. Isso quer dizer que, de acordo com a Teoria Construtivista de Jean Piaget, a maior parte dos esquemas, constroem-se e modificam-se, pouco a pouco, por assimilação ou acomodação.

A Teoria da Equilibração, portanto, se trata da busca do equilíbrio entre a assimilação e a acomodação; sendo necessário para a interação eficaz entre a criança e o meio. A equilibração, por isso, é de extrema importância; pois se uma pessoa só pudesse assimilar informações, acabaria por perder a capacidade de diferenciar objetos, já que acabaria com os poucos esquemas muito amplos; enquanto que, se essa pessoa só pudesse acomodar informações, acabaria com os muitos esquemas cognitivos muito pequenos, diminuindo muito sua capacidade de generalizar. Segundo Piaget (1979, p. 32):

[...] o sujeito não é o simples teatro em cujo palco se representa peças independentes dele e previamente reguladas por leis de uma equilibração física automática: ele é o ator e, com frequência mesmo, o autor dessas estruturações que ajusta, na proporção de seu desenrolar, por uma equilibração ativa feita das compensações opostas às perturbações exteriores, portanto, por uma contínua autorregulação.

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para a recepção dessa nova informação, alcançando, assim, o equilíbrio desejado.

2.1.4 OS ESTÁGIOS DE DESENVOLVIMENTO:

Para Piaget, o desenvolvimento cognitivo da criança é realizado em etapas, conhecidos “estágios" ou “períodos" de desenvolvimento. Esses estágios se classificam como:

Sensório Motor (0 a 2 anos)

Esse estágio se caracteriza por uma inteligência particularmente prática, já que nesta nota-se o destaque, na construção de esquemas de ação que facilite assimilar as informações obtidas do meio e pela construção prática de algumas noções, como objeto, espaço e tempo. O vínculo com o meio, é direto, sem que haja representações ou pensamentos.

Pré Operatório (2 a 8 anos)

Surge neste período, a representação, substituindo o objeto. Passando a ser conhecido, como estágio da “inteligência simbólica". Contudo, os estágios não surgem em decorrência do outro; mas se apresenta como uma melhoria do anterior, de forma crescente e contínua, à medida que a criança vai aderindo os estímulos do meio.

A criança apresenta neste estágio, características como: o egocentrismo; a simulação (“como se"); não despensa detalhes; se encontra na aparência e adentra a fase dos “porquês".

Operatório Concreto (8 a 11 anos)

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como característica principal, este estágio apresenta o desenvolvimento da reversibilidade, que é a capacidade de representar uma ação no sentido contrário.

Operatório Formal (a partir dos 11 anos)

Neste período, segundo Piaget, a criança adquire o nível mais alto de desenvolvimento cognitivo, assim sendo capaz de alcançar a abstração total, de fazer uso da lógica em seu pensamento, construir hipóteses e, sem o auxílio da realidade, procurar soluções para os problemas apresentados.

Neste ponto, cabe explicar que os alunos selecionados para a amostragem deste trabalho, possuíam faixa etária equivalente aos 16 anos de idade, onde os mesmos se encontram num estágio, em que eles já são capazes de fazerem grades abstrações e utilizam de meios lógicos para construção de seu raciocínio, e que por estarem em tal faixa etária e possuir estas habilidades, os mesmos se encontram no estágio das Operações Formais.

No capítulo a seguir será tratado um pouco da história do ensino de Física, desde quando a mesma juntamente com a Química era tida como Ciências, atravessando desde a republica até a atualidade. Será também apresentado, como o ensino de Física deve ser, segundo os PCNEM, apontando horizontes ao professor desta disciplina e o direcionando para o que deve ser trazido para o ambiente da sala de aula.

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3. O ENSINO DE FÍSICA NO BRASIL

ROSA (2012) realiza uma retrospectiva do ensino de Física no Brasil no qual identifica o processo de mudança no ensino no país, atrelado às diversas mudanças de cenário na educação ao longo dos anos. É com a chegada da República, que os assuntos referentes a questão educacional se ampliam, e que devido a este ascendimento da educação, aumenta-se o número de alunos matriculados no ensino básico.

O autor destaca ainda que o período é caracterizado por grandes modificações econômicas e sociais no país, cujos os efeitos, se projetam no ensino. E que o mesmo é assinalado pela dissociação entre o Estado e a Igreja, surgindo então um estado laico, e é então que aparece a figura de Rui Barbosa1, como defensor desta separação, e que ao mesmo tempo, lida com

as fortes influências da escola positivista2, especialmente advinda do então

Ministro da Instrução, Benjamin Constant3.

Então, devido à forte influência por parte dos positivistas, fez com que no ano de 1890, houvesse a inclusão na educação básica brasileira a disciplina de Ciências Fundamentais que abrangia praticamente todas as ciências, bem como Matemática, Astronomia, Física, Química, Biologia e Sociologia, conforme expressado pelos adeptos do positivismo, como Augusto Comte4.

1

Rui Barbosa de Oliveira, bacharelou-se pela Faculdade de Direito de São Paulo em 1870. No início da carreira, na Bahia, engajou-se numa campanha em defesa das eleições diretas e da abolição da escravatura. Depois, seria político relevante na República Velha, ganhando projeção internacional durante a Conferência de Paz de Haia (1907), em que defendeu a teoria brasileira de igualdade entre as nações.

2

Escola positivista, está baseada no positivismo, na qual é a corrente de pensamento que entende que o conhecimento verdadeiro só é possível por meio da observação e da aferição empírica do mundo.

3

Benjamin Constant, político, militar e professor brasileiro nascido em no Porto do Meyer, freguesia de São Lourenço, Niterói, Estado do Rio de Janeiro, um dos fundadores da república, autor da divisa Ordem e Progresso da bandeira brasileira (1890) e um grande divulgador do positivismo no Brasil.

4

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Assim, o sistema educacional brasileiro tornou-se mais ativo e, com isto, fez com que ele mesmo progredisse, mesmo que fosse em meio a barreiras políticas. Treze anos mais tarde, após a criação da disciplina Ciências Fundamentais, surge um projeto de visando mudar o cenário nacional no ensino de Ciências Naturais, através da prática obrigatória de laboratórios para que fosse estudado os conteúdos de Física e Química.

ALMEIDA JUNIOR (1980, p. 59), destaca que:

[...] as reformas educacionais do primeiro período republicano mostraram uma educação ilusoriamente científica de aspiração comteana, ficando longe de realizar uma legítima formação de cientistas por meio de profundos estudos das ciências exatas, sem detrimento da parte experimental. (Apud. ROSA, 2012, p.3)

MACHADO (2002) ainda conta que, segunda metade do século XIX, após a instauração da discussão em torno de que conteúdos deveriam integrar os currículos escolares, Rui Barbosa declara-se abertamente favorável à inserção e à obrigatoriedade do ensino de Ciências, desde o jardim da infância.

Ele explicita, em suas obras, a necessidade de que a disciplina de Ciência (Física, Química e Biologia) fosse incorporada aos currículos escolares, pois considerava-a primordial para o homem desfrutar dos avanços da sociedade. Os conteúdos deveriam ser ministrados de forma a instigar no aluno o gosto pela disciplina, a qual precisaria ser orientada para a observação e a experimentação. Para ele, essas mudanças no sistema de ensino eram fundamentais para tornar o Brasil uma nação civilizada:

A escola a ser difundida deveria estar voltada para a vida e carregada de conteúdos científicos, que visassem a formação do trabalhador e do cidadão (MACHADO apud. ROSA, 2012, p.5)

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[...] do começo do século XX até a década de 1950, o ensino de Ciências reforça as características positivas da ciência e da tecnologia, ignorando as negativas. Os conteúdos estavam apoiados na ciência clássica e estável do século XIX, baseada nos livros didáticos estrangeiros, e em relatos de experiências neles contidas, com eventuais demonstrações em sala de aula, para confirmar a teoria exposta. (ROSA, 2012, p.5)

E que este ensino era desenvolvido com o intuito de preparar o aluno, desde a escola primária, para prosseguir seus estudos até sua formação no ensino superior.

Em 1960, surge uma preocupação com o ensino de Física, após a implementação nos E.U.A (Estados Unidos) e, logo em seguida, na América Latina, inclusive aqui no Brasil, do projeto Physical Science Study Committee, o PSSC.

Onde neste período, um grande entusiasmo com a evolução da ciência e da tecnologia pleiteou ao ensino de Ciências, em particular à Física, o lema de disciplina, na qual seu objetivo estava associado na inserção dos jovens nas carreiras científicas.

Porém, com o grande aumento dos conteúdos de Física a serem lecionados na formação básica, os professores, passaram a se preocupar com o baixíssimo rendimento desses alunos. Como consequência, houve a promoção de conferências, encontros, simpósios, cursos de Pós-graduação e publicações em periódicos, com a finalidade de discutir tal problemática, fundando, no Brasil, o início do ensino de Física como área de pesquisa.

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E ultimamente o ensino de física e bem como o ensino de ciências como um todo, principalmente o do ensino médio tem sido marcado por fortes mudanças, visando uma preparação para o vestibular, entretanto esse conceito necessita ser estendido e voltado para uma formação de qualidade dos jovens estudantes, independentemente de sua escolaridade futura.

E que qualidade, em ensino de ciências, requer desenvolvimento do pensar científico, capacidade de buscar, avaliar, e julgar a qualidade dos argumentos e das evidências disponíveis para produção de conhecimento e valorização dos profissionais da área.

Ainda focando na história do ensino de ciências temos que para o nível médio, foram elaborados os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) e, mais recentemente, os PCNs+ (MEC, 2002), os quais procuram oferecer subsídios aos professores para a implementação da reforma pretendida e são divididos por áreas de conhecimento. Assim o tópico a seguir tratará justamente desta relação trazidas pelos PCNs com ênfase nos conteúdos de Física.

3.1 O ENSINO DE FÍSICA NOS PCNEM: DO COTIDIANO AO CONHECIMENTO CIENTÍFICO

A Física é o ramo da ciência,que estuda a natureza em seus diversos campos e seus fenômenos em seus aspectos mais gerais. Analisa cada uma de suas relações e propriedades, além de procurar sempre uma forma de descrever e assim explicar suas possíveis consequências.

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energia e então, fabricar novos materiais, novos produtos e consequentemente, adquirir novas tecnologias.

Sendo assim, é necessário que haja novos momentos do cenário da educação brasileira, na qual levante-se a questão metodológica do ensino de Física, e que assim, os conduza a reconsiderar e projetar uma melhor maneira de ser ensinada.

Para que assim, possibilite um melhor entendimento do mundo que rodeia o aluno e que seja pautada numa educação, cuja a formação, o leve para a cidadania.

Para que assim possa promover um conhecimento que seja condizente ao mesmo passo que se conecte inteiramente com vida de cada aluno.

Uma Física que explique os gastos da “conta de luz” ou o consumo diário de combustível e também as questões referentes ao uso das diferentes fontes de energia em escala social, incluída a energia nuclear, com seus riscos e benefícios. Uma Física que discuta a origem do universo e sua evolução. Que trate do refrigerador ou dos motores a combustão, das células fotoelétricas, das radiações presentes no dia-a-dia, mas também dos princípios gerais que permitem generalizar todas essas compreensões. Uma Física cujo significado o aluno possa perceber no momento em que aprende, e não em um momento posterior ao aprendizado. (PCNEM de Ciências da Natureza; 1999 p.23)

Assim, deve-se levar em consideração tudo que rodeia o mundo dos alunos, mesmo que estes sejam advindos de diferentes realidades, de forma que os aproximem de todos os elementos, quer sejam eles problemas ou questionamentos, para que assim sua curiosidade possa ser trabalhada e conduzida pelo professor.

É dessa forma que se pode garantir a construção do conhecimento pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito de sempre indagar, evitando a aquisição do conhecimento científico como uma verdade estabelecida e inquestionável. (PCNEM de Ciências da Natureza; 2002, p.84)

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descreve e escreve o real, mas sobretudo na busca de regularidades, na conceituação e quantificação das grandezas, na investigação dos fenômenos, no tipo de síntese que promove.

Aprender essa maneira de lidar com o mundo envolve competências e habilidades específicas relacionadas à compreensão e investigação em Física.

De modo que o enfoque e a temática não se enquadram como aspectos autônomos, mas sim algo que leve a construção de um todo. Logo é imprescindível, que em cada ocasião, verifique-se quais temas proporcionam um melhor aproveitamento das aptidões que se deseja desenvolver.

Em abordagens dessa natureza, o início do aprendizado dos fenômenos elétricos deveria já tratar de sua presença predominante em correntes elétricas, e não a partir de tratamentos abstratos de distribuições de carga, campo e potencial eletrostáticos. Modelos de condução elétrica para condutores e isolantes poderiam ser desenvolvidos e caberia reconhecer a natureza eletromagnética dos fenômenos desde cedo, para não restringir a atenção apenas aos sistemas resistivos, o que tradicionalmente corresponde a deixar de estudar motores e geradores. (PCNEM de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias; 1999, p.26)

O aprendizado de Física deve proporcionar aos alunos o estímulo para que eles acompanhem notícias do âmbito científico cujo o assunto que está sendo tratado, e posteriormente possam construir meios que auxiliem a interpretação de seus significados.

De forma que, essa noção do saber físico como edificação humana compõe uma condição necessária, mesmo esta não seja suficiente, para que se construa uma consciência onde leva-se em conta responsabilidade social e ética.

A Física está relacionada ao cotidiano, a fenômenos naturais e equipamentos tecnológicos cujos funcionamentos estão intimamente ligados aos princípios físicos fazem parte do dia-a-dia de todos:

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uma tomografia computadorizada, implica um mínimo conhecimento científico. (PIETROCOLA; 2001; p. 15)

Por que, então, o ensino da Física insiste em manter distância dessa abordagem, limitando-se a explorar conceitos abstratos? Segundo os PCNEM:

A Física deve apresentar-se, portanto, como um conjunto de competências específicas que permitam perceber e lidar com os fenômenos naturais e tecnológicos, presente tanto no cotidiano mais imediato quanto na compreensão do universo distante, a partir de princípios, leis e modelos por ela construídos. (PCNEM de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias; 2002, p.59)

A Física é estruturada por conceitos, princípios e leis que são articulados por meio de fórmulas e regras matemáticas. Sendo assim, observa-se que, principalmente no primeiro ano do ensino médio, a dificuldade que os alunos enfrentam para se adaptarem ao mundo da Física é imensa:

Muitas vezes, contudo, esse processo se efetiva com pouco ou nenhuma compreensão conceitual. O emprego incorreto de

conceitos, leis e princípios, que gera ‘resoluções sem sentido’,

evidencia isso. (PEDUZZI, 1999, p. 02)

Partindo desse contexto, o Ensino da Física que segue o conhecimento promovido pelas aulas tradicionais, longe de uma abordagem mais contextualizada, mais próxima do cotidiano do aluno, passa a ser visto como desnecessário pelo aluno; que acabam por descartá-lo quando não existe mais a “motivação“ das avaliações.

Afinal, o que se pode esperar de um conhecimento que não tem como plano de fundo o dia-a-dia? Que ele apenas ajude a passar de ano! Segundo PIETROCOLA (2001):

O conhecimento físico passa a ser visto como um lastro que deve ser rapidamente abandonado, pois, já tendo cumprido sua função no contrato didático anterior, passa a ser encarado como cultura inútil. (PIETROCOLA 2001, p. 18)

Um conhecimento que serve de legado para a vida, costumeiramente, é aquele que se consegue relacionar com o cotidiano e gerar prazer em sua concepção:

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Assim, para tornar o estudo da Física, agradável e presente no dia-a-dia do aluno, é necessário que o aluno descubra uma ponte segura para a descoberta de uma realidade mais integrada a ela como sujeito de sua realidade; que se mostre ao aluno que ele faz parte da cadeia de eventos estudados; que os fenômenos estudados na Física influenciam constantemente em sua rotina. Pode-se alcançar este fim através da contextualização e experimentação de situações que a Física aborda:

[...] pois se através dela pudermos ‘enxergar’ um mundo diferente

daquele que se nos apresenta à percepção imediata, teremos a sensação de ganhar intimidade com a realidade. E as relações vivenciadas intimamente são as mais susceptíveis de gerar prazer. (PIETROCOLA, 2001; p.19)

No Artigo 35 da Lei no 9.394/96 LDB (Lei de Diretrizes e Bases da Educação), verifica-se o estabelecimento, com possível clareza, das finalidades do ensino médio:

Artigo 35 – O ensino médio, etapa final da educação básica, com duração mínima de três anos, terá como finalidades:

III - o aprimoramento do educando como pessoa humana, incluindo a formação ética e o desenvolvimento da autonomia intelectual e do pensamento crítico.

IV - a compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos produtivos, relacionando a teoria com a prática, no ensino de cada disciplina”. (Artigo 35, incisos III e IV da Lei 9.394/96)

Segundo os PCNEM, “o conhecimento de Física na escola média, ganhou um novo sentido a partir de suas diretrizes”:

Trata-se de construir uma visão da Física voltada para a formação de um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos para compreender, intervir e participar na realidade. Nesse sentido, mesmo os jovens que, após a conclusão do ensino médio, não venham a ter mais qualquer contato escolar com o conhecimento em Física, em outras instâncias profissionais ou universitárias, ainda terão adquirido a formação necessária para compreender e participar do mundo em que vivem. (PCNEM de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias; 2002, p.59)

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Pautado na intenção de sempre proporcionar ao aluno um melhor compreender do mundo que o cerca e por valorizar suas análises imediata ou não, seus conhecimentos sobre determinado assunto, que o tópico a seguir abordará qual a relação entre os PCNEM e como este, se correlaciona com a teoria construtivista, e como o indivíduo aprendente, muda suas concepções a respeito do mundo.

3.2 A RELAÇÃO ENTRE OS PCNEM E A TEORIA CONSTRUTIVISTA:

A partir do início da década de 1980, com a tomada do eixo das discussões dos métodos de ensino para o processo de aprendizagem da criança no Brasil, o construtivismo se apresenta, não como um método novo, mas como uma “revolução conceitual.

De acordo com Mizukami (1986), a abordagem clássica dos métodos de ensino-aprendizagem não se baseia em teorias empiricamente legitimadas, mas sim numa prática educativa e na sua disseminação através dos anos. Dentre outros aspectos, abandonaram-se as teorias e práticas tradicionais, e a aboliram a metodização dos processos de alfabetização.

Assim, uma década mais à frente, surgem os Parâmetros Curriculares Nacionais, que segundo VISVANATHAN (2016) como uma espécie de manual para as escolas sobre como deveria ser a orientação para o ensino, de acordo com o Ministério da Educação. E que eles defendem a linha construtivista como método de alfabetização.

Na qual, esta ideia tem seu início na década de 80, a partir de estudiosas da área como Emília Ferreiro5, esta linha defende que a escola deve valorizar o conhecimento que a criança tem antes de ingressar no estabelecimento.

5

Psicolinguista argentina, que desvendou os mecanismos pelos quais as crianças aprendem a ler e escrever, o que levou os educadores a rever radicalmente seus métodos.

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Na mesma época, e pouco depois, estabeleceu-se um núcleo conceitual teórico de diferentes correntes denominadas construtivistas, cujo pressuposto básico é tomar a aprendizagem como resultado da construção do conhecimento pelo aluno, processo em que se respeitam as ideias dos alunos prévias ao processo de aprendizagem. (PCNEM de Ciências da Natureza; 1999, p.48)

E no que diz respeito aos alunos do ensino médio, MOREIRA (2000), ressalta que fica a cargo dos PCNEM, ao enfatizarem um ensino por competências e habilidades destacando que o “novo ensino médio” e, no caso, o “novo ensino de Física”, deve buscar uma Física bem distinta daquela que não passa de treinamento para o vestibular.

Afinal a grande maioria dos alunos do ensino médio certamente não irá estudar física após o termino escolar.

Logo, o ensino de Física deve ter uma utilidade no que diz respeito ao cotidiano, que seja para a vida do aluno, para que assim eles possam fazer uma melhor compreensão do mundo e da tecnologia, que constantemente avança.

MOREIRA (2000), ainda cita que:

Os PCN recomendam também que a apropriação dos conhecimentos físicos deve ser desenvolvida passo a passo, a partir dos elementos próximos, práticos e vivenciais do aluno, reconhecendo-se a

necessidade de que o abstrato seja construído “concretamente", a

partir de situações reais, sem que se faça apelo a definições dogmáticas ou a tratamentos impropriamente triviais. (MOREIRA 2000, p.98)

Então, objetivando-se produzir um capitulo que denote a relação dos PCNEM e o construtivismo, temos que segundo a teoria epistemológica de Piaget, o indivíduo muda completamente sua relação com o mundo. Ele passa a relacionar o possível e o real.

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Partindo desta problemática, os PCNEM agem diretamente nos profissionais da educação (no nosso caso os de física) que a encontram a fórmula ideal para proporcionar aos jovens, condições de alcançar a plenitude do desenvolvimento operatório-formal, pois:

Não se trata de apresentar ao jovem a Física para que ele simplesmente seja informado de sua existência, mas para que esse conhecimento se transforme em uma ferramenta a mais em suas formas de pensar e agir. (PCNEM de Ciências da Natureza; 2002, p.61)

Os PCNEM trouxeram uma nova visão para o papel da Física nas salas de aula do ensino médio. O que antes era tratado como um processo de apresentação de conteúdos já construídos; com os PCNEM propõe um caminho para trabalha as competências e habilidades; visando a formação de cidadãos prontos para enfrentar os desafios futuros:

Nesse sentido, mesmo os jovens que, após a conclusão do ensino médio, não venham a ter mais qualquer contato escolar com o conhecimento em Física, em outras instancias profissionais, ou universitárias, ainda terão adquirido a formação necessária para compreender e participar do mundo em que vivem. (PCNEM de Ciências da Natureza; 2002, p.59)

Tem que haver uma consolidação da habilidade o jovem que deixará pronto a desfrutar plenamente de uma das competências propostas pelos PCNEM ao desenvolvimento do ensino de Física, que é identificar fenômenos naturais ou grandezas em dado domínio do conhecimento científico, estabelecer relações; identificar regularidades, invariantes e transformações.

Assim, os PCNEM apresentam ao jovem uma educação mais voltada a promover o desenvolvimento das aptidões ou habilidades necessárias ao seu crescimento intelectual, promovendo uma educação construtiva e compromissada com a conquista.

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traz como definição, para alguns conceitos, pertencentes a Física com enfoque em eletricidade.

4. CONCEITOS DE ELETRICIDADE: DEFINIÇÃO CIENTÍFICA E COMPREENSÃO DOS ESTUDANTES

(39)

Tomando por base uma perspectiva construtivista, na qual normalmente procura-se estudar, e promover no aluno, a aprendizagem e a compreensão. Onde leva-se em conta que, qualquer compreensão que se tenha a respeito de algo, seja consideravelmente razoável, racional e mais correto do que incorreto. Mas, há inúmeras concepções errôneas, ideias que precisam de um maior amadurecimento em sua explicação ou uma melhor tática metodológica de abordagem, para que estas possam ser compreendidas.

Assim, este capitulo foi elaborado com a finalidade de apresentar os conceitos abordados em física no que diz respeito a eletricidade, buscando assim, avaliar a compreensão dos alunos do terceiro ano do ensino médio a partir de seus pontos de vista, quer sejam eles corretos ou incorretos, ainda que necessite de pequenas correções.

E que a partir de uma coleta de dados com base em um questionário anexado no Apêndice A, foi apresentado alguns conceitos contidos no mesmo, com intuito de explanar o que vem a ser cada um dos conceitos cobrados.

4.1 CONCEITOS:

Esses elementos pertencentes a Física são muito importantes por estarem muito presentes no cotidiano de todos os alunos. Pois a eletricidade é incluída como um dos alicerces da sociedade moderna, e que passamos a notar isto como maior evidência de sua vital importância, quando ela nos faz falta por qualquer que seja o motivo.

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a) Carga Elétrica:

Todos os materiais de que se têm conhecimento, a matéria que o compõe é formada de átomos. Assim entende-se que os átomos são compostos, segundo ponto de vista mais clássico, de prótons (P), nêutrons (N) e elétrons (e). E que as cargas elétricas referentes a cada um dos elementos que constituem o átomo, são representadas respectivamente como: positiva, neutra e negativa. Sabe-se que elas interagem entre si, como pode-se perceber na figura 1:

Figura 1:Interações entre as cargas elétricas.

Fonte: Carga elétrica – Infoescola6.

A medida que os estudos na área de física avançaram, pôde-se provar que a carga elétrica transportada por um próton é a mesma que a de um elétron, que serão diferenciadas apenas pelas cargas de sinais opostos. Assim pode se determinar a carga elétrica elementar indicada pela letra e, cujo valor é:

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Tem-se que C (Coulomb), a unidade adotada no sistema internacional de unidades.

Proposições:

 Um corpo que está com carga elétrica positiva existe uma falta de elétrons, assim o número de prótons é maior que o número de elétrons.

 Se um corpo está com carga elétrica negativa existe uma falta de prótons, assim o número de prótons é menor que o número de elétrons.

 Se um corpo está com carga elétrica neutra, o número de prótons é igual ao número de elétrons.

E o módulo da carga elétrica pode ser determinado como:

Da equação acima, “Q” é o módulo da carga elétrica, “n” é a quantidade de elétrons, e “e” é a carga elétrica elementar, .

Quando dois corpos são atritados, há uma transferência de elétrons, do corpo que possua menor eletronegatividade, para o de maior. Exemplo: um pente de plástico atritado com uma flanela de lã faz com que o pente possa atrair pequenos pedaços de papel.

É interessante saber, que os prótons e nêutrons não se movimentam com a eletrização, mas somente os elétrons.

b) Corrente Elétrica:

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Assim podemos definir como movimento ordenado de cargas elétricas.

Sentido da Corrente:

Para o sentido da corrente temos que diferenciar o sentido real do sentido convencional, como vemos na Figura 2.

Figura 2:Sentidos real e convencional da corrente elétrica.

Fonte: Corrente elétrica – Física – Infoescola7.

Intensidade da Corrente:

Observando os elétrons que passam por uma seção transversal de um fio podemos medir a quantidade média de elétrons que passam pelo fio, assim a intensidade média da corrente elétrica (i) num condutor em um intervalo de tempo ∆t, é definido como:

Assim para o sistema internacional temos que a corrente elétrica será definida como Ampére (A), daí:

Assim um Ampére é definido como coulomb por segundo.

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(43)

c) Diferença de Potencial:

A diferença de potencial (d.d.p) também denominada de tensão elétrica (V) é uma grandeza física que está intimamente ligada ao conceito de corrente elétrica, então iniciaremos nosso estudo relacionando brevemente a definição de corrente elétrica com o aprendizado da diferença de potencial. Na figura 3, podemos ver, o instrumento que se utiliza para aferir o valor da diferença de potencial.

Figura 3: Instrumento utilizado para medir d.d.p.

Fonte: Voltímetro - Física - Infoescola8.

Inicialmente devemos lembrar a definição de corrente elétrica, afinal o que é corrente elétrica? Corrente elétrica é o fluxo ou movimento de partículas carregadas em um condutor de forma ordenada.

Porém para “existir” corrente elétrica entre dois pontos deve haver uma diferença de potencial elétrica entre os mesmos dois pontos.

Para entendermos a d.d.p, relembremos o seguinte: todo corpo que está eletrizado, recebeu ou cedeu elétrons. Como a carga de um elétron é representada por (-) o corpo que recebeu elétrons fica carregado negativamente (denominado de íon negativo ou ânion), já o corpo que cedeu elétrons ou perdeu fica carregado positivamente, pois o mesmo tem falta de elétrons, denominado de íon positivo ou cátion.

8

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Portanto esse desequilíbrio de cargas entre dois corpos revela que ambos têm um potencial elétrico diferente, ou seja, existe uma diferença de potencial elétrica.

Então consideremos um dispositivo capaz de manter uma diferença de potencial entre dois corpos. Esses “dispositivos” são denominados de geradores, ao qual comumente podemos associar a uma simples pilha. Por exemplo, de acordo com a Figura 4, a pilha (gerador elétrico) mantém entre seus terminais + e – uma diferença de potencial elétrico V= V(+) – V(-). Quando ligamos os terminais desse gerador a um condutor (fio de cobre) ao filamento da lâmpada, a mesma se acende, pois, ocorre um movimento de cargas elétrica no condutor (corrente elétrica).

Figura 4: Movimento ordenado dos elétrons num fio.

Fonte: Diferença de Potencial - Física - Infoescola9.

Como foi dito a diferença de potencial é uma grandeza física expressa no SI por V (volts) em homenagem ao Físico Alessandro Volta.

d) Condutores e Isolantes:

Todos os corpos são constituídos por átomos e estes são formados por partículas com pequenas dimensões que são os nêutrons (não possuem

9

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carga), os prótons (partículas de carga positiva) e os elétrons (partículas de carga negativa).

Os nêutrons juntamente com os prótons ficam no interior do núcleo, e os elétrons ficam na eletrosfera. Para manter esses elétrons sempre em órbita na eletrosfera, existem forças internas que os seguram, não deixando que os mesmos escapem.

No entanto, quanto maior a distância entre a órbita e o núcleo, mais fraca é a força que mantém o elétron preso ao átomo, pois, dessa forma, pode se mover com certa liberdade no interior do material, dando origem aos chamados elétrons livres.

O que determina se um material é condutor ou isolante é justamente a existência dos elétrons livres. São eles os responsáveis pela passagem e transporte da corrente elétrica através dos materiais. São chamados de condutores aqueles materiais onde há possibilidade de trânsito da corrente elétrica através dele como, por exemplo, o ferro.

Este é um elemento químico que possui dois elétrons na última camada, os quais estão fracamente ligados ao núcleo. Dessa forma, o ferro se torna um ótimo condutor de eletricidade, como ilustra a Figura 5:

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Fonte: Condutores e Isolantes - Mundo da educação10.

Com os materiais isolantes, também chamados de materiais dielétricos, ocorre o processo inverso. Nesses materiais, os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo atômico, ou seja, eles não possuem elétrons livres ou a quantidade é tão pequena que pode ser desprezada. Dessa maneira, não permitem passagem de corrente elétrica. São bons exemplos de materiais isolantes: o vidro, a borracha, a cerâmica e o plástico.

e) Resistência Elétrica:

Sabe-se que quando um condutor é conectado a uma fonte de tensão (V), ele passa a ser percorrido por uma corrente elétrica de intensidade (i), na qual consiste o movimento ordenado dos elétrons, que por sua vez estavam livres no condutor. De forma que, para a maior parte dos condutores, essas grandezas são proporcionais, ocasionando que a razão entre elas seja uma constante:

E que essa constante é a resistência elétrica do condutor e é representada pela letra R. Assim, a relação anterior pode ser reescrita como:

Conhecida como a Primeira Lei de Ohm, esta equação pode ser aplicada a todos os resistores.

Contudo, somente os condutores ôhmicos mantêm o seu valor constante, não dependendo da tensão e da corrente às quais são submetidos.

A resistência elétrica pode ser conceituada como a capacidade que um corpo tem de dificultar à passagem de corrente elétrica quando submetido a uma diferença de potencial. Logo, essa dificuldade se caracteriza a resistência elétrica.

Alguns fatores que determinam a resistência elétrica de um condutor são:

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 Área de secção transversal: corresponde à largura. Quanto mais largo for o condutor, mais facilmente os elétrons passarão por ele, o que causará diminuição na resistência;

 Comprimento: se um condutor for muito extenso, maior será o caminho a ser percorrido pelos elétrons, aumentando a possibilidade de choques e causando perda de energia durante o percurso. Dessa forma, quanto maior for o comprimento, maior será a resistência;

 Material que o constitui: os materiais que possuem maior quantidade de elétrons livres são os que oferecem maior facilidade para a passagem da corrente, portanto, uma menor resistência elétrica. Os melhores exemplos são os metais.

Nessa equação, “ρ” é a resistividade do material, “l” é o comprimento do condutor, e “A” é a área de seção transversal.

A unidade de medida da resistência no Sistema Internacional é o Ohm, representado pela letra grega Ω (ômega), em homenagem ao físico alemão George Simon Ohm.

Essa unidade representa a razão volt/Ampére. A Figura 6, exemplifica como a resistência atua, quando num condutor a passagem de corrente.

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Fonte: O que é resistência elétrica – Mundo da elétrica11.

4.2 ANÁLISE DAS RESPOSTAS:

O teor do questionário aplicado será, aqui, apresentado e discutido de forma qualitativa e quantitativa. Solicitou-se aos alunos que respondessem a um questionário, de oito questões, que indagou questões sobre os conceitos de eletricidade e expôs situações problemas que eles explicassem o como e o porquê dos fenômenos expostos. Eram cinquenta e seis alunos do terceiro ano do ensino médio, que foram reunidos em duas turmas. Esses alunos pertenciam a mesma faixa etária.

Foram selecionadas algumas respostas dos alunos como suporte para a análise qualitativa. As questões desse questionário apresentam-se em Apêndice A. É necessário ainda destacar que as respostas dos alunos foram preservadas, na medida do possível, em sua estrutura original, não fazendo nenhuma, correção gramatical. Isso teve como intenção, preservar ao máximo, as formas como eles manifestam seus pensamentos. E que as respostas estão organizadas de acordo com o gráfico em corretas, parcialmente corretas e incorretas seguindo a ordem de exposição de cima para baixo.

Na Questão 01, o aluno deveria apresentar uma resposta que representasse a ideia de carga elétrica. Vejamos algumas respostas:

“Propriedade ou fenômeno que se manifesta em algumas das chamadas partículas elementares'';

“Partículas de eletricidade"; “prótons e elétrons”; “ São os prótons, nêutrons e elétrons”.

“É a energia gerada por qualquer aparelho”; “É a quantidade de energia”; “É a voltagem”; “Cargas que podem sobrecarregar um sistema”; “A eletricidade presente num fio”.

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1º. O que você entende por cargas elétricas?

Gráfico 1 - Análise das respostas da questão 1 – Carga Elétrica.

Constatou-se, porém, uma grande confusão em relação ao conceito de carga elétrica e energia. Verifica-se ainda que os alunos não têm, por vezes, a menor noção sobre o que deve ser uma carga elétrica, cometendo erros tais como definir tal conceito como algo que pode ser gerado aleatoriamente por qualquer aparelho, o que revela também uma falta de conhecimentos sobre o que de fato é uma “carga elétrica” constando 63% de respostas incorretas. Isto significa que muitos dos alunos têm dificuldades em reconhecer o conceito de “carga elétrica”, ou seja, os alunos pouco aprenderam a definição, além de não saberem explicar o que ela significa.

Na Questão 02, o ponto fulcral desta questão prendia-se ao fato de saber, afinal, qual o conceito de corrente eléctrica do ponto de vista do aluno. Vejamos algumas respostas:

“É a passagem organizadas de elétrons dentro de um fio''; “É o movimento ordenado dos elétrons”

“É o movimento dos elétrons"; “Que as partículas estão em movimento no fio”

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2º. Quando afirmamos que num fio há passagem de corrente elétrica, o que estamos afirmando com relação a movimentação das cargas elétricas, nele percorridas?

Gráfico 2 - Análise das respostas da questão 2 – Corrente Elétrica.

Nota-se, porém, que uma grande parcela dos alunos não consegue definir o conceito de corrente elétrica, já que o gráfico nos apresenta 49% de respostas incorretas. E que 24% dos alunos conseguiu compreender o conceito, e que destes apenas 7% responderam corretamente. Outro ponto que se observa é que 27% dos respondentes não tem a menor ideia do conceito, os levando a não responder à questão.

E que a questão solicitava apenas o que diz respeito ao movimento das cargas, no caso os elétrons, contudo observa-se também que os alunos por entenderem que um próton também é uma carga elétrica, eles admitem que este também se movimenta dentro do fio. Quando na verdade, uma vez que é afirmado que em um fio há a passagem de corrente, no caso um condutor metálico, cujo a caraterística é o fato de possuir elétrons livres e que estes se movimentam de forma aleatória, e que quando há passagem de corrente estes se alinham em um sentido e o movimento passa a ser de forma ordenada

Imagem

Figura 1: Interações entre as cargas elétricas.
Figura 2: Sentidos real e convencional da corrente elétrica.
Figura 3: Instrumento utilizado para medir d.d.p.
Figura 4:  Movimento ordenado dos elétrons num fio .
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Referências

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