Objetivos gerais: Metodologia

(1)

Desafio Maker 2021 - Fúrias da Natureza

Projeto “Turbina Eólica” - Escola Firjan SESI Macaé

Professores responsáveis: André Soares de Almeida e Alan Bonner da Silva Costa

Orientação pedagógica: Rejane Lúcia de Brito Senna

Introdução

As teorias no campo da educação sobre metodologias ativas, que colocam o aluno como protagonista dos processos de aprendizagem por meio da investigação, de forma autônoma e mediada pelo professor, datam do século passado, tendo como maiores expoentes as contribuições de Lev Vygotsky. Por mais que sirvam como pedra fundamental para as propostas de ensino que vão além do tradicional, tais ideias encontram até hoje barreiras para adentrar a sala de aula. Alguns fatores que podem explicar esse fenômeno são resistência a um modelo inovador por parte da sociedade e das próprias instituições de ensino, a falta de formação adequada dos professores para trabalhar com esse tipo de proposta e a indisponibilidade de recursos materiais adequados para colocar tal método em prática.

Porém, no final do século XX, o movimento STEAM (acrônimo em inglês para “Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática”) trouxe soluções e práticas que tornam mais acessível a implementação das metodologias ativas em sala de aula. Este movimento evidenciou a importância de os currículos escolares acompanharem as mudanças tecnológicas, científicas e culturais da sociedade, representando assim um ensino mais aproximado da realidade do estudante. Junto dele, outro movimento importante a adentrar as escolas nos últimos anos foi o Maker, que permite que as metodologias ativas sejam possam ser de fato aplicadas por meio da investigação, uso da criatividade e construção dos próprios alunos de protótipos e mecanismos que resolvam problemas do dia a dia, usando os pressupostos do STEAM e das metodologias ativas.

Com base nesses conceitos e propostas, abriu-se, enfim, a possibilidade concreta de uma educação moderna, na qual o conhecimento a respeito dos conteúdos escolares, propostos pela Base Nacional Comum Curricular (BNCC) é construído pelo aluno através do levantamento, discussão e testes de hipóteses e da produção de experimentos, protótipos e modelos, de forma prática e concreta, permitindo o debate sobre problemas da sociedade e a elaboração de possíveis soluções para estes dentro do espaço escolar.

Uma das questões da atualidade que encontra campo fértil nesse contexto é a proposta dos ODS (Objetivos do Desenvolvimento Sustentável) por parte da ONU (Organização das Nações Unidas) a partir de 2015, especialmente em relação as matrizes energéticas (ODS 7 - Energia Acessível e Limpa) e suas influências nas mudanças climáticas (ODS 13 - Energia Acessível e Limpa), uma das grandes problemáticas desse século. A ciência evidencia e denuncia, há décadas, a gravidade e velocidade que as mudanças climáticas vêm ocorrendo e a relação que elas possuem com as formas de produção de energia pelos seres humanos, especialmente nos últimos três séculos, desde a Revolução Industrial. A despeito disso, pouco tem sido feito para que tais problemas sejam solucionados. É importante, portanto, fazer com que crianças e adolescentes

(2)

entenderem a complexidade dessa questão e que estejam aptas a intervir em sua resolução.

É justamente para realizar uma abordagem Maker e STEAM com o uso de metodologias ativas para trabalhar os ODS na teoria e na prática que o

“Desafio Maker - Fúrias da Natureza” da rede de escolas Firjan SESI foi proposto. E, a fim de atingir esse propósito, a Unidade Macaé da Escola Firjan SESI propõe o projeto “Turbina Eólica”, envolvendo a todas as turmas e séries da 2ª etapa do Ensino Fundamental da escola.

Objetivos gerais:

• Trabalhar habilidades previstas em documentos oficiais da educação básica (BNCC e PCNs) e na matriz curricular da escola de maneira ativa, colaborativa e construtiva;

• Aplicar as propostas Maker e STEAM e as metodologias ativas no ensino de conteúdos escolares.

Objetivos específicos:

• Compreender o que e quais são os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU;

• Identificar como os ODS podem ser aplicados na realidade em que os estudantes vivem;

• Construir turbinas eólicas geradoras de energia elétrica com materiais de papelaria e simuladores dessas turbinas com kits Lego Mindstorms EV3;

• Aprimorar habilidades espaciais, arquitetônicas e criativas através da construção de maquetes;

• Associar conhecimentos matemáticos com habilidades artísticas através do uso de formas geométricas para a construção de componentes da maquete (cataventos e casas);

• Aplicar as habilidades desenvolvidas ao longo do ano letivo a respeito dos componentes e do funcionamento de circuitos elétricos;

• Entender na prática como funcionam alguns tipos de conversão de energia;

• Desenvolver programações que simulem o funcionamento de uma turbina eólica com um protótipo robótico;

Metodologia

O projeto se dividirá em quatro partes, descritas a seguir:

1) - Parte teórica: Conhecendo os ODS

Consistirá em pesquisas e construções de apresentações no Microsoft Sway sobre alguns dos ODS que tenham relação com a proposta desse projeto.

Cada turma será dividida em grupos, e cada grupo deverá realizar a pesquisa sobre os ODS selecionados pelos professores responsáveis pelo projeto. Após a construção das apresentações, os alunos irão demonstrá-las para turma, explicando sobre as metas daquele ODS que eles pesquisaram.

(3)

Os ODS selecionados foram:

• ODS 7: Energia Limpa e Acessível

• ODS 9: Indústria, Inovação e Infraestrutura

• ODS 11: Cidades e Comunidades Sustentáveis

• ODS 12: Consumo e Produção Responsáveis

• ODS 13:Ação Contra a Mudança Global do Clima

• ODS 14: Vida na Água

• ODS 15: Vida Terrestre

2) - Parte teórica: Palestra com a Professora Doutora Maria Gertrudes Justi

Os alunos participarão de uma palestra com a Professora Doutora Maria Gertrudes Justi, chefe do Laboratório de Meteorologia (LAMET) da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF). Na palestra, a temática das mudanças climáticas será trabalhada, sendo abordado especialmente a frequência das grandes catástrofes naturais nos últimos anos e possíveis razões para tal fato, questões diretamente relacionadas com os ODS 7 e 13, que serão trabalhados nesse projeto.

3) - Parte prática: Representando os ODS no Minecraft

Os alunos, nessa etapa, irão representar alguns dos ODS abordados nas etapas anteriores e conceitos desenvolvidos ao longo do ano no jogo “Minecraft Education Edition”, criando mundos que representem determinados aspectos desses Objetivos. Os temas e ODS a serem trabalhados serão divididos por série escolar, da seguinte forma:

6º ano - Representação de pontos turísticos e de lazer da cidade de Macaé, apresentando o papel social desses espaços e contextualizando com o ODS 3 (Saúde e bem-estar);

7º ano - Construção uma estação de tratamento de água, mostrando seu funcionamento da captação de água até sua distribuição para as residências e contextualizando com o ODS 6 (Água potável e saneamento);

8º ano - Produção de usinas de geração de energia, representando pontos positivos e negativos de cada tipo de usina e contextualizando com os ODS 7 (Energia limpa e acessível) e 13 (Ação contra a mudança global do clima).

9º ano - Retratação das principais Unidades de Conservação do estado do Rio de Janeiro e do Brasil, abordando as atividades permitidas e proibidas em cada uma e contextualizando com os ODS 14 (Vida na água) e 15 (Vida na Terra).

4a) - Parte prática: Construindo uma turbina eólica - 6 º ano

(4)

Nesta parte do projeto, é a hora da “mão na massa”. Os alunos do 6º ano serão responsáveis pela construção de turbinas eólicas que vão funcionar como minigeradores de energia, ligados a uma lâmpada de LED. Os seguintes materiais serão usados nessa parte do trabalho:

• Um motor DC 12V

• Um papel cartão colorido (cor a escolha)

• Uma régua (20 cm)

• Um lápis

• Cola

• Tesoura

• Caixa de papelão

• Cola quente

• 2 fios jumper

• 1 LED de 5 mm (cor a escolha)

4b) Parte prática: Construindo a maquete de uma cidade - 7 º ano

As turmas do 7º ano, por sua vez, construirão a maquete da cidade onde as turbinas eólicas serão fixadas e receberão a energia por elas geradas, por meio do LED, que irá representar uma lâmpada das casas. Os seguintes materiais serão usados nessa parte do trabalho:

• Cartolina

• Alfinetes

• Um lápis

• Cola

• Tesoura

• Caixas de papelão

• Cola quente

• Palitos de sorvete

4c) Parte prática: Montando circuitos elétricos - 8 º ano

As turmas dos 8º anos serão responsáveis por estabelecer os circuitos elétricos entre os LEDs nas casas e as turbinas eólicas. Para isso, eles irão soldar o anodo e catodo do LED com cabos de cobre e também soldar os cabos ao motor da turbina. Também será usado um multímetro, para verificar se a

(5)

corrente está sendo gerada com sucesso. Os seguintes materiais serão usados nessa parte do trabalho:

• Ferro de solda

• Solda metálica

• Fios de cobre

• Fita isolante

5 - Parte prática 2: Construindo e programando um “robô-catavento” - 9 º ano

As turmas dos 9º anos irão desenvolver um protótipo robótico de uma turbina elétrica, usando o kit Mindstorms EV3 da Lego, com o foco em demonstrar como a energia mecânica (dos motores do robô) pode ser convertida em energia elétrica (representada pelos sensores de cor). Os seguintes materiais serão usados nessa parte do trabalho:

• Kit Lego Mindstorms EV3

• Computador

• Cabo de conexão USB

• Fita isolante

Abaixo, estão listadas as habilidades da BNCC a serem trabalhadas em cada série escolar com esse projeto:

6º ano - Construção da turbina eólica

EF06MA21 - Construir figuras planas semelhantes em situações de ampliação e de redução, com o uso de malhas quadriculadas, plano cartesiano ou tecnologias digitais.

EF06MA22 - Utilizar instrumentos, como réguas e esquadros, ou softwares para representações de retas paralelas e perpendiculares e construção de quadriláteros, entre outros.

EF06MA25 - Reconhecer a abertura do ângulo como grandeza associada às figuras geométricas.

EF06MA26 - Resolver problemas que envolvam a noção de ângulo em diferentes contextos e em situações reais, como ângulo de visão.

EF06MA27 - Determinar medidas da abertura de ângulos, por meio de transferidor e/ou tecnologias digitais.

(6)

EF69AR05 - Experimentar e analisar diferentes formas de expressão artística (desenho, pintura, colagem, quadrinhos, dobradura, escultura, modelagem, instalação, vídeo, fotografia, performance etc.).

7º ano - Construção da maquete:

EF07MA24 - Construir triângulos, usando régua e compasso, reconhecer a condição de existência do triângulo quanto à medida dos lados e verificar que a soma das medidas dos ângulos internos de um triângulo é 180°.

EF07MA25 - Reconhecer a rigidez geométrica dos triângulos e suas aplicações, como na construção de estruturas arquitetônicas (telhados, estruturas metálicas e outras) ou nas artes plásticas.

EF07MA29 - Resolver e elaborar problemas que envolvam medidas de grandezas inseridos em contextos oriundos de situações cotidianas ou de outras áreas do conhecimento, reconhecendo que toda medida empírica é aproximada.

EF07MA31 - Estabelecer expressões de cálculo de área de triângulos e de quadriláteros.

8º ano - Montagem dos circuitos:

EF08CI01 - Identificar e classificar diferentes fontes (renováveis e não renováveis) e tipos de energia utilizados em residências, comunidades ou cidades;

EF08CI02 - Construir circuitos elétricos com pilha/bateria, fios e lâmpada ou outros dispositivos e compará-los a circuitos elétricos residenciais.

EF08CI03 - Classificar equipamentos elétricos residenciais (chuveiro, ferro, lâmpadas, TV, rádio, geladeira etc.) de acordo com o tipo de transformação de energia (da energia elétrica para a térmica, luminosa, sonora e mecânica, por exemplo).

EF08CI06 - Discutir e avaliar usinas de geração de energia elétrica (termelétricas, hidrelétricas, eólicas etc.), suas semelhanças e diferenças, seus impactos socioambientais, e como essa energia chega e é usada em sua cidade, comunidade, casa ou escola.

9º ano - Robô catavento:

(7)

EM13MAT405 - Utilizar conceitos iniciais de uma linguagem de programação na implementação de algoritmos escritos em linguagem corrente e/ou matemática.

Conclusão

O site a seguir irá compilar todas as produções acima descritas neste projeto, realizadas exclusivamente pelos alunos, funcionando como um portifólio desse projeto: Fúrias da Natureza - Turbina Eólica (webnode.com).

Referências bibliográficas

• BACICH, L. & MORAN, J. (Orgs.). Metodologias ativas para uma educação inovadora: uma abordagem téorico-prática. Porto Alegre, Penso Editora. 430 páginas.

• BRASIL. Base Nacional Comum Curricular. Ministério da Educação.

Disponível em: <http://basenacionalcomum.mec.gov.br/abase/ >

• HOLANDA, L. & BACICH, L. (Orgs.). STEAM em Sala de Aula: A Aprendizagem Baseada em Projetos Integrando Conhecimentos na Educação Básica. Porto Alegre, Penso Editora. 244 páginas.

• KOHL, M. Vygotsky - Aprendizado e Desenvolvimento: Um Processo Sócio-Histórico. São Paulo: Ed. Scipione. 112 págs.

• TIMMERS, K. & WILLIAMS, J. (Eds.). Livro das Metas Globais. On-line.

Inovation Lab Schools. 100 páginas.