091 - Uma Sequência Didática Para (1)
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I ENCONTRO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DO IFSP ITAPETININGA Semana Nacional de Ciência e Tecnologia 2013 Itapetininga, 30 e 31 de outubro de 2013 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo Campus Itapetininga _______________________________ 1. Estudante do Curso de Licenciatura em Física, IFSP – Campus Itapetininga, Av. João Olímpio de Oliveira, 1561 – Vila Asem, Itapetininga/SP. E- mail: [email protected]. 2. Professora do Licenciatura em Física, IFSP – Campus Itapetininga, Av. João Olímpio de Oliveira, 1561 – Vila Asem, Itapetininga/SP. E-mail: [email protected]. UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA INTRODUÇÃO AO ENSINO DE ELETRICIDADE Rodrigo Felipe Raffa¹ e Ariane Braga Oliveira 2 Introdução Na literatura sobre ensino de Física podemos encontrar diversos relatos acerca das dificuldades encontradas em compreender os fenômenos físicos, em laboratórios didáticos e o uso do computador em sala de aula. Neste trabalho buscamos trabalhar com esses dois recursos didáticos integrados para minimizar as dificuldades dos alunos com os conceitos de eletricidade básica. Trabalhos na área apontam que alunos apresentam algumas concepções espontâneas ou intuitivas que diferem das concepções aceitas pela comunidade científica [2][4]. Com base nestas informações, este trabalho tem como objetivo organizar uma sequência didática, a qual será aplicada aos estudantes da disciplina de Eletricidade e Circuitos Elétricos oferecida no curso de Licenciatura em Física no IFSP/Itapetininga. A sequência didática conta com o uso do material do laboratório didático do curso e o uso do Software Circuits para analisar o funcionamento dos componentes elétricos envolvidos e assim auxiliar os estudantes a compreender o conceito da Lei de Ohm. Fundamentação Teórica A aprendizagem significativa Neste trabalho utilizaremos a teoria de Ausubel que considera o conhecimento alternativo do aluno um fator importante para a aprendizagem de um conhecimento aceito cientificamente. Para Ausubel, a significação do novo conhecimento deve resultar da interação de uma nova informação com um aspecto relevante da estrutura de conhecimento do aprendiz. Ele define esse processo como aprendizagem significativa [5]. Tendo em vista esse conhecimento, buscamos integrar atividades computacionais com experimentais que confrontem o conhecimento alternativo ao aceito cientificamente. Dificuldades conceituais e Concepções Alternativas em Eletricidade Para compreender as principais dificuldades enfrentadas pelos alunos em relação à eletricidade, utilizamos os estudos de três artigos importantes na área [6][7][8]. As principais dificuldades relatadas nos textos mencionados giram em torno do conceito de corrente elétrica, diferença de potencial e resistência elétrica. As concepções mais recorrentes nestes trabalhos são: a corrente elétrica é consumida pela resistência elétrica presente no circuito; a fonte fornece os portadores de carga responsáveis pela corrente elétrica no circuito; a bateria é a fonte de corrente elétrica constante; a luminosidade de uma lâmpada elétrica está ligada somente ao valor da bateria; a corrente é reduzida pelo número de resistores presentes no circuito independente do arranjo destes resistores. Conscientes destas dificuldades torna-se fundamental o planejamento de recursos didáticos que possam auxiliar os alunos a compreender os efeitos característicos destes circuitos. Materiais e Métodos A sequência didática é composta por experimentos - que são circuitos com uma bateria, um switch, um resistor ôhmico e um LED - e, também, por simulações computacionais criadas no Circuits. O simulador Circuits possibilita a visualização da corrente elétrica (intensidade, direção e sentido). Também permite observar o módulo em tempo real das variáveis do circuito. O seu uso pode ser muito oportuno já que possibilita que o aluno observe a simulação da corrente que é um evento que só podemos aferir com instrumentos. Ilustração 1: Software de Simulação Apresentação e Discussão dos dados Um dos circuitos que será utilizado está montado na figura 2. Serão feitas algumas perguntas iniciais para promover o debate de ideias e conhecer as concepções iniciais de corrente elétrica, resistência e tensão.
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I ENCONTRO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DO IFSP ITAPETININGA Semana Nacional de Ciência e Tecnologia 2013
Itapetininga, 30 e 31 de outubro de 2013 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo
Campus Itapetininga
_______________________________ 1. Estudante do Curso de Licenciatura em Física, IFSP – Campus Itapetininga, Av. João Olímpio de Oliveira, 1561 – Vila Asem, Itapetininga/SP. E-
mail: [email protected]. 2. Professora do Licenciatura em Física, IFSP – Campus Itapetininga, Av. João Olímpio de Oliveira, 1561 – Vila Asem, Itapetininga/SP. E-mail: [email protected].
UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA INTRODUÇÃO AO ENSINO DE ELETRICIDADE
Rodrigo Felipe Raffa¹ e Ariane Braga Oliveira2
Introdução Na literatura sobre ensino de Física podemos encontrar diversos relatos acerca das dificuldades encontradas em compreender os fenômenos físicos, em laboratórios didáticos e o uso do computador em sala de aula. Neste trabalho buscamos trabalhar com esses dois recursos didáticos integrados para minimizar as dificuldades dos alunos com os conceitos de eletricidade básica. Trabalhos na área apontam que alunos apresentam algumas concepções espontâneas ou intuitivas que diferem das concepções aceitas pela comunidade científica [2][4]. Com base nestas informações, este trabalho tem como objetivo organizar uma sequência didática, a qual será aplicada aos estudantes da disciplina de Eletricidade e Circuitos Elétricos oferecida no curso de Licenciatura em Física no IFSP/Itapetininga. A sequência didática conta com o uso do material do laboratório didático do curso e o uso do Software Circuits para analisar o funcionamento dos componentes elétricos envolvidos e assim auxiliar os estudantes a compreender o conceito da Lei de Ohm.
Fundamentação Teórica A aprendizagem significativa Neste trabalho utilizaremos a teoria de Ausubel que considera o conhecimento alternativo do aluno um fator importante para a aprendizagem de um conhecimento aceito cientificamente. Para Ausubel, a significação do novo conhecimento deve resultar da interação de uma nova informação com um aspecto relevante da estrutura de conhecimento do aprendiz. Ele define esse processo como aprendizagem significativa [5]. Tendo em vista esse conhecimento, buscamos integrar atividades computacionais com experimentais que confrontem o conhecimento alternativo ao aceito cientificamente. Dificuldades conceituais e Concepções Alternativas em Eletricidade Para compreender as principais dificuldades enfrentadas pelos alunos em relação à eletricidade, utilizamos os estudos de três artigos importantes na área [6][7][8]. As principais dificuldades relatadas nos textos mencionados giram em torno do conceito de corrente elétrica, diferença de potencial e resistência
elétrica. As concepções mais recorrentes nestes trabalhos são: a corrente elétrica é consumida pela resistência elétrica presente no circuito; a fonte fornece os portadores de carga responsáveis pela corrente elétrica no circuito; a bateria é a fonte de corrente elétrica constante; a luminosidade de uma lâmpada elétrica está ligada somente ao valor da bateria; a corrente é reduzida pelo número de resistores presentes no circuito independente do arranjo destes resistores. Conscientes destas dificuldades torna-se fundamental o planejamento de recursos didáticos que possam auxiliar os alunos a compreender os efeitos característicos destes circuitos.
Materiais e Métodos A sequência didática é composta por experimentos - que são circuitos com uma bateria, um switch, um resistor ôhmico e um LED - e, também, por simulações computacionais criadas no Circuits. O simulador Circuits possibilita a visualização da corrente elétrica (intensidade, direção e sentido). Também permite observar o módulo em tempo real das variáveis do circuito. O seu uso pode ser muito oportuno já que possibilita que o aluno observe a simulação da corrente que é um evento que só podemos aferir com instrumentos.
Ilustração 1: Software de Simulação
Apresentação e Discussão dos dados Um dos circuitos que será utilizado está montado na figura 2. Serão feitas algumas perguntas iniciais para promover o debate de ideias e conhecer as concepções iniciais de corrente elétrica, resistência e tensão.
I ENCONTRO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DO IFSP ITAPETININGA Semana Nacional de Ciência e Tecnologia 2013
Itapetininga, 30 e 31 de outubro de 2013 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo
Campus Itapetininga
Na protoboard, faremos a montagem do mesmo circuito. Assim os alunos terão a oportunidade de manusear os equipamentos eletrônicos.
Ao fechar a chave (switch), no software, é possível ver os elétrons se locomovendo no circuito.
Na protoboard, ao pressionar o botão, fecha-se o circuito acendendo o LED. O uso desse diodo facilita a visualização do funcionamento do circuito.
O uso em conjunto dessas duas ferramentas (experimentos e simulações) facilitará a analise do funcionamento de um circuito elétrico com uma bateria, um resistor ôhmico, um LED e uma chave (Switch). O estudante será convidado a montar os circuitos e assim aprenderá, na prática a utilizar um voltímetro, instrumento que é usado para medir diferença de potencial, e um amperímetro, instrumento utilizado para medir correntes [3].
Referências [1] HALLIDAY, David. Fundamentos de Física, Volume 3:
Eletromagnetismo/ David Halliday, Robert Resnick, Jean Walker; Tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. - Rio de Janeiro: LTC, 2012.il.p.1
[2] GRAVINA,M.H; BUCHWEITZ, B. Mudanças nas Concepções Alternativas de Estudantes Relacionadas com Eletricidade. Rio Grande do Sul:1994. Artigo disponível na Revista Brasileira de Ensino de Física, Vol.16.
[3] HALLIDAY, David. Fundamentos de Física, Volume 3: Eletromagnetismo/ David Halliday, Robert Resnick, Jean Walker; Tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. - Rio de Janeiro: LTC, 2012.il.p.172
[4] DORNELES, P. F.T; VEIT, E. A.; MOREIRA, M. A. A study about the learning of students Who worked with computational modelling and simulation in the study of simple electric circuits. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, V.9, p. 569-595, 2010.
[5] AUSUBEL, D.P. Aquisição e retenção de conhecimentos: uma perspectiva cognitiva. Lisboa: Plátano, 2003. 226p.
[6] DUIT, R.; RHONECK, C. V. Learning and understanding key concepts of electricity In: TIBERGHIEN, A.; JOSSEM, E. L.; BAROJOS, J. Connecting Research in Physics Education with Teacher Education. International Commission on Physics Education
[7] ENGELHARDT, P. V.; BEICHNER, R. J. Students’ understanding of direct current resistive circuits. American Journal of physics, Melville, v. 72, n. 1, p. 98-115, Jan. 2004.
[8] McDERMOTT, L. C.; SHAFFER, P. S. Research as a guide for curriculum development: an example from introductory electricity. I. Investigation of student understanding. American Journal of Physics, Woodbury, v. 60, n.11, p. 994-1003, Nov. 1992.
Ilustração 2: Circuito aberto no software
Ilustração 3: Circuito aberto na protoboard
Ilustração 4: Circuito fechado no software
Ilustração 5: Circuito fechado na protoboard
