UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO … · conteúdos de Física Térmica em que se...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO PÓS GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA

MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL ENSINO DE FÍSICA

Daniel Berg de Amorim Lima.

SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA ENSINO DE ALGUNS CONCEITOS DE FÍSICA TÉRMICA PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO NA

MODALIDADE EJA.

Juazeiro – BA 2015

ii

DANIEL BERG DE AMORIM LIMA


MODALIDADE EJA.

Dissertação de Mestrado apresentada ao

Programa de Pós-Graduação em Ensino de

Física no Curso de Mestrado Profissional de

Ensino de Física (MNPEF), como parte dos

requisitos necessários à obtenção do título de

Mestre em Ensino de Física.

Orientador: Prof. Dr. Aníbal Livramento da Silva

Netto.


iii

Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Integrado de Biblioteca SIBI/UNIVASF Renato Marques Alves

Lima, Daniel Berg de Amorim.

L732 Sequência didática para ensino de alguns conceitos de física térmica para alunos do ensino médio na modalidade EJA / Daniel Berg de Amorim Lima.--Juazeiro, 2015.

93 f.: il.;29cm.

Dissertação (Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF) - Universidade Federal do Vale do São Francisco, Campus Juazeiro - BA, 2015.

Orientador: Prof. Dr. Aníbal Livramento da Silva Netto.

1. Física Térmica – Ensino Médio (EJA). 2. Física – Didática. 3.Física – atividades práticas I. Título. II. Silva Netto, Aníbal Livramento da. III. Universidade Federal do Vale do São Francisco.

CDD 530

vi

Dedico este trabalho à minha esposa, meus pais e meus amigos.

vii

Agradecimentos

Primeiramente, a Deus, a presença dele e o seu infinito amor me foram

indispensáveis durante todos esses anos.

Ao meu pai Adelson e minha mãe Sônia, por estarem sempre ao meu lado me

apoiando, incentivando e, principalmente, me ensinado a depender de Deus e tê-lo

como um refúgio e fortaleza nos momentos de adversidade.

À minha esposa Luci Kelle, pelo companheirismo, amor, compreensão,

amizade, por estar junto comigo nos momentos bons e nos ruins, me fazendo

perseverar.

À minha irmã Jemima por ser minha grande amiga e que sempre me ajudou

quando precisei.

A todos os meus demais familiares, por acreditarem em mim.

Aos meus colegas da pós-graduação por todo o aprendizado e

companheirismo vivido durante todos estes anos.

A todos os professores, em especial, meu professor orientador Dr. Aníbal

Livramento da Silva Netto, por acreditarem em meu potencial e por todo o apoio, não

somente do ponto de vista acadêmico, mas como amigos dentro e fora do ambiente

acadêmico.

À CAPES pelo apoio financeiro por meio da bolsa concedida.

viii

“A sabedoria que vem de Deus é,

primeiramente, pura, depois pacífica,

moderada, tratável, cheia de

misericórdia e de bons frutos, sem

parcialidade, e sem hipocrisia.Ora, o

fruto da justiça semeia-se em paz para

aqueles que promovem a paz.”

(Bíblia Sagrada, Tiago: 3. 17,18)

ix

RESUMO

SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA ENSINO DE ALGUNS CONCEITOS DE FÍSICA

TÉRMICA PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO NA MODALIDADE EJA.

Daniel Berg de Amorim Lima

Orientador:

Dr. Aníbal Livramento da Silva Netto

Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física

no Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos

necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física

Este trabalho teve por objetivo a elaboração, implementação e avaliação de uma

sequência didática, que busca otimizar o processo de ensino aprendizagem

relacionado a alguns conceitos da Física. O trabalho foi aplicado em uma turma de

Ensino Médio na modalidade PROEJA,do Curso Técnico em Informática do Instituto

Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sertão Pernambucano –

IFSertão.Para fundamentar o processo de planejamento da sequência didática,

foram utilizados os pressupostos da Andragogia de Malcolm Knowles, os conceitos

da Aprendizagem Significativa de David Ausubel e as ideias da teoria cognitiva de

Vygotsky, focando em aspectos que corroboram a utilização de atividades

experimentais no Ensino de Física. A sequência didática em questão foi formulada

em quatro etapas denominadas Análise a priori e Revisão, Ensino, Aula prática e

Análise a posteriori/Avaliação. Destaca-se na aula prática a utilização de simulações

virtuais, que visam inserir novas tecnologias de informação e comunicação no

contexto educacional, bem como alternativas para atividades práticas no Ensino de

Física. A busca por novas metodologias de ensino é fundamental para o avanço da

educação. O resultado desta pesquisa aponta que o produto educacional ora

x

desenvolvido favoreceu de forma positiva a inserção de novas metodologias que

atendam as especificidades do público para o qual a sequência didática foi aplicada.

Na medida do possível, buscou-se mostrar as peculiaridades na lide com adultos e

suas características. O produto final é uma sequência didática que aborda

conteúdos de Física Térmica em que se contempla os conceitos de dilatação térmica

e os processos de transferência de calor.

Palavras-chave: Ensino de Física, Sequência Didática, Física Térmica, Andragogia,

Aprendizagem Significativa, Atividades Práticas, EJA.


xi

ABSTRACT

DIDACTIC SEQUENCE FOR TEACHING SOME PHYSICAL CONCEPTS OF

THERMAL PHYSICS TOFOR HIGH SCHOOL STUDENTS IN EJA MODE.


Advisor:

Dr. Aníbal Livramento da Silva Netto

Master’s thesis submitted to Programa de Pós-Graduação in Physics Teaching in Curso de

Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), as partial fulfillment of the requirements

for the degree Master in Physics Teaching.

This work aimed at the development, implementation and evaluation of a didactic

sequence, which seeks to optimize the teaching learning process related to some

concepts of physics. The work was implemented in a high school class at PROEJA

mode, the Technical Course in Computer Science from the Instituto Federal de

Educação, Ciência e Tecnologia do Sertão Pernambucano – IF Sertão. For

supporting the instructional sequence planning process, it has been used the

Andragogy assumptions by Malcolm Knowles, the concepts of Meaningful Learning

David Ausubel and the ideas of the cognitive theory of Vygotsky, focusing on aspects

that support the use of experimental activities in teaching physics. The didactic

sequence in question was formulated in four stages called Análise a priori e Revisão,

Ensino, Aula prática e Análise a posteriori/Avaliação. It stands on trial the use of

virtual simulations, which aim to enter new information and communication

technologies in the educational context, as well as alternatives for practical activities

in Physics Teaching. The search for new teaching methodologies is fundamental to

the advancement of education. The result of this research shows that the educational

xii

product now developed positively favored the inclusion of new methodologies that

address the specifics of the audience for whom the teaching sequence was applied.

To the extent possible, we tried to show the peculiarities of the deal with adults and

their characteristics. The final product is an instructional sequence that addresses

Thermal Physics of contents is contemplated that the concepts of thermal expansion

and heat transfer processes.

Keywords: Physics education, Teaching Sequence, Thermal Physics, Andragogy,

Meaningful Learning, practical activities, adult education.


xiii

Lista de Figuras

Figura 1. Fluxograma da sequência didática ........................................................................... 25

Figura 2. Tipos de movimento realizado por moléculas que compõem os objetos. ............... 46

Figura 3. Lei Zero da Termodinâmica. ................................................................................... 47

Figura 4. Calor: transferência de energia térmica. .................................................................. 50

Figura 5. Transferência de energia mediante condução. ......................................................... 53

Figura 6. Brisa marítima. ........................................................................................................ 55

Figura 7. Brisa terrestre. .......................................................................................................... 56

Figura 8. Aprendentes durante a realização dos questionários socioeconômico e de

sondagem. ................................................................................................................................ 65

Figura 9. Ilustração do experimento realizado em sala. .......................................................... 67

Figura 10. Imagem da tela inicial do simulador. .................................................................... 70

Figura 11. Aprendentes realizando a atividade prática utilizando o simulador. ..................... 71

Figura 12. Aprendentes realizando a atividade prática no simulador com auxílio do roteiro

previamente elaborado para esta aula. ..................................................................................... 71

Figura 13. Resposta do Aluno A para a questão 1 da atividade de sondagem. ...................... 73

Figura 14. Resposta do Aluno B para a questão 1 da atividade de sondagem. ....................... 74

Figura 15. Resposta do Aluno D para a questão 2 da atividade de sondagem. ...................... 74

Figura 16. Resposta do Aluno F para a questão 2 da atividade de sondagem. ....................... 74


Figura 18. Resposta do Aluno C para a questão 2 da atividade de sondagem. ....................... 75

Figura 19. Resposta do Aluno H para a questão 2 da atividade de sondagem. ...................... 75


Figura 21. Resposta do Aluno J para a questão 3 da atividade de sondagem. ........................ 76




Figura 25. Resposta do Aluno G para a questão 6 da atividade de sondagem. ...................... 78

Figura 26. Resposta do Aluno J para a questão 6 da atividade de sondagem. ........................ 78

Figura 27. Resposta do Aluno I para a questão 6 da atividade de sondagem. ........................ 78



Figura 30. Resposta do Aluno A para a questão 8 da atividade de sondagem. ...................... 79

xiv


Figura 32. Resposta do Aluno G para a questão 9 da atividade de sondagem. ...................... 80

Figura 33. Resposta do Aluno C para a questão 9 da atividade de sondagem. ....................... 81

Figura 34. Resposta do Aluno B para os itens 1 e 2 do roteiro da aula prática. ..................... 82

Figura 35. Resposta do Aluno H para os itens 1 e 2 do roteiro da aula prática. ..................... 82

Figura 36. Resposta do Aluno E para os itens 1 e 2 do roteiro da aula prática. ..................... 83

Figura 37. Resposta do Aluno J para os itens 1 e 2 do roteiro da aula prática. ...................... 83

Figura 38. Resposta do Aluno C para o item 5 do roteiro da aula prática. ............................. 84

Figura 39. Resposta do Aluno F para o item 5 do roteiro da aula prática. ............................. 85

Figura 40. Resposta do Aluno G para o item 5 do roteiro da aula prática. ............................. 85

Figura 41. Resposta do Aluno H para o item 5 do roteiro da aula prática. ............................. 85

Figura 42. Resposta do Aluno A para o item 1 do questionário Avaliativo (Parte A). .......... 86

Figura 43. Resposta do Aluno D para o item 1 do questionário Avaliativo (Parte A). .......... 87

Figura 44. Resposta do Aluno A para o item 2 do questionário Avaliativo (Parte A). .......... 88

Figura 45. Resposta do Aluno H para o item 2 do questionário Avaliativo (Parte A). .......... 88

Figura 46. Resposta do Aluno I para o item 2 do questionário Avaliativo (Parte A). ............ 88

Figura 47. Resposta do Aluno B para o item 3 do questionário Avaliativo (Parte A)............ 89


Figura 49. Resposta do Aluno B para o item 4 do questionário Avaliativo (Parte A)............ 91

Figura 50. Resposta do Aluno F para o item 4 do questionário Avaliativo (Parte A). ........... 91

Figura 51. Resposta do Aluno E para o item 4 do questionário Avaliativo (Parte A). ........... 91

Figura 52. Resposta do Aluno C para o item 5 do questionário Avaliativo (Parte A)............ 93


xv

Lista de Gráficos

Gráfico 1. Representação gráfica quanto ao sexo dos alunos. ................................................ 59

Gráfico 2. Representação gráfica do estado civil dos alunos .................................................. 60

Gráfico 3. Representação gráfica quanto a etnia dos alunos ................................................... 60

Gráfico 4. Representação gráfica quanto a relação de trabalho dos alunos. ........................... 61

Gráfico 5. Representação gráfica do quantitativo de horas trabalhadas semanalmente. ........ 61

Gráfico 6. Representação gráfica quanto à moradia dos alunos. ............................................ 62

Gráfico 7. Representação gráfica quanto ao número de filhos. .............................................. 62

Gráfico 8. Representação gráfica quanto a escolaridade dos pais dos alunos. ....................... 63

Gráfico 9. Representação gráfica quanto a escolarizada da mão dos alunos. ......................... 63

Gráfico 10. Representação gráfica quanto a renda dos alunos. ............................................... 64

Gráfico 11. Distribuição de respostas referente a primeira questão do questionário de

sondagem que corresponde a primeira do questionário avaliativo, Parte A. ........................... 87

Gráfico 12. Distribuição de respostas referente a terceira questão do questionário de

sondagem que corresponde a segunda do questionário avaliativo, Parte A. ............................ 88

Gráfico 13. Distribuição de respostas referente a sexta questão do questionário de sondagem

que corresponde a terceira do questionário avaliativo, Parte A. .............................................. 90

Gráfico 14. Distribuição de respostas referente a oitava questão do questionário de sondagem

que corresponde a quarta do questionário avaliativo, Parte A. ................................................ 92

Gráfico 15. Distribuição de respostas referente a nona questão do questionário de sondagem

que corresponde a quinta do questionário avaliativo, Parte A. ................................................ 93

Gráfico 16. Distribuição de respostas referente a primeira questão do questionário avaliativo,

Parte B. ..................................................................................................................................... 94

Gráfico 17. Distribuição de respostas referente a segunda questão do questionário avaliativo,

Parte B. ..................................................................................................................................... 95

Gráfico 18. Distribuição de respostas referente a terceira questão do questionário avaliativo,

Parte B. ..................................................................................................................................... 96

Gráfico 19. Distribuição de respostas referente a quarta questão do questionário avaliativo,

Parte B. ..................................................................................................................................... 97

Gráfico 20. Distribuição de respostas referente a sexta questão do questionário avaliativo,

Parte B. ..................................................................................................................................... 98

xvi

Gráfico 21. Distribuição de respostas dadas pelos alunos quando questionados se sentem

motivados para estudar os conteúdos de Física na escola. ....................................................... 98

Gráfico 22. Distribuição de respostas dadas pelos alunos quando questionados se sentem

mais motivados para estudar os conteúdos de Física na escola quando as aulas são realizadas

em laboratório. ......................................................................................................................... 99

Gráfico 23. Distribuição de respostas dadas pelos alunos quando questionados a descrever a

atividade prática. .................................................................................................................... 100

xvii

Lista de Tabelas

Tabela 1. Comparativo do processo de ensino-aprendizagem entre as perspectivas

pedagógicas e andragógicas. .................................................................................................... 29

Tabela 2. Tipos de abordagens comunicativa. ........................................................................ 40

Tabela 4. Condutibilidade térmica de alguns materiais (BÔAS, 2010). ................................ 54

Tabela 5. Análise quantitativa da questão 1 do questionário avaliativo parte B. .................... 94





xviii

Lista de Siglas

EJA – Educação de Jovens e Adultos

PROEJA – Programa Nacional de Integração da Educação Profissional com a Educação

Básica na Modalidade de Educação de Jovens e Adultos

IFSertão – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sertão Pernambucano

ZDP – Zona de Desenvolvimento Proximal

UNESCO – Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura

MEC – Ministério da Educação

CES – Centros de Estudos Supletivos

LDB – Lei de Diretrizes e Bases da Educação

ONG – Organização não Governamental

xix

Apêndice

Apêndice A - Manual das atividades ..................................................................................... 107

xx

Sumário

Capítulo 1 Apresentação da pesquisa ...................................................................................... 22

1.1Perguntas Norteadoras ..................................................................................................... 23

1.2Objetivo ........................................................................................................................... 23

1.3 Metodologia.................................................................................................................... 24

Capítulo 2 Revisão bibliográfica ............................................................................................. 26

2.1 Pressupostos da Andragogia ........................................................................................... 26

2.2 Atividades Experimentais e as contribuições da teoria de Vygotsky ............................. 33

2.3 A aprendizagem significativa ......................................................................................... 37

2.4 Tipos de abordagens na Sala de Aula ............................................................................. 39

Capítulo 3 O ensino de Jovens e Adultos ................................................................................ 42

Capítulo 4 Alguns Conceitos de Física Térmica...................................................................... 45

4.1 Temperatura .................................................................................................................... 45

4.2 Calor ............................................................................................................................... 48

4.3 Dilatação Térmica .......................................................................................................... 50

4.4 Dilatação irregular da água ............................................................................................. 52

4.5 Processos de Transferência de Calor .............................................................................. 52

Capítulo 5 Metodologia ........................................................................................................... 58

5.1 Material desenvolvido .................................................................................................... 58

5.2 Público-alvo.................................................................................................................... 59

5.3 Etapas desenvolvidas ...................................................................................................... 65

Capítulo 6 Resultados e Discussão .......................................................................................... 73

6.1 Questionários de Sondagem ........................................................................................... 73

6.2 Roteiro da aula prática .................................................................................................... 81

6.3 Questionário Avaliativo ................................................................................................. 85

Capítulo 7 Considerações finais............................................................................................. 101

xxi

Referências Bibliográficas .................................................................................................... 103

Apêndice A - Manual das atividades ...................................................................................... 107

22

Capítulo 1 Apresentação da pesquisa

As dificuldades no Ensino de Física não são poucas. A busca por novas metodologias

que possibilitem a construção do conhecimento junto aos seus aprendentes de maneira

prazerosa, contextualizada e funcional se tornou um grande desafio para os docentes.Algumas

das dificuldades bem conhecidas são a extensão dos conteúdos (quando se compara à carga

didática semanal típica de duas horas-aula semanais, por exemplo), seu grau de abstração, seu

formalismo matemático e a exigência de recursos materiais específicos para abordagem

experimental, além de outras dificuldades mais particulares que dependem do grau e do nível

de ensino considerado (CERQUEIRA, 2004).Nesta conjuntura, destaca-se a importância das

atividades experimentais, de forma que a utilização de laboratórios e aulas práticas são

instrumentos mediadores para a compreensão e a aprendizagem do aprendente. Contudo, um

planejamento bem elaborado, característico de sequência didática, que contemple diferentes

atividades de ensino, contribui positivamente no Ensino de Física.

Knowles (1980), busca destacar a inadequação do atual modelo de ensino (o modelo

pedagógico) adotado nas instituições educacionais que possuem a modalidade EJA, havendo a

necessidade de implementar um modelo inovador e mais pragmático. Segundo ele, o modelo

pedagógico torna-se inadequado na lide com adultos, sendo necessário o entendimento das

peculiaridades associadas a estes aprendentes. Entender as peculiaridades deste público, bem

como o desenvolvimento de atividades que objetivem atender suas necessidades, é uma tarefa

inescapável do professor. A interatividade, o diálogo, com o desenvolvimento de analogias e

exemplificações são ferramentas para viabilizar o processo de ensino-aprendizagem.

Esta dissertação é o resultado da vontade em contribuir com o desenvolvimento e avanço

de novas metodologias no Ensino de Física, pois o professor deve ser capaz de inovar, variar

suas técnicas de ensino, sempre buscando a excelência no que faz. Para este trabalho, o

público-alvo escolhido é formado por aprendentes de Ensino Médio,na modalidade EJA

integrado ao Ensino Técnico em Informática, denominado PROEJA – Programa Nacional de

Integração da Educação Profissional com a Educação Básica na Modalidade de Educação de

Jovens e Adultos – do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sertão

Pernambucano.

23

1.1 Perguntas Norteadoras

I. As aulas na modalidade EJA podem ser desenvolvidas de forma convencional sem

a observação das peculiaridades do seu público-alvo?

II. A utilização de simulações contribui como ferramenta potencialmente significativa

para o processo de ensino-aprendizagem de Física?

III. Quais as contribuições de uma Sequência didática voltada ao público EJA, de

forma que tais aprendentes possam perceber a importância dos conteúdos teóricos

no seu dia-a-dia?

1.2 Objetivo

1.2.1 Objetivo Geral

Elaborar, implementar e avaliar uma sequência didática que busca otimizar o processo

de ensino e aprendizagem dos conceitos físicos. Tais conceitos envolvem os temas de

dilatação térmica e processos de transferência de calor. O público objeto da análise é

constituído por aprendentes do terceiro semestre do curso técnico de nível médio em

informática na modalidade jovens e adultos do instituto federal do Sertão Pernambucano

(IFSertão).

1.2.2 Objetivos específicos

Elaborar e aplicar sequência didática que permita aos aprendentes a compreensão de

alguns conceitos de Física Térmica;

Utilizar simulações virtuais como ferramentas de ensino;

Buscar alternativas mais eficazes de ensino direcionado ao público em questão (EJA).

24

1.3 Metodologia

A princípio, foi aplicado um questionário de perfil socioeconômico dos aprendentes

envolvidos na pesquisa. Em seguida, foi aplicado um questionário de sondagem, não só para

verificar o aprendizado de conceitos físicos que são pré-requisitos, mas também para avaliar o

conhecimento dos temas que seriam abordados em sequência. Posteriormente, foi realizada

uma aula de revisão para sanar possíveis deficiências conceituais de temas anteriores. O

próximo passo foi o desenvolvimento de aulas teóricas de caráter interativo/dialógico,

desenvolvendo os conteúdos da sequência didática. Na aula seguinte, foi utilizada uma

simulação virtual, sendo conduzida por roteiro previamente elaborado. Por fim, foi aplicado

mais um questionário para verificação do aprendizado, finalizando com uma aula de revisão

para sanar eventuais dúvidas dos aprendentes. A figura 1 apresenta as quatro etapas da

sequência didática.

25

Análise e Revisão a priori

Ensino

Atividade Prática

Avaliação e Revisão a posteriori

Figura 1. Fluxograma da sequência didática

26

Capítulo 2 Revisão bibliográfica

2.1 Pressupostos da Andragogia

Antes de adentrar o estudo da Andragogia, faz-se necessário remontar aos primórdios

da Pedagogia. A pedagogia é definida como “a arte e a ciência de ensinar as crianças”, uma

vez que esta palavra deriva das palavras gregas paid (que significa criança) e agogus (que

significa líder). Portanto, esta metodologia é voltada prioritariamente para educação de

crianças e jovens (NOGUEIRA, 2004). Como será visto a seguir, vários princípios

pedagógicos são considerados inadequados no que se refere a educação de adultos, como, por

exemplo, ensino muito diretivo, centrado na figura do professor, aulas elaboradas e

desenvolvidas tendo como base apenas nos conhecimentos trazidos pelo docente, desprezando

as experiências que os alunos carregam (OLIVEIRA, 1999). Já a Andragogia, derivada das

palavras gregas aner com a conjunção andr (homem) e agogus (líder de), é definida como “a

arte e a ciência de facilitar a aprendizagem dos adultos”. Nesta metodologia são consideradas

as peculiaridades do ensino de adultos, descrevendo as especificidades da natureza do

processo de ensino-aprendizagem destes estudantes e diferenciando da educação de crianças e

adolescentes. É importante ressaltar que deve ser dado a devida atenção às experiências e

vivências dos adultos envolvidos no processo educacional, sendo este um dos princípios da

Andragogia (DE ALCÂNTARA, 2014).

A Pedagogia, que possui características tradicionais, teve suas raízes no século VII e

foi sedimentada ao longo dos séculos seguintes. Tal modelo de ensino conglomera um

conjunto de procedimentos cujas origens estão ligadas às doutrinas vindas,

predominantemente, das escolas monásticas e catedrais européias. Tais escolas se dedicavam

ao ensino de jovens rapazes, sendo que os professores eram mestres religiosos. Além disso,

essas escolas e catedrais tinham como principal meta doutrinar os estudantes na fé e rituais da

Igreja Católica, o que caracteriza suas estratégias de ensino como baseadas apenas na

aquisição de conteúdos, sem grande preocupação com o desenvolvimento de competências

(NOGUEIRA, 2004). Segundo Garcia (2005), o acumulo de conteúdos não favorece o

desenvolvimento intelectual do aluno, e sim o desenvolvimento de competências e

habilidades, tornando útil aquele conhecimento adquirido. Para ela, com desenvolvimento de

competências, o aluno torna-se capaz de lidar com problemas, permitindo inclusive que ele

27

crie soluções para estes, tendo capacidade crítica e condições de discernir o que realmente lhe

é importante. Para Garcia (2005), é papel do professor concentrar a aprendizagem no

desenvolvimento de competências e habilidades por parte do aluno, ao invés de priorizar o

conteúdo conceitual. Com a organização das escolas seculares, anos depois, a educação foi

alicerçada neste único modelo de ensino existente. Novos públicos foram se formando, em

especial crianças provenientes de diferentes classes sociais, levando ao processo de

universalização da educação (NOGUEIRA, 2004).

O estudo sobre a educação de jovens e adultos vem apenas ser campo de interesse no

século XX, quando foi importante a concepção dos psicólogos da idade adulta como uma

época inadequada para o desenvolvimento. As ideias freudianas de que a entrada na idade

adulta significava o fim do processo de desenvolvimento psicossocial e a baixa expectativa de

vida (em 1900, esta era de 47 anos) foram fatores que, aparentemente, retardaram o

incremento de estudos sobre novas metodologias de ensino para este público em questão (DE

ALCÂNTARA, 2014).

Com o fim da Primeira Guerra Mundial, houve um grande aumento de adultos

buscando cursos profissionalizantes. Aliado a isso, começou a crescer nos Estados Unidos e

na Europa um corpo de concepções diferenciadas sobre as características do estudante adulto.

Neste período surgiram várias obras cujos conteúdos versavam sobre a educação deste

público específico (CARVALHO, CARVALHO, BARRETO & ALVES, 2010).

O termo Andragogia teve seu primeiro registro na Europa utilizado pelo professor

alemão do Ensino Médio Alexander Kapp, em 1833. Linderman, em 1926, foi o pioneiro no

uso do termo Andragogia nos Estados Unidos, em sua obra The Meaning of Adult Education,

quando percebeu a falta de adequação dos métodos utilizados. Ele escreveu: “nós aprendemos

aquilo que nós fazemos. A experiência é o livro-texto vivo do adulto aprendiz”

(CARVALHO, CARVALHO, BARRETO & ALVES, 2010). Mas foi Malcolm Knowles o

grande expoente da Andragogia que, a partir da segunda metade do século XX, difundiu e

popularizou o termo, entendido como algo relacionado à aprendizagem de adultos e não sobre

educação de adultos (DE ALCÂNTARA, 2014).

28

2.1.1 Andragogia versus Pedagogia

Ao longo de suas obras, Knowles (1980, 1990a, 1990b) buscou tornar evidentes

considerações divergentes entre a Andragogia e a Pedagogia, dando destaque na

inconformidade da metodologia pedagógica no que se refere ao ensino de jovens e adultos,

surgindo assim a necessidade de se praticar um modelo diferenciado e mais pragmático. Para

Kwonles (1990a), havia diferença entre os pressupostos da Andragogia e da Pedagogia. Ele

afirmava que, para a Pedagogia, o aprendente seria um dependente e o professor seria

considerado pela sociedade como o único responsável por determinar, quando, como e para

que deve ser aprendido. Dessa forma, a experiência trazida pelos aprendentes não teria

qualquer importância, sendo fundamentais apenas as experiências e informações que o

professor possuía. Ele ainda afirmava que, para a Pedagogia, o aprendente está pronto para

aprender e, independentemente da idade, o processo de aprendizagem é apenas uma

sedimentação de conteúdos, bastando a disponibilidade para aprender. Já a respeito da

Andragogia, Knowles entendia que se tratava de um processo diferente no qual o aprendente

de mais idade, mais maduro, poderia direcionar a própria aprendizagem. Na Andragogia, os

professores teriam a responsabilidade de estimular os aprendentes adultos a utilizar suas

experiências anteriores no processo de aprendizagem. Além disso, esses aprendentes

certamente valorizariam ainda mais suas aprendizagens do que aqueles que apenas

adquirissem conhecimentos de forma passiva. Para tal, os professores precisariam

proporcionar ferramentas adequadas para ajudar tais aprendentes a direcionarem a si mesmos

durante a aprendizagem e a descobrirem a necessidade de aprender sobre determinado

assunto.

Nesse ínterim, Nogueira (2004) descreve um comparativo do processo de ensino-

aprendizagem entre as duas perspectivas.

29

Processo de ensino-

aprendizagem

Perspectiva

Pedagogia Andragogia

Elaboração do plano

de aprendizagem

-Pelo professor; -Pelo auxiliador de aprendizagem e pelo

aprendente;

Diagnóstico de

necessidades

-Pelo professor; -Pelo auxiliador de aprendizagem e pelo

aprendente;

Estabelecimento de

objetivos

-Pelo professor; -Através de negociação mútua;

Tipologias de planos

de aprendizagem

-Planos de conteúdos

organizados de acordo

com uma sequência

lógica;

-Diversos planos de aprendizagem (por

exemplo: contratos de aprendizagem,

projetos de aprendizagem) sequenciados

pela prontidão dos aprendentes;

Técnicas de ensino-

aprendizagem

-Técnicas transmissivas; -Técnicas ativas e experimentais;

Avaliação -Pelo professor;

-Referências a normas;

-Através de pontuação,

notas.

-Pelo aprendente;

-Referências a critérios;

-Através da validação dos companheiros,

facilitador de aprendizagem e peritos na

área.

Tabela 1.Comparativo do processo de ensino-aprendizagem entre as perspectivas pedagógicas e

andragógicas.

É possível verificar a grande distinção entre a atuação do docente quando aplica

puramente o método pedagógico em detrimento da aplicação do método andragógico.

Enquanto o professor sob o paradigma da Pedagogia trabalha de forma unilateral, vertical e

impositiva o processo de ensino-aprendizagem, típico das escolas tradicionais, o facilitador,

na metodologia andragógica, procura que os aprendentes se responsabilizem,

progressivamente, pelas suas próprias aprendizagens.

É importante frisar que o modelo andragógico, formado por uma série de elementos,

pode ser aplicado em partes ou no seu todo, podendo ser moldado a cada situação em

específico. O facilitador pode, dependendo de circunstâncias internas e externas ao ambiente

30

de ensino, aliar elementos andragógicos que lhe propiciem melhor resultado, a algumas

características pedagógicas. Knowles exemplifica tal argumento afirmando que, se tivesse que

começar a estudar um campo que para ele era totalmente novo, como a Física Quântica, por

exemplo, do qual tivesse muito pouco ou nenhum conhecimento prévio, pelo menos no início

do processo de aquisição do conhecimento, características pedagógicas, processo centrado no

professor, seriam mais apropriadas (DE ALCÂNTARA, 2014; Knowles, 1980).

Similarmente, quando os aprendentes são dependentes, quando não carregam alguma

experiência prévia sobre determinado conteúdo a ser estudado, quando não conseguem

perceber a importância de determinado conteúdo no seu cotidiano, então o modelo

pedagógico é o mais apropriado (NOGUEIRA, 2004).

Segundo De Alcântara (2014), a Andragogia pode ser caracterizada pela presença de seis

premissas centrais descritas a seguir:

A primeira é a necessidade do saber – segundo a qual os aprendentes necessitam saber

o motivo pelo qual realizam certas aprendizagens;

A segunda é centrada no autoconceito do aprendiz – em que a andragogia trata os

aprendentes como indivíduos capazes de se autodirigir;

A terceira premissa é o maior interesse por atividades práticas - os aprendentes

aprendem melhor via atividades práticas;

A quarta tratada disposição em aprender, de forma que concebam a aprendizagem

como resolução de problemas ou a necessidade de aprender para enfrentar problemas

do seu dia-a-dia;

A quinta premissa refere-se à orientação para a aprendizagem - os adultos são

centrados nas tarefas e aprendem melhor quando o assunto possui valor imediato;

A sexta e última premissa corresponde aos motivadores: enquanto as crianças têm

motivação externa como nota e aprovação, os adultos possuem como motivadores

mais potentes para a aprendizagem os internos, como satisfação e realização

profissional.

É importante também mencionar a existência de outras abordagens no que se refere ao

ensino de jovens e adultos. Um bom exemplo é o do missionário norte-americano Frank

Charles Laubach que em 1915, alfabetizou boa parte da população das Filipinas. O método

Laubach, inicialmente desenvolvido para as Filipinas, foi empregado em vários países da

31

América, inclusive no Brasil, onde esteve na década de 40 na cidade do Recife. Tal método

baseava-se principalmente na divisão silábica, na oralidade e nas imagens correspondentes.

Ao se mostrar uma imagem, demonstrava-se a divisão silábica, dando ênfase ao “som” de

cada uma delas, e posteriormente utilizava para formação de novas palavras e pequenas

frases. O método provocava algumas críticas, por se tratar de um ensino neutro, não havia

aproximação com a realidade dos alunos, como o seu contexto social, econômico e/ou

político. O método possuía como principal objetivo suscitar habilidades de leitura e escrita

(LIMA, 2014).

Dentre as características do método Laubach, destacam-se: (BEISIEGE, 1974):

1- Ensina o estudante a pronunciar as sílabas e as letras de maneira

rápida, fácil, e tão agradável quanto seja possível, após o que ele

poderá pronunciar todas as palavras do seu próprio idioma.

2- Como auxiliar para a memória se empregam três ou quatro palavras-

chaves, as quais contém as consoantes empregadas na linguagem,

seguidas por uma vogal. Cada sílaba aparece cinco vezes em palavras

ou frases curtas, de maneira que possa ser reconhecida cada vez que

apareça.

3- Depois que os alunos tiverem aprendido os primeiros diagramas,

introduz-se uma canção bem conhecida.

Com o fracasso do Método Laubach no Brasil, bem como as campanhas do MEC na

época surge outro método, denominado Método Freire. Este método se diferenciava dos

demais por levar em consideração as experiências adquiridas pelos alunos e não havia

imposição de conceitos ou metodologias prontas como eram empregadas na alfabetização de

crianças. O requisito básico e necessário era o diálogo entre professores e alunos, fazendo do

ensino uma construção coletiva entre estes autores – educando e educadores. A metodologia

tem como pressuposto que “ninguém educa ninguém e ninguém se educa sozinho”. Como

breve descrição do método, tem-se o levantamento do universo vocabular dos grupos que

participariam do processo de alfabetização e, a partir deste levantamento, escolhia-se as

palavras denominadas geradoras (palavras-chaves). O terceiro passo seria a criação de

situações corriqueiras para os aprendentes, que levariam ao debate, propiciando a

alfabetização, havendo a elaboração de fichas-roteiro e fichas-cultura, de modo a assessorar

os coordenadores neste momento de interação. Eram elaboradas fichas que tinham a

32

decomposição das famílias fonéticas que gerariam o debate, tornando evidentes as palavras

geradoras, dando início ao processo de aquisição de conhecimentos (LIMA, 2014).

2.1.2 A Andragogia de Knowles

Tomando como base o que já foi apresentado anteriormente, a seguir serão descritas as

etapas necessárias para criar experiências de aprendizagem para adultos. Aqui serão descritas

oito etapas para criar experiências de aprendizagem para adultos. A primeira, a Preparação do

aprendiz, busca o desenvolvimento de habilidades proativas de aprendizagem, tais como ler

um livro, fazer resumos e gerir seus próprios estudos. Nesta etapa é importante que o

facilitador crie um certo nível de relação com os aprendentes e que instigue os mesmos a

contribuir com os conhecimentos que podem ser acrescidos neste ambiente educacional (DE

ALCÂNTARA, 2014).

A segunda etapa refere-se ao estabelecimento de um clima propício à aprendizagem.

Nogueira (2004) exemplifica como ambiente educativo propício à aprendizagem aquele

caracterizado pela informalidade, conforto, segurança, respeito e confiança; ou seja, as

características psicológicas devem configurar-se como mais importantes. No entanto as

características do espaço físico não devem ser desprezadas – como temperatura, ventilação,

luminosidade e acústica. Nogueira (2004) afirma ainda que os adultos, quando receosos ou

ansiosos, inibem a sua expressão e, para que o clima psicológico seja favorável e os adultos se

sintam confiantes e autodirigidos, os recursos existentes na sala de aula, quer materiais, quer

humanos, devem ser de fácil acesso e de forma sempre proativa e não reativa.

A terceira etapa é intitulada como mecanismo de planejamento mútuo. A esta etapa,

destinada ao planejamento das atividades de ensino a serem desenvolvidas. Como o próprio

nome sugere, cabe ressaltar o maior estímulo dos adultos quando envolvidos nestes processos

de planejamento. A quarta etapa aborda o diagnóstico das necessidades de aprendizagem.

Busca-se realizar uma avaliação das discrepâncias entre as competências especificadas no

modelo e o nível atual de desenvolvimento dos aprendizes, de acordo com a própria

percepção dos aprendizes. Esta etapa permite que os aprendentes localizem-se na ZDP – Zona

de Desenvolvimento Proximal –, descrita por Vygotsky (2001).

33

A quinta etapa é a formulação conjunta dos objetivos programáticos. Estes podem ser

definidos levando-se em consideração o que o aprendente anseia ou necessita para ser capaz

de realizar. A sexta etapa é o desenho dos planos de aprendizagem, nos quais há permuta da

comunicação vertical de conteúdos por uma escolha de área problema e a escolha dos

modelos de atividades, marcadamente práticas. É importante ressaltar que a abordagem

investigativa deve ser enfatizada como mecanismo de aprendizagem (DE ALCÂNTARA,

2014).

A sétima etapa é a condução das experiências de aprendizagem. Para esta, o facilitador

deve trabalhar com atividades investigativas ou experimentais, buscando sempre relacionar os

conteúdos teóricos ministrados com a realidade vivenciada pelos adultos. Por fim, na oitava

etapa, ocorre a avaliação dos resultados e rediagnostico das necessidades de aprendizagem.

Esta etapa deve ser realizada em conjunto, caracterizado por um processo ativo de busca de

conhecimento. Sendo este contínuo conversado a cada etapa do processo, onde volta e meia

reorganizam-se as atividades. A avaliação deve dar ênfase aos dados qualitativos que captem

o entendimento do aprendente, em detrimento a dados meramente quantitativos (DE

ALCÂNTARA, 2014).

De Alcântara (2014) sugere algumas formas de avaliação. Para ele, estas podem ser do

tipo avaliação da redação (do que estão gostando ou não, que sentimentos positivos ou

negativos expressam), avaliação da aprendizagem (verificando quanto dos objetivos propostos

estão sendo atingidos), avaliação do comportamento (sobre como o programa está

influenciando o fazer do aprendente) e avaliação dos resultados (a diferença de performance

no local onde o novo conhecimento deve ser utilizado).

2.2 Atividades Experimentais e as contribuições da teoria de Vygotsky

Conforme já mencionado, as dificuldades do Ensino de Física estão relacionadas a

diversos fatores. Segundo Cerqueira (2004), pontos como o grau de abstração ou a

necessidade de um formalismo matemático contribuem para diminuir o interesse dos

aprendentes pelo estudo da disciplina. Neste contexto, as atividades experimentais podem ser

enxergadas como potencialmente significativas neste processo de ensino-aprendizagem e as

aulas práticas devem ser utilizadas como instrumento de mediação para o Ensino de Física.

34

É importante destacar a grande diversidade de atividades que podem ser desenvolvidas

no âmbito escolar que vão além das metodologias tradicionais de ensino. Por exemplo, aulas

experimentais, feiras de ciências, aulas interativas com auxílio de softwares buscam maior

interação entre a teoria e a realidade em que os aprendentes estão inseridos. Nesse ínterim, o

docente sempre deve buscar atividades que despertem o interesse e a atenção ao fenômeno e a

explanação, para minimizar as dificuldades enfrentadas no processo ensino-aprendizagem de

Física (ALVES, 2005).

A utilização de atividades experimentais como estratégia de ensino tem sido apontada

por professores e aprendentes como uma das maneiras mais frutíferas de minimizar as

dificuldades de aprender e de ensinar Física de modo significativo e consistente (ARAÚJO &

ABIB, 2003). Tais atividades experimentais devem possibilitar significados reais, provocando

a elaboração e construção pessoal dos conceitos ministrados, a fim de que sejam utilizadas

para interpretação e para a construção de outras ideias (ZABALA, 1998).

Desta forma, a experimentação é aspecto intrínseco ao ser humano no seu processo de

formação e desenvolvimento intelectual. Em muitas situações, é por meio do empirismo que o

homem justifica ou busca explicações e soluções para seus problemas no cotidiano. Sob tais

argumentos, justifica-se a experimentação no Ensino de Física como ferramenta auxiliar no

processo ensino-aprendizagem ou como sendo o próprio processo de construção do

conhecimento científico, contribuindo de forma positiva para processo de formação do

cidadão.

Somente a experimentação, separada de uma metodologia de ensino mais abarcante,

não torna-se satisfatória que o discente apenas manipule “coisas”, isto torna-se apenas um

reforço ao seu desenvolvimento mental. De outro modo, estas contribuições não devem ser

supervalorizadas e nem desconsideradas excessivamente e sim associada a uma boa didática,

antes do desenvolvimento do conhecimento científico, propiciando que os aprendentes tornem

mais complexos seus conhecimentos em Física e instiguem a buscar soluções (ALVES,

2005).

No que tange às atividades experimentais, é importante mencionar que não estão

restritas apenas a laboratórios fechados para análise quantitativa, mas abrangem também

outros tipos de atividades práticas, como experiências adaptadas através de busca na internet,

simulação etc. Em decorrência das diversas dificuldades enfrentadas pelo discente, por

exemplo, a ausência do uso do laboratório didático ou a formação docente deficitária, outras

35

atividades práticas podem surgir como alternativas, ficando a cargo do professor a definição

de qual atividade se torna mais propícia.

2.2.1 As ideias básicas da teoria de Vygotsky e suas

contribuições para realização de atividades experimentais

Lev Semenovich Vygotsky, de origem judaica, desenvolveu suas atividades

acadêmicas em Moscou na Rússia, onde formou-se em Direito pela Universidade de Moscou

em 1917 e, mais tarde, em Medicina no Instituto Médico de Moscou. Especializou-se e foi

professor em literatura e psicologia (MOREIRA, 2011). Após completar seus estudos,

retornou a Gomel, cidade localizada em Belarus – antiga Bielorrússia. Em 1919, com a saída

dos alemães de Gomel, Vygotsky pode desenvolver pesquisas e uma notável atividade

pedagógica, que anos depois foram conhecidas e divulgadas no Ocidente (GASPAR, 2014).

Em suas obras Vygotsky descreve os mecanismos que influenciariam o

desenvolvimento cognitivo. Para ele, tais mecanismos são de origem e natureza sociais, sendo

característicos do ser humano. É por meio da internalização de instrumentos e signos,

provenientes da construção social, histórica e cultural do ser humano e mediante a interação,

que o indivíduo se desenvolve cognitivamente (MOREIRA, 2011).

Para Vygotsky, o foco de análise neste processo de desenvolvimento cognitivo deve

ser a interação entre o indivíduo e seu contexto, diferentemente do que pensavam outros

teóricos cognitivistas como, por exemplo Piaget e Ausubel. Segundo este viés, Moreira

(2011) cita que “não é por meio do desenvolvimento cognitivo que o indivíduo torna-se capaz

de socializar, mas é por meio da socialização que se dá o desenvolvimento dos processos

mentais superiores”.

Vygotsky propõe a existência de uma “região” propícia à aprendizagem, e a denomina

Zona de Desenvolvimento Proximal – ZDP. A definição para esta zona é dada “pela diferença

ou distância entre o nível de desenvolvimento cognitivo real do sujeito, calculado por sua

capacidade de resolver problemas independentemente, e o nível de desenvolvimento

potencial, calculado por meio da solução de problemas sob orientação (de um adulto, no caso

de uma criança) ou em colaboração com companheiros mais capazes” (MOREIRA, 2011).

36

A Zona de Desenvolvimento Proximal representa a região na qual o desenvolvimento

cognitivo ocorre, sendo esta dinâmica, pois está em constante modificação. A interação social

que provoca a aprendizagem deve ocorrer dentro da Zona de Desenvolvimento Proximal,

sendo o limite inferior determinado pelo nível de desenvolvimento do aprendiz e o superior

por processos instrucionais que podem acontecer quando o sujeito diverte-se, isso dentro do

ensino, seja ele formal ou informal, ou em suas atividades seculares (MOREIRA, 2011).

A experimentação no meio social é que desenvolve o processo de internalização de

significados. O professor pode afirmar que tal objeto tem uma nominação específica, mas será

mediante experiências, isto é consecutivos encontros com este, que a criança aprende a

abstrair, de um caso concreto, o nome do “conceito” e a generalizá-lo, aplicando-o a muitas

outras situações similares.A realização de experiências, segundo Vygotsky, ainda que a partir,

apenas, de sua descrição ou da exibição de um filme ou animação sobre ela, é certamente útil

e pode dar excelentes resultados, desde que adequadamente guiada pelo professor (GASPAR,

2014).

O aprendente necessita interagir com o meio para internalizar os novos significados

desenvolvidos dentro daquele contexto. O contato com atividades práticas o faz abstrair

conceitos que outrora eram apenas teóricos, passando assim a ter “significado”, podendo este

relacioná-lo a acontecimentos no seu dia-a-dia. Daí a importância da realização de atividades

experimentais.

Para Vygotsky, pode-se considerar pedagogicamente útil toda atividade experimental

– desde a simples realização de medidas, a construção de gráficos, a determinação de

constantes físicas, até a visualização qualitativa de determinadas proporcionalidades etc -,

contanto que, por meio dela, o professor possa promover interações sociais que lhe permitam

explorar adequadamente os conteúdos previstos no currículo ou em sua programação

(GASPAR, 2014).

Vygotsky também defende que a utilização de roteiros para conduzir a atividade

experimental - apesar da existência de críticas que argumentam a possibilidade de limitar a

iniciativa do aprendente – contribui para a aprendizagem, já que o aprendente não aprende o

conteúdo teórico da experiência com a montagem, nem mesmo com a simples realização de

medidas ou cálculos, mas com as interações sociais desencadeadas durante sua realização,

podendo, tais interações, serem originadas da discussão sobre problemas propostos nesses

roteiros (GASPAR, 2014)

37

É importante afirmar que, segundo a teoria de Vygotsky, as atividades experimentais

superam as demais práticas pedagógicas no que se refere ao ensino como motivação, devido

ao impacto da própria atividade, por fugir da rotina escolar e surpreender os aprendentes nas

suas expectativas e ajudar a concretizar de conceitos, princípios e leis físicas (GASPAR,

2014).

2.3 A aprendizagem significativa

A teoria da aprendizagem significativa foi formulada por David P. Ausubel, sendo

este, sem dúvida, o seu trabalho mais relevante. Graduado em Psicologia, destacou-se nas

áreas de psicologia educacional, psicopatologia e desenvolvimento do ego e tornando-se PhD

em psicologia do desenvolvimento (AUSUBEL, 1982).

Inserido em uma sociedade onde as ideias behavioristas dominavam, Ausubel seguiu

na contramão dessa conjuntura. Enquanto o behaviorismo advogava que o meio condicionava

a aprendizagem do aprendente e os conhecimentos prévios deste último não teriam

importância, Ausubel afirmava que aprender significativamente é ampliar e reconfigurar

concepções existentes e anteriores na estrutura mental e com isso o discente seria capaz de

relacionar e acessar novos conteúdos (FERNANDES, 2011).

Segundo Moreira (2011), “Aprendizagem Significativa é caracterizada quando ideias

expressas simbolicamente interagem de maneira substantiva e não-arbitrária com aquilo que o

aprendiz já sabe. Este conhecimento, especificamente relevante à nova aprendizagem, o qual

pode ser, por exemplo, um símbolo já significativo, um conceito, uma proposição, um modelo

mental, uma imagem, era denominado por David Ausubel de subsunçor ou ideia-âncora.”

O subsunçor é definido como qualquer conhecimento específico e relevante, já

preexistente no entendimento do aprendente, que pode ser utilizado, quer como alicerce para

um novo conhecimento, quer para ampliar o entendimento do mesmo. Desta forma, para que

um novo conhecimento desenvolva-se, é preciso que já existam conhecimentos prévios

especificamente relevantes (MOREIRA, 2011). Portanto para Moreira (2011), “subsunçores

podem ser proposições, modelos mentais, construtos pessoais, concepções, ideias, invariantes

operatórios, representações sociais e, é claro, conceitos, já existentes na estrutura cognitiva de

quem aprende”.

38

Nesse escopo, a teoria de Ausubel leva em conta a história do aprendente e ressalta a

função dos educadores para que estes venham a propor situações que favoreçam a

aprendizagem. De acordo com Ausubel, há duas condições para que a aprendizagem

significativa ocorra: a primeira, o conteúdo a ser lecionado deve ser potencialmente

significativo e a segunda, o estudante precisa estar disposto a aprender (FERNANDES, 2011).

Para Moreira (2011), a primeira condição imposta por Ausubel refere-se ao material

de aprendizagem (livros, aulas, aplicativos, softwares, por exemplo), os quais devem ter

significado para o aprendente, ou seja, que tenha relação não-arbitrária e não-literal de uma

estrutura cognitiva adequada e relevante. A segunda condição mencionada requer que o

discente possua na sua estrutura cognitiva ideias-âncora relevantes com as quais esse material

possa ser relacionado.

Portanto, este processo construtivo de evolução do conhecimento acontece de forma

individualizada, própria de cada indivíduo e diretamente associada com o conhecimento

prévio que o aprendente leva em seu histórico cognitivo. É evidente que o conhecimento

prévio de cada aprendente torna-se primordial para que a fixação de novos conteúdos se dê de

forma eficaz e duradoura, levando assim à aprendizagem significativa (GOMES, 2009).

Segundo Ausubel (1982), “Aprender significativamente é o principal objetivo, de

modo que os padrões dogmáticos são quebrados e a relação professor/aprendente se

transforma em uma relação mestre/aprendiz, sem a rigidez de papéis pré-fixados. Há, então,

flexibilização da participação dos atores na medida em que o aprendiz é também mestre e

vice-versa.”

É importante esclarecer que na maioria das instituições de ensino a aprendizagem

mecânica é mais evidente. Esta aprendizagem não possui significado, sendo puramente

mnemônica e utilizada apenas para obter êxitos em provas, não possuindo durabilidade e

sendo logo esquecida, apagada. Achar que o aprendente, ao “absorver o conteúdo” de forma

mecânica, pode, de alguma forma, torná-lo em aprendizado significativo, é um grande erro.

Não que isto não possa ocorrer, porém muitos fatores estão interligados a este processo e tal

fato quase nunca se concretiza (MOREIRA, 2011).

A Aprendizagem Significativa se dá de forma progressiva, onde o desenvolvimento de

subsunçores envolve captação, internalização, diferenciação e reconciliação de significados,

algo que não é imediato. Portanto, trata-se de um processo longo para o desenvolvimento de

39

significados (MOREIRA, 2011). À medida que novos conceitos vão sendo alicerçados

significativamente, os conceitos que foram utilizados anteriormente como base, vão sendo

aprimorados, diferenciando-se progressivamente. Ou seja, à medida que um subsunçor torna-

se mais robusto, o que ocorre de forma contínua no processo de ensino-aprendizagem, tem-se

evidenciado o que Ausubel chamou de diferenciação progressiva. Um outro ponto importante

também mencionado por Ausubel, é a reconciliação integrativa. À medida que o aluno

consegue estabelecer relações entre ideias, conceitos e proposições já existentes na estrutura

cognitiva, torna-se evidente a reconciliação integrativa (MOREIRA, 2012).

2.4 Tipos de abordagens na Sala de Aula

O desenvolvimento do processo de significação em sala de aula está diretamente

relacionado com o tipo de abordagem comunicativa realizada pelo professor. Os significados

são criados e desenvolvidos por meio do uso da linguagem e outros modos de comunicação.

A teoria da aprendizagem de Vygotsky reforça o entendimento sobre a importância da

comunicação e da relação social no meio acadêmico, desta forma, o processo de conceituação

é equacionado com a construção de significados.

Impende ressaltar que não se deve subestimar a importância do discurso do professor

no processo de elaboração de significados pelo aprendente. É evidente que a forma como

professor conduz sua aula pode ser favorável ao desenvolvimento cognitivo do aprendente, ou

não. O docente deve perceber a importância do diálogo em sala de aula, sendo crucial

envolver o aprendente nas atividades acadêmicas. Portanto, a participação que abre espaço

para o diálogo é fundamental no desenvolvimento de uma aula visando que ocorram

aprendizagens significativas.

Neste momento cabe fazer referência a um elemento importante no contexto de

ensino-aprendizagem: a abordagem comunicativa. Esta última, descrita por Mortimer& Scott

(2002), faz parte de uma estrutura analítica que descreve as interações e a produção de

significados em sala de aula, onde os aspectos inter-relacionados são focos de ensino,

abordagem e ações. O conceito de “abordagem comunicativa” é fundamental nesta estrutura

analítica, fornecendo a perspectiva sobre como o docente trabalha as intenções e o conteúdo

do ensino por meio de diferentes intervenções pedagógicas (MORTIMER & SCOTT, 2002).

40

Mortimer & Scott (2002) classifica a abordagem comunicativa em quatro tipos,

mediante o discurso entre professor e aprendentes ou entre aprendentes, sendo estes:

Interativo Dialógico, Interativo de autoridade, Não-interativo Dialógico e, por fim, Não-

interativo de autoridade. Cumpre dizer que existem dois extremos entre as classes definidas

acima, a primeira, Interativo Dialógica, caracteriza-se quando o professor considera o que o

aprendente tem a dizer, expondo o seu próprio ponto de vista; portanto, o papel do aprendente

é ativo e participativo, havendo o confronto de ideias. No outro extremo, a abordagem Não-

interativo de autoridade, caracteriza-se quando apenas o professor possui capacidade de expor

suas ideias, o que faz com que a “transmissão” de conteúdos se dê em um único sentido.

Estas abordagens comunicativas podem ser melhor descritas a partir do teor da tabela

2, mediante as ideias de Mortimer & Scott (2002).

Classes da

Abordagem

Comunicativa

Descrição

Interativo/dialógico

Há uma ação conjunta entre professor e aprendentes,

trabalhando diferentes ideias. A formulação de perguntas e

questionamentos, de hipóteses baseados em diferentes

pontos de vista caracterizam esta classe de abordagem

comunicativa.

Não-interativo/

dialógico

O docente leva em consideração, na sua exposição,

diferentes pontos de vista, destacando similaridades e

diferenças. No entanto, o discurso não favorece o diálogo e

a participação dos aprendentes.

Interativo/de

autoridade

O professor conduz o diálogo com a turma, porém buscando

chegar a um ponto de vista específico.

Não-interativo/de

autoridade

O docente expressa seu ponto de vista, considerando-o

como o único existente durante sua exposição em sala.

Tabela 2.Tipos de abordagens comunicativa.

Mortimer& Scott (2002) afirmam que, na prática, qualquer interação contém aspectos

de ambas as funções, ou seja, dialógica e de autoridade. No entanto, é de fundamental

41

importância a busca pela abordagem Interativo/dialógica, buscando uma melhor produção de

significados.

42

Capítulo 3 O ensino de Jovens e Adultos

A Educação de Jovens e Adultos (EJA) no Brasil é bastante recente. No período

colonial apenas abrangia uma formação religiosa. Posteriormente, no período imperial, foram

surgindo novas políticas que visavam à educação de adultos analfabetos, no período noturno.

Apenas no século XX, surgiu de forma mais sólida a necessidade de investir na educação de

adultos. Isso só ocorreu diante da ascensão do processo de industrialização no país que

requeria maior conhecimento da língua escrita e falada (CUNHA, 1999). Com o fim da

ditadura, em 1945, iniciou-se um processo de redemocratização do país que trouxe reflexos

inclusive para educação, sendo criado um fundo direcionado ao investimento na educação de

adultos analfabetos. Com a criação da UNESCO (Organização das Nações Unidas para a

Educação, Ciência e Cultura), organismo que o Brasil integrava, foi solicitado que os países-

membros fomentassem a educação de adultos. Em decorrência disso, o então presidente criou

a 1ª Campanha de Educação de Adultos com o intuito de alfabetizá-los rapidamente

(CUNHA, 1999).

A campanha propôs o seguinte percurso educacional para esse público: a alfabetização

ocorreria em três meses; em seguida, iniciava-se o ensino primário, com duas etapas de sete

meses; por fim, se seguiam uma capacitação profissional e de desenvolvimento comunitário.

Porém, devido às muitas críticas, essa campanha não obteve muito sucesso, pois problemas

como a má formação dos docentes, o baixo aproveitamento e a baixa frequência dos

aprendentes foram uma barreira não superada. Entretanto, foi possível notar alguns resultados

positivos, visto que, a partir de então, foram iniciados grandes debates sobre o analfabetismo

no Brasil e suas causas. No fim da década de 50, houve uma forte mobilização da própria

sociedade civil com o objetivo de rediscutir e alterar a então desfavorável conjuntura

educacional do país. Na época, o professor Paulo Freire apresentava uma nova visão

pedagógica da educação de jovens e adultos. O analfabetismo deixou de ser considerado a

origem da miséria e marginalização, passando a ser visto como consequência destas

(SOARES,1996).

Já em 1964, com o Golpe Militar, Paulo Freire foi exilado e a educação por alguns

anos limitou-se a práticas conservadoras de ensino e foram abafadas todas as críticas que

eram feitas ao sistema de educação de adultos (CUNHA, 1999). Apenas em 1970 houve a

expansão do MOBRAL que objetivava a conclusão do antigo primário pelos adultos. Em

43

1971, foi sancionada a Lei de Diretrizes e Bases da Educação, LDB 5692/71, que implantou o

ensino supletivo no Brasil. Tal lei trouxe avanços ao assegurar a EJA como um direito de

cidadania, embora tenha se estabelecido como dever do Estado proporcionar a educação dos

jovens e adultos.

Em 1974, o MEC implantou os Centros de Estudos Supletivos (CES), que visavam a

educação de jovens e adultos em menor tempo e com mais efetividade. Contudo, tal programa

resultou no favorecimento da “evasão, individualismo, pragmatismo e certificação rápida e

superficial” (SOARES, 1996).

Em 1988, a nova Constituição Federal estabeleceu de forma definitiva que o Estado

deveria proporcionar a educação fundamental para jovens e adultos de forma obrigatória e

gratuita. A partir de então e durante os anos 90, surgiram os desafios de transformar a EJA em

uma educação com metodologias criativas que, de forma universal, proporcionasse um ensino

de qualidade. Nos anos que se seguiram, através da UNESCO, foi realizada uma série de

conferências com vistas ao aperfeiçoamento e expansão da EJA.

Em 1996, foi sancionada a nova Lei de Diretrizes e Bases da Educação – LDB

9334/96 -, que, em seu art. 3º, estabeleceu diversos princípios que influenciaram de forma

significativa as diretrizes da EJA.

Art. 3º. O ensino será ministrado com base nos seguintes princípios:

I - igualdade de condições para o acesso e permanência na escola;

II - liberdade de aprender, ensinar, pesquisar e divulgar a cultura, o

pensamento, a arte e o saber;

III - pluralismo de ideias e de concepções pedagógicas;

IV - respeito à liberdade e apreço à tolerância;

V - coexistência de instituições públicas e privadas de ensino;

VI - gratuidade do ensino público em estabelecimentos oficiais;

VII - valorização do profissional da educação escolar;

VIII - gestão democrática do ensino público, na forma desta Lei e da

legislação dos sistemas de ensino;

IX - garantia de padrão de qualidade;

44

X - valorização da experiência extraescolar;

XI - vinculação entre a educação escolar, o trabalho e as práticas sociais.

Tal Lei representou grande avanço para educação no Brasil, em especial para a EJA.

As políticas públicas para melhor qualificar a EJA vêm crescendo. Com esta última LDB,

ficou a cargo dos municípios a responsabilidade de proporcionar a educação para jovens e

adultos e isso incrementou as iniciativas de parcerias entre municípios, ONG‟s e

universidades, durante os anos 90.

Mais recentemente, em 2006, o Governo Federal, através do Decreto Nº 5.840,

instituiu o PROEJA (Programa Nacional de Integração da Educação Profissional à Educação

Básica na Modalidade de Educação de Jovens e Adultos). Trata-se de um programa voltado

para educação profissional de jovens e adultos, visando à formação inicial e continuada de

trabalhadores; e a educação profissional técnica de nível médio, como o próprio Decreto

estabelece no seu art. 1º.

45

Capítulo 4 Alguns Conceitos de Física Térmica

O termo Termodinâmica – derivado de palavras gregas que significam “movimento do

calor” – foi introduzido pelo físico escocês William Thomson (nascido em Belfast, na

Irlanda), Primeiro Barão Kelvin (1824 – 1907). Ele foi responsável pela publicação de mais

de seiscentos artigos científicos e registrou mais de setenta patentes. A Termodinâmica foi

desenvolvida no início do século XIX, antes que a teoria atômica e molecular da matéria fosse

compreendida. Duas premissas da termodinâmica são a conversão da energia e o fato de que o

calor flui espontaneamente do quente para o frio e jamais ocorrerá (espontaneamente) o

inverso (HEWITT, 2011). Neste capítulo serão apresentado alguns conceitos de Física

Térmica necessários para o desenvolvimento da sequência didática que será abordada a

seguir.

4.1 Temperatura

Toda matéria, seja ela sólida, líquida ou gasosa, é formada por átomos ou moléculas

que se encontram em constante agitação, movendo-se de forma aleatória e, portanto, possuem

energia cinética. A temperatura está diretamente ligada à agitação destas partículas. De fato, a

energia cinética média de tais partículas produz efeitos correspondentes às sensações

térmicas, quando os objetos são tocados. Portanto, a temperatura é a quantidade que informa

quão quente ou frio é um objeto em relação a algum padrão (HEWITT, 2011).

A definição de temperatura mediante a Teoria Cinético-Molecular da matéria está

presente em muitas referências. Como já foi mencionado, todo corpo é resultado do arranjo de

moléculas ou átomos e a temperatura está associada ao movimento médio das partículas que o

constituem, ou seja, o aumento de temperatura de um objeto corresponde a maior energia de

movimento de tais moléculas, que passam a vibrar, em média, mais intensamente. A energia

associada à agitação das partículas recebe o nome de Energia Térmica e, obviamente, não

corresponde à definição de calor, como muitos erroneamente os correlacionam (OLIVEIRA,

2010).

Segundo Hewitt (2011), a temperatura está relacionada ao movimento aleatório dos

átomos ou moléculas de determinado objeto. Ou seja, a temperatura é proporcional à energia

cinética média “translacional” do movimento molecular – energia que proporciona o

movimento das moléculas de um lado para o outro. As partículas da matéria se movimentam

46

de várias maneiras diferentes, havendo movimento de translação, rotação e vibração. Ou seja,

além da energia cinética translacional já mencionada, as moléculas também possuem energia

cinética rotacional e vibracional, que juntamente com a energia potencial formam a energia

total de um corpo. No entanto, a temperatura é definida, mediante a Teoria cinético-

molecular, apenas em relação à energia do movimento de translação.

Figura 2.Tipos de movimento realizado por moléculas que compõem os objetos.

Em termos macroscópicos, a temperatura está diretamente ligada a experiências

sensoriais, sendo definida pela Lei Zero ou anteprimeira Lei da Termodinâmica. O conceito

de temperatura tem origem nas ideias qualitativas das sensações térmicas de „quente‟ e „frio‟,

medidas através do tato. Considere três sistemas A, B e C, que inicialmente não estão em

equilíbrio térmico. Coloca-se tais sistemas em uma caixa isolante ideal de forma a não

interagir com o meio externo. Na primeira situação, separa-se A e B por meio de um isolante

térmico e apenas C interage com os primeiros devido a existência de um condutor térmico

entre A e C e entre B e C. Após um certo intervalo de tempo percebe-se que C entra em

equilíbrio térmico com A e B, no entanto, nada garante que A e B estejam em equilíbrio

térmico. Em seguida, coloca-se A em contato térmico com B e os separam de C através de um

isolante térmico. Após análise, percebe-se que nada se altera, não havendo nenhuma interação

entre A e B. Desta forma conclui-se que quando C está em equilíbrio térmico com A e com B,

então A também está em equilíbrio térmico com B. Essa definição é denominada Lei Zero da

Termodinâmica (YOUNG, 2008).

47

Figura 3. Lei Zero da Termodinâmica.

Considerando que o sistema C seja um termômetro, quando atinge-se o equilíbrio

térmico, ou seja, a temperatura do termômetro torna-se estável, ele estará medindo a

temperatura de A e B que serão as mesmas quantidades. Deste modo, o termômetro mede sua

própria temperatura e estando em equilíbrio térmico com outro sistema também define a

temperatura deste sistema (YOUNG, 2008). Termômetro é a denominação para um medidor

térmico e um caso típico é dos termômetros clínicos que medem temperatura por meio da

dilatação ou contração de um líquido (o mercúrio) dentro de um tubo de vidro que possui uma

escala (HEWITT, 2011).

É importante ressaltar a relevância da grandeza física Temperatura, pois muitas

propriedades da matéria são dependentes desta, como comprimento de uma haste metálica, a

pressão no interior de uma panela, a intensidade de corrente elétrica por um fio transportada e

a cor de um objeto incandescente muito quente (YOUNG, 2008).

Algumas escalas termométricas possuem relevância para este estudo. Uma escala

termométrica muito utilizada mundo afora é a denominada escala Celsius, em homenagem ao

astrônomo sueco Anders Celsius (1701 – 1744). Os termômetros graduados na escala Celsius

possuem o número 0 para a temperatura que a água congela e o número 100 para a

temperatura em que a água entra em ebulição (tais valores para pressão atmosférica no nível

48

do mar), havendo cem divisões ou espaços entre estes números. Daí surge a expressão

termômetro centígrado (HEWITT, 2011).

Uma outra escala termométrica é a denominada Fahrenheit, em homenagem ao físico

alemão Gabriel Daniel Fahrenheit (1686 – 1736) e adota os números 32 para a temperatura na

qual a água congela e 212 para temperatura que a água entra em ebulição, nas mesmas

condições de pressão da escala anterior. Tal escala é comumente utilizada nos Estados Unidos

(HEWITT, 2011).

A escala utilizada pelos cientistas é denominada Kelvin, em homenagem ao físico

escocês William Thomson, Primeiro Barão Kelvin (1824 – 1907). Para esta escala é definido

o zero absoluto, na qual as partículas do sistema possuiriam movimentação mínima, tendo

valor correspondente na escala Celsius de aproximadamente -273ºC. As temperaturas em que

a água congela e entra em ebulição são +273K e +373K, respectivamente, não havendo

valores negativos nesta escala. As relações matemáticas existentes entre tais escalas descritas

acima são fórmulas aritméticas e são utilizadas para conversão entre as unidades de medida

(HEWITT, 2011).

4.2 Calor

Na antiguidade, os gregos já debatiam sobre a natureza do calor, havendo duas linhas

de pensamento distintas. Para alguns o calor estaria associado a um suposto fluido e, para

outros, à manifestação de vibrações das partículas que compõem os corpos. Mais tarde, a ideia

de que o calor correspondia a um fluido foi responsável pelo desenvolvimento de duas teorias:

a primeira, do flogístico e a segunda, do calórico. Tais teorias serão abordadas a seguir

(OLIVEIRA, 2010).

De fato, há muitos séculos, alguns filósofos consideravam o calor como algo que fluía

de objetos quentes para objetos frios. Mais tarde, Hooke, em 1665, afirmou que o calor era

uma propriedade dos corpos e surgia mediante o movimento ou agitação de suas partes. Em

1697, Georf Ernet propôs a teoria do flogístico, afirmando a existência de um elemento que

possuía massa e que estava presente em todos os materiais combustíveis. Materiais que

possuíam grande capacidade de combustão teriam grande quantidade de flogístico (PIRES,

2008).

Em 1760, Joseph Black (1728-1799), médico e químico escocês, defendeu que o calor

é um fluido ponderável e indestrutível (que, portanto, permanecia constante), com

49

possibilidade de interpenetrar todos os corpos materiais. Ele afirmou que para elevar a

temperatura de um corpo era necessário o fornecimento de uma certa quantidade de calor.

Black também foi o responsável por definir o conceito de calor latente – a quantidade de calor

necessária para transformar o gelo em água ou água em vapor. Ele também definiu claramente

e diferenciou os conceitos de temperatura e calor, sendo considerado o fundador da ciência da

Termodinâmica (PIRES, 2008).

A teoria do flogístico viera a ser derrubada por Lavoisier (1743-1794), ao estudar o

ganho ou perda de peso de diversas substâncias quando realizavam reação de oxidação ou

redução, mostrando a presença do elemento recém descoberto, o Oxigênio. Para Lavoisier o

calor era uma espécie de fluido estranho que veio chamar de calórico, sendo sua quantidade

sempre conservada no Universo. Sadi Carnot (1796-1832), utilizando-se da teoria do calórico,

estudou a geração de movimento usando o calor. Para ele, uma máquina com diferentes

temperaturas, podia realizar trabalho se o calor fluísse entre uma maior diferença de

temperatura. Ao analisar tal problema (o fluxo do calor), ele definiu uma lei geral: “Não

existe uma série de processos cujo único resultado seja a conversão total em trabalho da

energia contida em uma fonte de calor”. Mais tarde, tal afirmação viria a ser definida como a

Segunda lei da Termodinâmica, e portanto, esta lei fora definida antes que a primeira (PIRES,

2008).

A teoria do calórico foi utilizada para justificar vários fenômenos da natureza; no

entanto, alguns não poderiam ser explicados mediante tal teoria. Um exemplo seria o calor

gerado pelo atrito entre dois corpos, pois acreditava-se que o calórico não podia ser criado ou

destruído, somente podia fluir de um objeto para o outro. Porém, o atrito entre corpos gerava

calor. Thompson (1753-1814) contestou a teoria do calórico afirmando que o calor era um

tipo de movimento interno de um corpo material. Mais tarde, James Prescott Joule (1818-

1889) concluiu que o calor não era conservado e deveria ser uma forma de energia. Joule,

após algumas experiências, propôs uma teoria de conservação da energia que mais tarde viera

a ser conhecida como a Primeira Lei da Termodinâmica, definida por William Thomson em

1854 – que mais tarde recebeu o título nobiliárquico de Lord Kelvin (PIRES, 2008).

Quando um aluno toca uma panela quente, há transferência de energia da panela para a

mão do aluno. Da mesma forma, se o aluno tocar um recipiente que contém uma grande pedra

de gelo, energia transitará de sua mão para o gelo. Isto ocorre pelo fato de que,

espontaneamente, sempre ocorrerá transferência de energia térmica de um corpo de maior

temperatura para um corpo de menor temperatura. Portanto, Calor é a energia em trânsito de

50

um corpo para outro, devido a diferença de temperatura existente entre eles (SANT‟ANNA,

2013).

Figura 4. Calor: transferência de energia térmica.

4.3 Dilatação Térmica

Analisando a estrutura interna de um sólido, pode-se perceber que os átomos que os

constituem se distribuem ordenadamente, dando origem a uma estrutura denominada rede

cristalina, unidos mediante ligações (forças elétricas) e funcionam como se existissem

pequenas molas unindo um átomo a outro. Tais átomos estão em constante vibração em torno

de uma posição média (de equilíbrio) (MÁXIMO, 2010).

Quando um corpo é aquecido ou resfriado, há alteração de algumas de suas

propriedades físicas, de forma que, a maior parte dos sólidos e dos líquidos sofrem expansão

após uma variação positiva de sua temperatura. Os gases, quando possível, também se

expandem com o aquecimento ou sofrem um aumento na pressão se forem aquecidos a um

volume constante (TIPLER, 2000).

A dilatação térmica dos objetos depende de algumas grandezas físicas, tais como as

dimensões do mesmo ou a variação de temperatura a que são submetidos. É importante

afirmar também que substâncias diferentes dilatam-se com diferentes taxas. Um bom exemplo

é a união entre duas lâminas metálicas – denominada lâmina bimetálica. Quando aquecida,

um dos lados da tira dupla torna-se mais longo do que o outro fazendo com que ela se vergue,

tornando-se curva. Quando a variação de temperatura é negativa, ou seja, quando a lâmina

bimetálica é resfriada, a curvatura acontece no outro sentido (HEWITT, 2011).

51

De um modo geral, a dilatação ocorre simultaneamente em todas as direções dos

objetos (comprimento, largura e altura). Porém quando um ou dois lados se destaca em

relação aos demais pode-se considerar para fins didáticos que a dilatação ocorre em uma ou

duas direções. A expansão e a contração dos corpos são diretamente proporcionais à variação

de temperatura, e às dimensões do corpo. Para a dilatação linear, tem-se (SANT‟ANNA,

2013):

∆L ∝ L0.∆T (1)

Quando introduzida uma constante de proporcionalidade na equação 1, esta passa a ser

escrita conforme a equação 2. A constante de proporcionalidade representa o coeficiente de

dilatação linear, que varia de acordo com a substância do objeto e sua unidade no sistema

internacional é °𝐶−1 (SANT‟ANNA, 2013).

∆L = L0.α . ∆T (2)

L = L0(1 + α.∆T) (3)

A seguir uma tabela com alguns coeficientes de dilatação.

Material α (10−5°𝐶−1)

Aço 1,1

Alumínio 2,4

Chumbo 2,9

Cobre 1,7

Ferro 1,2

Latão 2,0

Ouro 1,4

Prata 1,9

Vidro Comum 0,9

Vidro Pirex 0,3

Sílica 0,4

Diamante 0,09

Tabela 1. Coeficientes de dilatação linear (SANT‟ANNA, 2013; MÁXIMO, 2010).

52

Para diversos objetos sólidos, denominados isotrópicos, a variação do comprimento,

para uma dada variação de temperatura, é igual para todas as direções. Desta forma a variação

da área é dada por:

∆A = A0.β.∆T (4)

E a do volume por:

∆V = V0 . γ.∆T (5)

Em que: β = 2. α e γ = 3.α.

4.4 Dilatação irregular da água

A água, como as demais substâncias, se dilata ao sofrer uma variação positiva de

temperatura. Contudo, na faixa de temperatura que vai de 0°C a 4°C seu comportamento é

anômalo. Na fase sólida, a água possui uma estrutura cristalina, formada por cristais

estruturalmente ocos, de modo a ocupar maior volume que no estado líquido, tornando assim

o gelo menos denso do que a água. Quando o gelo é aquecido e entra em mudança de fase,

nem todos os cristais ocos se desfazem. Parte dos cristais que ainda persistem, formam uma

neve fofa e lisa em mistura com o gelo-água e proporciona um aumento do seu volume,

portanto a água gelada, no intervalo de temperaturas entre 0°C e 4°C, é menos densa que a

água mais quente. À medida que a temperatura vai aumentando, as estruturas cristalinas vão

sendo desfeitas. Neste momento, passam a coexistir dois processos: o da contração devido ao

colapso dos cristais de gelo e o da expansão devido à maior agitação das moléculas. A

contração predomina até a temperatura de 4°C e, a partir desta temperatura, a expansão passa

a se sobressair, pois a maioria dos cristais microscópicos já terá se derretido (HEWITT,

2011).

4.5 Processos de Transferência de Calor

Como já foi mencionado, a energia térmica é transferida de maneira espontânea de um

corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura. O processo de transferência de

53

calor entre quaisquer corpos cessa quando os corpos envolvidos nas trocas de energia atingem

a mesma temperatura, ou seja, quando o equilíbrio térmico é alcançado. Pode-se classificar

tais processos de propagação de calor em três tipos: condução, convecção e radiação

(SANT‟ANNA, 2013).

4.4.1 Condução

Quando uma das extremidades de objeto metálico entra em contato com uma fonte

térmica e a outra está sendo segurada por uma pessoa, rapidamente esta pessoa perceberá que

a parte na qual segura se tornará quente mesmo estando relativamente distante da fonte

térmica (MÁXIMO, 2010). Vale ressaltar que objetos metálicos conduzem bem o calor. Isso

se dá devido às ligações em sua estrutura atômica ou molecular. Os sólidos formados por

átomos que possuem elétrons mais externos, com fraca interação, são bons condutores de

calor (e de eletricidade). Os metais são exemplos de elementos com elétrons fracamente

ligados, portanto estão livres para transportar energia por meio de colisões através do metal,

sendo estes classificados como excelentes condutores de calor e eletricidade. Já a lã ou a

madeira possuem elétrons mais externos com grande interação, estando fortemente ligados e

são classificados como maus condutores ou isolantes. A maior parte dos líquidos e gases são

maus condutores de calor, portanto o meio sólido é o mais apropriado para que o processo de

propagação de calor por condução ocorra (HEWITT, 2011).

Figura 5. Transferência de energia mediante condução.

54

A condução térmica, portanto, é um processo de propagação de calor que ocorre pela

transmissão da agitação térmica de partículas de uma região de maior temperatura para

partículas de uma região vizinha de menor temperatura. Deste modo, a presença de partículas

torna-se primordial para a existência da condução térmica. O cálculo do fluxo de calor é dado

pela razão entre a quantidade de calor Q que atravessa uma seção transversal da barra e o

intervalo de tempo ∆𝑡 correspondente (BÔAS, 2010):

∅ =Q

∆t (6)

Considerando uma barra metálica, pode-se afirmar que, inicialmente as diversas seções

transversais da barra apresentam temperatura variável. No entanto, decorrido um certo

intervalo de tempo e assumindo temperaturas constantes, mas diferentes entre si, considera-se

que o fluxo de calor dá-se em regime permanente ou estacionário, ou seja, torna-se o mesmo

em qualquer seção da barra. No regime permanente, o fluxo térmico depende de quatro

quantidades: a primeira é a área de seção transversal A, a segunda o comprimento da barra L,

a terceira, a diferença de temperatura dos extremos da barra e, por fim, do material que a barra

é feita K. Esta grandeza K é uma constante que caracteriza o material da barra e é denominada

coeficiente de condutibilidade térmica. A equação 7 representa a lei de Fourier (BÔAS,

2010).

∅ =K . A . ∆T

L (7)

Material 𝐾 (10−2 𝑐𝑎𝑙 𝑐𝑚

𝑠 𝑐𝑚 2°𝐶)

Alumínio 49

Aço 12

Chumbo 8,2

Vidro 0,2

Madeira 0,03

Cortiça 0,01

Tabela 3. Condutibilidade térmica de alguns materiais (BÔAS, 2010).

55

4.4.2 Convecção

Convecção térmica é o processo de propagação de calor no qual a energia térmica

muda de local, acompanhando o deslocamento do próprio material aquecido. Portanto, os

líquidos e os gases transmitem calor principalmente por convecção, que pode acontecer em

todos os fluidos. Quando um fluido é aquecido na parte inferior, por exemplo uma panela com

água no fogo, as moléculas que o compõem passam a se mover mais rapidamente, afastando-

se mais, em média, umas das outras, tornando o material menos denso, surgindo assim uma

força de empuxo que empurra o fluido para cima. Já o fluido frio, mais denso, move-se para

baixo de modo a ocupar o lugar do fluido mais quente (HEWITT, 2011).

Um bom exemplo são as correntes de convecção vistas na costa marítima. Durante o

dia, o solo da costa marinha esquenta mais facilmente do que a água. O ar logo acima do solo

é empurrado para cima pelo ar mais frio que vem das camadas mais próximas à água. Durante

a noite, o processo é o inverso, porque o solo esfria mais rapidamente do que a água e, então,

o ar mais aquecido se encontra acima do mar (HEWITT, 2011).

Figura 6. Brisa marítima.

56

Figura 7.Brisa terrestre.

4.4.3 Radiação

A radiação é o processo de propagação de energia na forma de ondas

eletromagnéticas. Ao serem absorvidas, parte da energia dessas ondas se transforma em

energia térmica. Esta propagação de calor pode acontecer tanto num meio material quanto no

vácuo. A propagação de calor proveniente do Sol ao planeta Terra não ocorre por condução

ou convecção, pois estes processos dependem de meios materiais para ocorrer. Toda

substância que se encontre a uma temperatura superior ao zero absoluto emite energia

radiante, ou seja, energia transmitida mediante radiação (HEWITT, 2011; BÔAS, 2010).

A taxa com a qual um objeto emite energia através da radiação eletromagnética

depende da área A da superfície do objeto e da temperatura T dessa área (dada em Kelvins),

sendo expressa pela equação 8, na qual σ é conhecida como a constante de Stefan-Boltzmann.

O símbolo ε representa a emissividade da superfície do corpo (ε varia de 0 a 1, onde um

corpo com emissividade 1 corresponde ao chamado corpo negro). Os corpos também

absorvem energia e a taxa de absorção é dada pela equação 9. Como os corpos,

simultaneamente, absorvem e irradiam energia, o cálculo para a taxa líquida é dada pela

equação 10 (HALLIDAY, 2012).

Prad = σεAT4 (8)

57

Pabs = σεATamb4 (9)

Pliq = Pabs − Prad = σεA(Tamb4 − T4) (10)

Em todos os processos de transferência de calor, a velocidade de resfriamento de um

corpo ou a taxa com a qual ele resfria é aproximadamente proporcional à diferença de

temperatura entre o corpo e as suas vizinhanças. Este é o enunciado da lei de Newton do

resfriamento.

58

Capítulo 5 Metodologia

Produto educacional: Sequência didática

A partir das questões norteadoras descritas anteriormente e com o propósito de tentar

respondê-las, foi desenvolvida uma sequência didática baseada no diálogo entre algumas

características da Andragogia de Malcolm Knowles (KNOWLES, 1980; 1990a; 1990b), da

Psicologia Sociocultural de Lev S. Vygotsky (VYGOTSKY, 2001), e da Aprendizagem

Significativa de David Ausubel (AUSUBEL, 1963). Tal sequência foi desenvolvida

observando as características da abordagem Interativa/Dialógica visando o desenvolvimento

de aulas não tradicionais. Os conteúdos de Física Térmica abordados na sequência didática

são: os conceitos de temperatura, calor e grandezas Física relacionadas, além de alguns

processos térmicos, tais como expansão e contração térmica e os processos de transferência de

calor.

Neste capítulo serão expostas as características da sequência didática que se constitui

no produto educacional ora desenvolvido.

5.1 Material desenvolvido

A aplicação referente à sequência didática foi dividida em quatro etapas. Por sua vez,

tal conjunto de etapas foi distribuído em dez aulas de 45 (quarenta e cinco) minutos cada.

A primeira etapa foi realizada em duas aulas no primeiro dia de intervenção, tendo por

objetivo a caracterização da turma com a aplicação dos questionários socioeconômico e de

sondagem. A segunda etapa, denominada Ensino, corresponde às aulas teóricas que foram

ministradas, as quais abordaram os temas dilatação térmica e processos de transferência de

calor, a partir de dois encontros (somando quatro aulas). A terceira etapa, a atividade prática,

corresponde à aula realizada em um laboratório. A quarta e última etapa, a análise a posteriori

e revisão, teve por objetivo a verificação da aprendizagem, sendo realizada em duas aulas.

59

5.2 Público-alvo

A turma na qual foi aplicada a sequência didática possuía um total de quinze

aprendentes, sendo 60% de homens e 40% de mulheres. Os principais critérios para ingresso

no curso PROEJA de Informática da referida instituição são: possuir diploma do Ensino

Fundamental e ter mais de dezoito anos; o que leva à formação de um público bastante

heterogêneo.

Gráfico 1. Representação gráfica quanto ao sexo dos alunos.

Foi verificado que a grande parte dos aprendentes tinha parado de estudar há muito

tempo antes de reingressarem no ensino formal, na modalidade EJA. Além disso, muitos

aprendentes só tinham concluído o Ensino Fundamental. Destoando do status predominante

nessa amostra, dois dos aprendentes tinham concluído o Ensino Médio.

Quanto à etnia: 60% se declararam pardos, 20% brancos, cerca de 13% negros e7%

amarelos. Em relação ao estado civil aproximadamente 73% se declararam solteiros, 20%

casados e 7% divorciados.

Masculino 60%

Feminino40%

Masculino

Feminino

60

Gráfico 2. Representação gráfica do estado civil dos alunos

Gráfico 3. Representação gráfica quanto a etnia dos alunos

Quanto à participação no mercado de trabalho, a maioria deles trabalha atualmente:

destes, 60% trabalham e os demais 40% não realizavam nenhuma atividade remunerada. Um

dado importante e com impacto no processo de ensino-aprendizagem: 78% dos que exerciam

alguma atividade remunerada, trabalhavam mais de 40 horas semanais, o que provavelmente

reduziria o tempo dedicado aos estudos.

73%

7%0%

20%0%

Solteiro(a)

Divorciado(a)

Viúvo(a)

Casado(a)

20%

6%

60%

4,5%

4,5%

Branco

Preto

Pardo

Amarelo

Indígena

Não declarado

61

Gráfico 4. Representação gráfica quanto a relação de trabalho dos alunos.

Gráfico 5. Representação gráfica do quantitativo de horas trabalhadas semanalmente.

Em conversas informais foi possível perceber que a maioria disponibiliza de pouco

tempo para estudo fora da Instituição. Suas aulas já são desenvolvidas no período noturno e

muitos desenvolvem jornada tripla entre trabalho e estudos. Tais fatores descritos são

peculiares deste público e devem ser levados em consideração durante todo processo

educacional.

60%

40%

Trabalha

Não Trabalha

0

1

2

3

4

5

6

7

Não Trabalha Trabalha mais de 40 horas

Trabalha entre 30 e 40 horas



62

Indagados a respeito de quando começaram a atuar em alguma atividade remunerada,

46,67% afirmaram que começaram a trabalhar antes dos 16 anos e, por esta razão, muitos não

teriam tido a oportunidade de concluir seus estudos quando adolescentes.

A maioria dos aprendentes (87%) residia na zona urbana da cidade, embora parte dos

aprendentes tivesse que se deslocar da zona Rural e até mesmo de outros municípios vizinhos

até a instituição de ensino para poderem estudar. A grande maioria (aproximadamente 60%)

não possuía filhos; os demais possuíam entre um e três filhos.

Gráfico 6. Representação gráfica quanto à moradia dos alunos.

Gráfico 7. Representação gráfica quanto ao número de filhos.

87%

13%

Zona Urbana

Zona Rural

60%27%

0%13%

Não Tem

Um

Dois

Três

63

Quanto ao grau de escolaridade dos pais: 36% tinham pai analfabeto, 36% tinham pai

apenas com o Ensino Fundamental completo e a menor parcela dos pais dos aprendentes

concluiu o ensino Médio. Quanto à escolaridade das mães: 13% eram analfabetas e 54% só

concluíram o Ensino Fundamental; a minoria das mães tinha o Ensino Médio completo.

Gráfico 8. Representação gráfica quanto a escolaridade dos pais dos alunos.

Gráfico 9. Representação gráfica quanto a escolarizada da mão dos alunos.

36%

21%

36%

7%

Não alfabetizado

Ensino Fundamental

Ensino Médio

Ensino superior

13%

54%

33%

0%

Não alfabetizado

Ensino Fundamental

Ensino Médio

Ensino superior

64

Um outro fator analisado foi a renda familiar dos aprendentes. Neste quesito, cerca de

73% possuíam renda familiar entre um e três salários mínimos. Porém o mais surpreendente

foi que os demais, cerca de 27% possuíam renda familiar inferior a um salário mínimo. Em

conversas informais, foi possível perceber o esforço que a maioria faz para estar ali presente,

todos os dias, superando adversidades das mais variadas, mas buscando uma oportunidade de

se desenvolver profissionalmente e uma melhor condição de trabalho.

Gráfico 10. Representação gráfica quanto a renda dos alunos.

27%

73%

0%0%0%

Menos de 1 Salário Mínimo

De 01 a 03 Sal. Mínimos



Mais de 10 Sal. Mínimos

65

5.3 Etapas desenvolvidas

5.3.1 Primeira etapa: Revisão a priori

Aula 1: Análise a priori da turma

Foi realizada a aplicação de questionário socioeconômico para caracterização da turma

de aplicação da sequência didática, compreendido no Apêndice A, Seção III, Subseção A.

Posteriormente, foi aplicado o questionário de sondagem para determinar possíveis

incoerências na aprendizagem no que se refere aos conceitos físicos necessários para a

aprendizagem do tema. Tal questionário corresponde ao Apêndice A, Seção III, Subseção B.

Figura 8. Aprendentes durante a realização dos questionários socioeconômico e de sondagem.

Aula 2: Revisão

Após este primeiro momento de sondagem, foi realizada uma aula, apresentando pré-

requisitos necessários para o entendimento dos novos conteúdos a serem ministrados. Nesta

aula, bem como nas aulas seguintes, buscou-se sempre a utilização do discurso com

abordagem comunicativa, empregando o método interativo/dialógico, no qual o professor e os

aprendentes trabalham ideias, elaboram perguntas, permitindo a construção do conhecimento

66

e o desenvolvimento cognitivo dos aprendentes. É importante ressaltar que, segundo

Mortimer & Scott (2002), na abordagem comunicativa facilmente detectam-se aspectos

relativos às diferentes classificações (dialógico ou de autoridade). Portanto as aulas, como um

todo, possuíam maiores características do discurso interativo/dialógico.

É importante ressaltar que nem todas as características da Andragogia, bem como as

etapas descritas por Knowles foram possíveis de serem realizadas. Como já foi mencionado,

os elementos que compõem o modelo andragógico, podem ser aplicados em parte ou no seu

todo, podendo ser moldados para cada situação em específico. Desta forma, cabe ao

facilitador analisar as circunstâncias internas e externas ao ambiente de ensino, adequar

elementos andragógicos que lhe propiciem melhor resultado a algumas características

pedagógicas.

Considerando as características da instituição de ensino (por exemplo, visão

tradicional de ensino por parte da direção da escola e rigidez programática e curricular), bem

como as grandes deficiências educacionais dos aprendentes, em alguns momentos foram

utilizados aspectos pedagógicos no processo de ensino de viés andragógico.

Neste momento de aplicação da sequência didática, tanto a primeira etapa (preparação

do aprendiz) quanto a segunda etapa (o estabelecimento do clima propício à aprendizagem)

descritas por Knowles (1990a) para criar experiências de aprendizagem para o aprendente

adulto, estão presentes. Quando o aprendente percebe que é capaz de atender às expectativas,

posiciona-se no que Vygotsky (2001) propõe como Zona de Desenvolvimento Proximal,

momento em que suas habilidades são apropriadas para realização das atividades almejadas.

A realização da aula de revisão, bem como a aplicação do questionário diagnóstico,

ajustam-se à quarta etapa descrita pela Andragogia: o diagnóstico das necessidades de

aprendizagem. Ficou evidente que os aprendentes não dispõem da autonomia descrita por

Knowles (1980); no entanto, foi possível identificar as discrepâncias existentes entre o

conhecimento prévio e as necessidades curriculares. Além do seu caráter de nivelamento para

passar aos conceitos posteriormente abordados, a aula de revisão teve um papel importante,

para que os aprendentes pudessem se localizar na Zona de Desenvolvimento Proximal, como

descreve Vygotsky (2001).

Nesta aula, foram revisados os conceitos de temperatura, energia térmica, calor e

equilíbrio térmico. Como problematização, foi utilizado um experimento com o intuito de

67

superar alguns equívocos sobre os conceitos físicos (foram utilizados três recipientes com

água a temperaturas diferentes, como ilustra a figura 3). A distinção entre as grandezas de

associações do senso comum foi de fundamental importância nesta aula.

Figura 9. Ilustração do experimento realizado em sala.

Tais conceitos revisados foram utilizados mais à frente como subçunsores em que a

aprendizagem deve se alicerçar para que possa se desenvolver significativamente. Estes

pontos serão retomados ao longo do texto.

5.3.2 Segunda etapa: Ensino

O sexto e sétimo momentos do modelo andragógico são caracterizados pelas etapas de

Ensino, aqui descritas, e Atividade Prática, que a seguir será discutida. Buscou-se ao máximo

aplicar o paradigma de Knowles nesta etapa. No entanto, o entendimento de que os

aprendentes ainda não eram capazes de uma autogestão, impede que os mesmos contribuam

de forma ativa para determinação dos conteúdos a serem abordados. Mas, o emprego de

atividades práticas, a formulação de uma área problema – os conceitos de Física Térmica, em

específico dilatação térmica e processos de transferência de calor –, vieram a corroborar a

teoria de Knowles.

Aulas 3 e 4

Nesta etapa, mais uma vez, foi empregado o método interativo/dialógico, no qual o

professor e os aprendentes trabalham ideias, elaboram perguntas, permitindo a construção do

conhecimento e o desenvolvimento cognitivo dos aprendentes. Esta etapa foi dividida em dois

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/galerias/imagem/0000000999/0000011379.jpg

68

momentos distintos: inicialmente, nas duas primeiras aulas, foi realizada a aula que

compreendia os conceitos de dilatação/contração térmica, explicando os tipos de

dilatação/contração térmica dos sólidos e líquidos. Foi feita a problematização e foram feitos

questionamentos a partir de fenômenos do cotidiano, como por exemplo, a existência de

espaços entre trilhos de linhas férreas, para demonstrar a importância do conceito físico em

questão. Foi importante tornar palpável para o aprendente o tema da aula, de forma que o

mesmo encontrasse respostas e aplicabilidade dos conceitos no meio em que vive. A

existência destes conhecimentos prévios, como a necessidade de espaços vazios entre os

trilhos ou entre os blocos que compõem uma quadra esportiva durante a construção dos

mesmos, por exemplo, contribui para o entendimento do fenômeno físico.

Um dos questionamentos feitos aos aprendentes foi o seguinte: fornecendo energia

térmica a um determinado corpo, ele obrigatoriamente aumentará sua temperatura? A maioria

dos aprendentes respondeu que sim. Segue-se um outro questionamento: se fornecermos uma

quantidade de energia proporcionando um aumento da velocidade deste objeto,

necessariamente ele também aumentará sua temperatura? Boa parte dos aprendentes

concordou que a energia se apresenta na natureza das mais variadas formas, não apenas sob a

forma térmica. Neste momento o subçunsor Energia é aprimorado, tornando-o mais robusto,

ampliando, assim, o entendimento do aprendente sobre este conceito.

Aulas 5 e 6

Em um segundo momento foi abordado o tema processos de transferência de calor,

tema este desenvolvido nas duas aulas seguintes. O professor iniciou a aula com uma revisão

do conteúdo visto anteriormente, objetivando consolidar o aprendizado. Posteriormente,

iniciou uma problematização sobre o novo conteúdo a ser ministrado, citando exemplos no

dia-a-dia dos processos de transferência de calor, por exemplo: uma concha metálica que

esquenta ao ser deixada em uma panela sobre um fogão ligado. Em seguida, foram realizados

questionamentos, dentre eles: “porque os aparelhos de ar condicionado são geralmente

instalados na parte superior dos ambientes?”. Isso no intuito de mais uma vez demonstrar

aplicabilidade dos conceitos físicos no dia-a-dia, tornando concretas as ideias expostas de

forma abstrata. Em todo momento foi estimulado o diálogo entre o professor e os aprendentes.

Após demonstrar aplicações do fenômeno como, por exemplo, a existência de aletas

no motor de motocicletas propiciando o resfriamento do mesmo, o professor definiu os tipos

de processos de transferência de calor, explicando-os detalhadamente.

69

A resolução de questões conceituais permitiu que os conteúdos fossem revistos e mais

uma vez aplicados.

5.3.3 Terceira etapa: Atividade Prática

Aulas 7 e 8

Esta etapa também corresponde à sexta e à sétima etapas da metodologia andragógica.

Aqui busca-se na atividade prática o desenvolvimento cognitivo do aprendente a partir de

atividades potencialmente significativas para aprendizagem.

A etapa da atividade prática é o momento de colocar em prática o conteúdo estudado,

sanando eventuais dúvidas. E, havendo necessidade, durante o desenvolvimento da aula com

uso da simulação, retoma-se a análise da etapa de ensino para complementação do processo

de aprendizagem.

A realização desta etapa foi em um laboratório de informática, utilizando um

simulador de um dilatômetro1 – equipamento experimental presente em laboratórios de Física.

Nesta aula, foram trabalhados os temas: dilatação térmica e processos de transferência de

calor, tendo como duração duas aulas de quarenta e cinco minutos. Tal aula foi direcionada

por um roteiro presente no Apêndice A, Seção III, Subseção C. Desta forma, o professor

orientou os discentes a seguir o mesmo. Alicerçado na teoria de Vygotsky e nas demais

descritas no referencial bibliográfico, atividades práticas corroboram de forma significativa o

processo de entendimento de significados. São fundamentais para abstração dos conceitos

outrora descritos de forma teórica. A imagem a seguir representa a tela inicial do simulador.

1O simulador utilizado nesta aula prática foi desenvolvido pelo professor Daniel Berg, autor desta dissertação, e

encontra-se disponível em http://www.univasf.edu.br/~cpgef/.

http://www.univasf.edu.br/~cpgef/

70

Figura 10. Imagem da tela inicial do simulador.

5.3.3.1 O simulador

É importante descrever o funcionamento do simulador, já que ele tem papel central na

aula.

Ao abrir a tela inicial, o aprendente tem a opção de escolher o material que compõe a

haste metálica que irá analisar. Esta escolha é feita na parte superior direita da tela. Em

seguida ele deve definir qual a temperatura inicial e final do líquido que irá aquecer a haste

quando entrar em ebulição – trata-se da água. Ao acionar a fonte de calor, o “relógio” no lado

direito, que já afirma o comprimento inicial (50cm) começa a variar até o valor

correspondente ao comprimento final da haste após a dilatação.

O roteiro que guia a aula solicita que seja determinado o coeficiente de dilatação linear

do material da haste, que posteriormente deve ser comparado no seu livro didático para

certificação do mesmo. O roteiro ainda é formado por algumas questões conceituais sobre o

tema processos de transferência de calor.

Ao final, o aprendente deverá repetir todo procedimento para outro material, com a

finalidade de alicerçar o entendimento do mesmo quanto aos fenômenos envolvidos.

As figuras 11 e 12 representam o momento da prática realizada em um dos

laboratórios que a instituição disponibiliza.

71

Figura 11.Aprendentes realizando a atividade prática utilizando o simulador.

Figura 12.Aprendentes realizando a atividade prática no simulador com auxílio do roteiro

previamente elaborado para esta aula.

72

5.2.4 Quarta etapa: Avaliação e Revisão a posteriori

Aulas 9 e 10

A análise a posteriori de uma sequência didática é feita através de resultados obtidos a

partir da exploração dos dados colhidos. Tal análise contribui para melhoria da práxis

pedagógica. Parte da avaliação já pode ser realizada com a análise dos roteiros preenchidos

pelos aprendentes na etapa da Atividade Prática. As estratégias de resolução adotadas pelos

aprendentes, bem como as formas de descrever alguns conceitos físicos, foram analisados por

meio das respostas presentes nos roteiros da aula prática.

Nesta aula de revisão, foram aplicados dois questionários. O primeiro – Apêndice A,

Seção III, Subseção D – com o objetivo de identificar a aprendizagem significativa. O

segundo – Apêndice A, Seção III, Subseção E – para que o aprendente possa avaliar o

desenvolvimento da sequência didática aplicada.

O questionário avaliativo dos conteúdos ministrados foi dividido em duas partes. A

primeira, dissertativa, repetia parte das questões do questionário de sondagem. A segunda

parte, foi descrita de forma objetiva, buscando atingir outras competências dos aprendentes

envolvidos.

Posteriormente foi realizada a aula de revisão, na qual foi possível sanar possíveis

dúvidas ainda persistentes. Sendo esta, mais uma vez apresentada mediante discussões

interativas/dialógicas.

73

Capítulo 6 Resultados e Discussão

Inicialmente será discutido o questionário de sondagem, como um prévio diagnóstico

dos aprendentes envolvidos na aplicação da sequência didática. Posteriormente os resultados

obtidos com a aula prática. Por fim, o questionário avaliativo descrevendo uma possível

evolução do processo de aprendizagem.

6.1 Questionários de Sondagem

O questionário de Sondagem foi formulado com dez questões conceituais dissertativas.

1- Em termos microscópicos, o que compõe os objetos?

Para a primeira questão proposta, a maioria conseguiu chegar a resposta desejada ou pelo

menos de forma parcial. A figura 13 mostra a resolução proposta pelo Aluno A, que era a

resposta esperada para esta atividade.

Figura 13.Resposta do Aluno A para a questão 1 da atividade de sondagem.

Entretanto, houve alguns aprendentes, como o Aluno B, que não conseguiram

diferenciar a matéria inanimada – objetivo do estudo – da que compõe organismos. As células

são muito mais complexas que uma simples molécula ou átomo que compõe determinado

objeto.

74

Figura 14.Resposta do Aluno B para a questão 1 da atividade de sondagem.

Durante a resolução do questionário de sondagem foi possível perceber que os

aprendentes buscavam relações com os conteúdos ministrados anteriormente. Tal fato merece

destaque, pois neste momento eles buscavam como subsunçores os conhecimentos prévios,

bem como seu entendimento sobre determinados fenômenos mediante o senso comum.

2- O que acontece com os objetos quando aquecidos?

Nesta pergunta, como já era esperado, surgiram diversas interpretações. Em termos

microscópicos, de uma forma geral, quando aquecidos os objetos suas moléculas agitam-se

mais devido ao aumento da energia térmica do mesmo, e por consequência ocorre-se a

dilatação térmica. No entanto, o aumento de temperatura de um corpo pode provocar outras

consequências como a mudança de estado físico.

Diversas respostas incoerentes surgiram, e serão apresentadas a seguir:

Figura 15.Resposta do Aluno D para a questão 2 da atividade de sondagem.

Figura 16.Resposta do Aluno F para a questão 2 da atividade de sondagem.

Outras respostas foram dadas como limitadas.

75


Figura 18.Resposta do Aluno C para a questão 2 da atividade de sondagem.

No entanto, alguns aprendentes conseguiram, mesmo que de forma superficial, chegar

ao objetivo proposto, como é o exemplo do Aluno H.

Figura 19.Resposta do Aluno H para a questão 2 da atividade de sondagem.

3- O que a temperatura mede?

No item três, alguns aprendentes responderam de forma sucinta e objetiva a resposta

esperada. De fato, temperatura não é um conceito que possui definição direta, por tratar-se de

uma grandeza macroscópica, torna-se palpável para os discentes quando trabalhada mediante

o entendimento da Lei Zero e um tanto quanto abstrata ao mencionar a teoria cinético-

molecular. Entretanto, os livros didáticos do ensino médio, em sua grande maioria, trazem a

definição de temperatura mediante o entendimento microscópico e desta forma foi abordado

em sala de aula.

76


Figura 21.Resposta do Aluno J para a questão 3 da atividade de sondagem.

No entanto, uma grande parcela relacionaram “temperatura” a “calor”, mostrando não

possuir os conceitos físicos de forma satisfatória.

Figura 22.Resposta do Aluno F para a questão 3 da atividade de sondagem.

Para este grupo de aprendentes, temperatura está diretamente relacionada com um

suposto “calor” que os corpos possuem, confundidos com a ideia de “calórico”, cuja teoria já

foi refutada. Para eles um corpo a uma temperatura mais elevada comparado a outro possui

mais “calor” que o de temperatura inferior. Desta forma, foi possível concluir que o conceito

de energia térmica era constantemente confundido com calor. As sensações térmicas de

quente e frio, medidas macroscópicas de qualitativas de temperatura, eram também

relacionadas a calor, ou seja, um corpo mais quente que outro possui mais calor que outro.

Tais ideias errôneas sobre estes conceitos foram trabalhadas na etapa seguinte, a aula de

revisão.

77

4- As menores partições de cada corpo se comportam de que forma quando submetidos a

uma variação de temperatura?

Boa parte dos aprendentes conseguiram obter êxito nas respostas, relacionado a

variação da temperatura com o aumento ou diminuição do grau de agitação das partículas que

compõem o corpo.

5- O que é um corpo quente? E um corpo frio?

Para a maioria dos aprendentes foi difícil se expressar para definir as sensações

térmicas de quente e frio. A resposta esperada não foi descrita por nenhum aprendente. Eles

não conseguiram definir que para um “corpo estar quente” é preciso compará-lo a um

segundo que possua temperatura inferior ao primeiro e para o “corpo frio” o inverso.


Figura 24. Resposta do Aluno F para a questão 5 da atividade de sondagem.

As demais respostas foram incoerentes e imprecisas, como são os exemplos acima. E

mais uma vez, conceitos como temperatura e calor são mencionados de forma errônea.

6- Por que em certos momentos do dia temos dificuldades em abrir ou fechar portas

metálicas?

Para o item seis, alguns aprendentes conseguiram atingir o objetivo esperando, mesmo

que de forma incompleta ou parcialmente certa, como por exemplo os alunos G e J.

78

Figura 25. Resposta do Aluno G para a questão 6 da atividade de sondagem.

Figura 26. Resposta do Aluno J para a questão 6 da atividade de sondagem.

Porém alguns aprendentes demonstraram desconhecimento sobre tal fenômeno. Eles

não conseguiram relacionar a variação de temperatura com a mudança nas dimensões do

objeto em questão.

Figura 27. Resposta do Aluno I para a questão 6 da atividade de sondagem.

Relacionar aumento na massa do objeto devido à variação de temperatura ou calor foi

mais uma incoerência detectada.

7- Por que quando se mede a temperatura de uma pessoa, o nível de mercúrio do

termômetro varia?

Mais uma vez é possível identificar que os aprendentes confundem os conceitos de

calor e temperatura, como demostra a resposta do Aluno I.

79


No entanto, também foi possível identificar respostas coerentes como a do Aluno H.


8- Por que nas quadras de esportes que ficam ao ar livre, recebendo a radiação solar, o

piso é feito em blocos quadrados separados por um material elástico?

No que se refere ao item 8, alguns aprendentes conseguiram responder de forma

coerente. É importante mencionar que o objetivo aqui não é corrigir a escrita do aprendente e

sim, analisar se o mesmo possui algum conhecimento prévio sobre os fenômenos que serão

estudados.

Figura 30. Resposta do Aluno A para a questão 8 da atividade de sondagem.

No entanto também existiram algumas respostas errôneas como a do Aluno I, que não

é possível identificar coerência em sua resposta.

80


9- Sempre que fornecemos energia para um objeto, sua temperatura aumenta? Explique.

Esta pergunta leva os aprendentes a, de forma errônea, não considerar os tipos de

energia existente no universo. O termo energia é muito amplo, portanto não se pode defini-la

como apenas energia térmica, desprezando as demais formas de energia. Como já era

esperado, todos os aprendentes não obtiveram êxito neste item, deixando a desejar no que se

refere aos conceitos de energia. A energia é um termo muito amplo, de modo que não existe

somente energia térmica. O fornecimento de energia cinética, por exemplo, não provocaria

variação na temperatura do corpo. É importante afirmar que existe a possibilidade de se

fornecer energia térmica para um determinado sistema e ele permanecer na mesma

temperatura, como é o caso de uma transformação isotérmica, por exemplo. É importante

também deixar claro que os conteúdos relativos as primeira e segunda lei da termodinâmica

ainda não foram vistos, portanto o aluno ainda não possui o conhecimento necessário para

responder de forma completa esta questão. No entanto, a questão apenas evidencia o processo

de diferenciação progressiva da teoria da aprendizagem significativa, tornando mais robusto o

tema energia.

Figura 32. Resposta do Aluno G para a questão 9 da atividade de sondagem.

81

Figura 33. Resposta do Aluno C para a questão 9 da atividade de sondagem.

6.2 Roteiro da aula prática

Como já foi descrito na metodologia, o roteiro da aula prática descrevia cinco passos

para a atividade. A primeira solicitava a escolha de um material para a haste; a segunda e a

terceira, a determinação das temperaturas inicial e final da água contida no reservatório.

Na segunda etapa, referente à determinação da temperatura inicial, diversos valores

foram apresentados. Como não foi possível determinar a temperatura em que o laboratório se

encontrava, foi permitido pelo professor a suposição da mesma. Tais valores descritos pelos

aprendentes variavam entre 21ºC e 25ºC, valores estes aceitáveis para as condições do

ambiente.

A determinação da temperatura final – terceira etapa –, correspondente à temperatura

de evaporação da água, também ficou a critério dos aprendentes. Porém todos aproximaram

para 100ºC a temperatura correspondente à ebulição da água no nível do mar, mesmo sabendo

que este valor possui uma pequena discrepância, uma vez que Petrolina-PE, local de

realização da atividade, encontra-se aproximadamente 380m acima do nível do mar2.

Ao acionar a fonte de calor e esperar para que a temperatura da haste atinja a mesma

temperatura de ebulição da água, para que a dilatação ocorresse, o aprendente obtinha o valor

do comprimento final da haste, podendo assim, calcular a variação do comprimento.

Em seguida foram solicitados os cálculos da variação de temperatura e a determinação

do coeficiente de dilatação térmica linear daquela haste.

2Informação obtida em <http://www.cidade-brasil.com.br/municipio-petrolina.html> Acesso em 20 de janeiro de

2014.

82

Bons resultados foram obtidos neste tópico, como pode ser visto, por exemplo, no

cálculo realizado pelos aprendentes B e H. Os cálculos foram corretamente executados por

eles, apesar da informação colocada pelo aprendente H “unidade de medida do sistema

universal”, que deveria ser “unidade de medida utilizada no sistema internacional”, ponto este

perdoável nesta análise.

Figura 34. Resposta do Aluno B para os itens 1 e 2 do roteiro da aula prática.

Figura 35. Resposta do Aluno H para os itens 1 e 2 do roteiro da aula prática.

Porém, outros aprendentes tiveram dificuldades na realização dos cálculos, bem como

na utilização da unidades de medidas correspondentes a temperatura e o coeficiente de

dilatação térmica. Estes fatos são exemplificados a seguir, na imagem das resoluções das

atividades dos aprendentes E e J.

83

Figura 36. Resposta do Aluno E para os itens 1 e 2 do roteiro da aula prática.

Figura 37. Resposta do Aluno J para os itens 1 e 2 do roteiro da aula prática.

Para análise dos resultados obtidos com a aplicação da prática a partir do roteiro da

aula prática, foram classificadas como “Satisfatória” as respostas que apresentaram todo o

formalismo matemático necessário, bem como a utilização da unidade de medida adequada ou

a explicação correta do questionamento conceitual. A classificação “Parcialmente

Satisfatória” era aplicada às respostas que apresentavam pequenas falhas no que se refere aos

cálculos, à utilização da unidade de medida ou à formulação incompleta da resposta

conceitual. Por fim, a classificação “Não Satisfatória” foi dirigida às respostas que

apresentavam erros matemáticos com indefinições nas respostas finais ou para questões

teóricas respondidas de forma totalmente equivocadas.

Quanto às questões um e dois do roteiro da aula prática – questões que necessitam da

realização de cálculos – os resultados obtidos foram os seguintes: para primeira questão, 60%

dos aprendentes responderam de forma satisfatória e os demais 40% de forma parcialmente

84

satisfatória, não havendo respostas não satisfatórias. No caso da segunda questão, envolvendo

maior uso de elementos matemáticos, 40% dos aprendentes obtiveram respostas satisfatórias,

cerca de 47% respostas parcialmente satisfatórias e aproximadamente 13% dos aprendentes

apresentaram respostas não satisfatórias.

Tendo em vista que, apesar do termo parcialmente satisfatória, houve entendimento

sobre o que estava sendo questionado, pode-se considerar que respostas parcialmente

satisfatórias também refletem aprendizagem. Portanto, considera-se que 100% dos

aprendentes obtiveram algum êxito na primeira questão e 86,67% na segunda questão.

Quando questionados sobre quais processos de transferência de calor farão com que a

água fervendo esquente a barra metálica, todos os aprendentes responderam que seria a

convecção. E quando questionados sobre como o calor é transmitido através da barra, todos

também foram unânimes em responder que se tratava do processo de condução. Porém,

quando foi solicitado que os mesmos explicassem de forma sucinta os processos de

transmissão de calor envolvidos na experiência, cerca de 27% conseguiram descrever resposta

considerada satisfatória. Contudo, aproximadamente 53% apresentaram respostas

parcialmente satisfatórias e apenas 20% respostas não satisfatórias. O aprendente C foi aquele

que demonstrou estar mais confuso quanto aos processos de condução e convecção. Apesar de

dar uma resposta parcialmente satisfatória para o processo de convecção, descreve de forma

totalmente errônea o processo de condução.

Figura 38. Resposta do Aluno C para o item 5 do roteiro da aula prática.

Exemplo de resposta não satisfatória é a apresentada pelo aprendente F, não existindo

precisão em nada que o mesmo relatou.

85

Figura 39. Resposta do Aluno F para o item 5 do roteiro da aula prática.

O aprendente G apresenta certa coerência nos conceitos de cada fenômeno, mas não

deixa clara a visão que teve do que ocorreu na simulação. Mesmo com a existência destas

falhas, considera-se satisfatória sua resposta.

Figura 40. Resposta do Aluno G para o item 5 do roteiro da aula prática.

Já o aprendente H demonstra entender os princípios da condução e da convecção,

porém utilizando linguagem fisicamente não formal. Esta resposta é considerada satisfatória.

Figura 41. Resposta do Aluno H para o item 5 do roteiro da aula prática.

6.3 Questionário Avaliativo

No último dia de intervenção foram aplicados dois questionários, sendo o primeiro

responsável por avaliar o entendimento final dos aprendentes após a aplicação da sequência

didática; já o segundo, busca uma avaliação da sequência na opinião dos aprendentes.

86

O primeiro questionário foi dividido em duas partes, A e B, tendo na parte A, a

repetição de algumas questões conceituais apresentadas no questionário de sondagem. Já a

parte B apresenta questões de múltipla escolha e será exposto a seguir.

6.3.1 Questionário Avaliativo Parte A

A parte A do questionário avaliativo, assim como o questionário de sondagem, é

composta por questões dissertativas. Na realidade, esta parte do questionário de avaliação é

formada por cinco questões que também fazem parte do questionário de sondagem. Desta

forma foi possível verificar o desenvolvimento da aprendizagem ao longo da aplicação da

sequência didática.

Para esta análise também será utilizado as classificações “Satisfatória”, “Parcialmente

Satisfatória” e “Não Satisfatória”, anteriormente já definidas. As questões serão comentadas a

seguir.


Quando novamente questionados, cerca de 93% dos aprendentes apresentaram

resposta satisfatória para o item 1 deste questionário e cerca de 7%, apenas, apresentaram

resposta parcialmente satisfatória. Comparando os resultados com o questionário de

sondagem, quando apenas 40% apresentaram resposta satisfatória e aproximadamente 33%

parcialmente satisfatória, percebe-se um aumento significativo.

Tais repostas são demonstradas nas imagens a seguir, como exemplo, as respostas dos

aprendentes A e D.

Figura 42. Resposta do Aluno A para o item 1 do questionário Avaliativo (Parte A).

87

Figura 43. Resposta do Aluno D para o item 1 do questionário Avaliativo (Parte A).

Gráfico 11. Distribuição de respostas referente a primeira questão do questionário de sondagem que

corresponde a primeira do questionário avaliativo, Parte A.


No item dois deste questionário, 80% dos aprendentes apresentaram respostas

satisfatórias e apenas 20% respostas não satisfatórias. Os resultados obtidos do questionário

de sondagem foi de aproximadamente 13% satisfatórias e 20% parcialmente satisfatórias, em

detrimento a 66,67% não satisfatórias. Mais uma vez a grande maioria dos aprendentes

demonstrou avanço quanto ao conceito de temperatura.

As figuras 45 e 46 das respostas dos aprendentes A e H retratam o melhor desenvolvimento

no questionário avaliativo.

6

5

4

14

1

00

2

4

6

8

10

12

14

16

Satisfatória Parcialmente Satisfatória Não Satisfatória

Sondagem Avaliativo

88

Figura 44. Resposta do Aluno A para o item 2 do questionário Avaliativo (Parte A).

Figura 45. Resposta do Aluno H para o item 2 do questionário Avaliativo (Parte A).

Porém, como foi mencionado, 20% ainda persistiram com a dificuldade, sendo este

exemplificado com a resposta do aprendente I.

Figura 46. Resposta do Aluno I para o item 2 do questionário Avaliativo (Parte A).

Gráfico 12. Distribuição de respostas referente a terceira questão do questionário de sondagem que

corresponde a segunda do questionário avaliativo, Parte A.

2

3

10

12

3

0

2

4

6

8

10

12

14


Sondagem Avaliativo

89


metálicas?

Para a questão 3, inicialmente houveram apenas 47% de respostas satisfatórias e 20%

parcialmente satisfatórias no questionário de sondagem. Já no questionário avaliativo estes

números se modificaram, aumentando para 73% de respostas satisfatórias e 27% de respostas

parcialmente satisfatórias, de modo que, os resultados bem mais positivos.

A seguir imagens de respostas satisfatórias apresentadas pelos aprendentes B e H.

Figura 47. Resposta do Aluno B para o item 3 do questionário Avaliativo (Parte A).


90

Gráfico 13. Distribuição de respostas referente a sexta questão do questionário de sondagem que

corresponde a terceira do questionário avaliativo, Parte A.



A quarta questão também apresentou considerável aumento no aproveitamento dos

aprendentes quando comparado os dados obtidos no questionário de sondagem. Inicialmente,

cerca de 53% dos aprendentes apresentaram respostas satisfatórias e por volta de 27%

parcialmente satisfatórias, ficando apenas 20% das respostas qualificadas como não

satisfatórias. Após a realização da sequência didática estes números também se alteraram,

sofrendo uma variação positiva nas respostas consideradas corretas, com 87% dos

aprendentes obtendo respostas satisfatórias e aproximadamente 13% parcialmente

satisfatórias.

Tais resultados são demonstrados com as imagens a seguir, correspondentes as

respostas dos aprendentes B e F.

0

2

4

6

8

10

12


Sondagem Avaliativo

91

Figura 49. Resposta do Aluno B para o item 4 do questionário Avaliativo (Parte A).

Figura 50. Resposta do Aluno F para o item 4 do questionário Avaliativo (Parte A).

Uma resposta é considerada parcialmente satisfatória quando ela apresenta algumas

incoerências, como a apresentada pelo aprendente E. Ele percebe a importância do material

elástico quando os blocos descritos no problema sofrerem variação em suas dimensões, porem

se expressa de forma equivocada quando coloca que estão separados para evitar a dilatação. A

função dos espaços preenchidos com material elástico não é evitar a dilatação dos blocos e

sim compensar esta, para que o piso não se danifique.

Figura 51. Resposta do Aluno E para o item 4 do questionário Avaliativo (Parte A).

92

Gráfico 14. Distribuição de respostas referente a oitava questão do questionário de sondagem que

corresponde a quarta do questionário avaliativo, Parte A.


A última questão apresenta dados mais expressivos, pois no questionário de sondagem

todos os aprendentes apresentaram respostas incorretas e no questionário de avaliação

aproximadamente 67% dos aprendentes obtiveram êxito em suas respostas e cerca de 33%

permaneceram com respostas não satisfatórias. O melhor desenvolvimento dos aprendentes

sobre o tema Energia, mostra que este subsunçor se tornou mais rico, mais robusto e mais

bem definido para o aprendente. A busca pela estabilização dos subçunsores caracteriza a

aprendizagem significativa. O aprendiz dará um melhor significado ao tema e a partir deste

momento Energia terá mais sentido para ele, pois o mesmo alicerçou sua aprendizagem em

um conhecimento pré-existente.

O aprendente C faz parte dos que obtiveram evolução durante o processo de ensino-

aprendizagem. O mesmo serviu de exemplo negativo quando foi apresentado os resultados do

questionário de sondagem.

0

2

4

6

8

10

12

14


Sondagem Avaliativo

93

Figura 52. Resposta do Aluno C para o item 5 do questionário Avaliativo (Parte A).

Um outro exemplo é a resposta apresentada pelo aprendente H. Ele claramente

demonstra entender que existem outras formas de energia além da energia térmica.


Gráfico 15. Distribuição de respostas referente a nona questão do questionário de sondagem que

corresponde a quinta do questionário avaliativo, Parte A.

0

2

4

6

8

10

12

14

16


Sondagem Avaliativo

94

6.3.2 Questionário Avaliativo Parte B

A parte B do questionário avaliativo possuía seis questões de múltipla escolha. A

formulação destas questões tinham por objetivo, assim como a parte A deste questionário,

analisar se os conceitos desenvolvidos durante a aplicação da sequência didática foram

compreendidos. Os resultados obtidos o questionário avaliativo parte B está descrito a seguir.

Questão 1

Um corpo, ao sofrer uma variação positiva na sua temperatura, as menores partições de um

corpo (átomos e moléculas):

Respostas Quantitativo

Se agitarão mais. 73,33%

Se agitarão menos. 6,67%

Se unirão a outras moléculas. 20,00%

Permanecerão inalteradas. 0,00%

Tabela 4.Análise quantitativa da questão 1 do questionário avaliativo parte B.

Na questão 1, 73,33% dos aprendentes obtiveram êxito na resposta marcando a

alternativa A.

Gráfico 16. Distribuição de respostas referente a primeira questão do questionário avaliativo, Parte B.

73%

7%

20%0%

Item A

Item B

Item C

Item D

95

Questão 2

O que acontece com um objeto metálico quando resfriado?


Ocorre um aumento no grau de agitação de suas moléculas. 0,00%

Provoca uma dilatação térmica devido a diminuição no grau de agitação das

moléculas. 26,67%

Ocorre uma contração térmica devido a diminuição no grau de agitação das

moléculas. 66,67%

O Objeto permanece inalterado. 6,67%


Gráfico 17. Distribuição de respostas referente a segunda questão do questionário avaliativo, Parte B.

0%

27%

67%

6%

Item A

Item B

Item C

Item D

96

Questão 3

Uma dona de casa resolveu fazer uma salada para o jantar, mas não conseguiu abrir o

frasco de palmito, que tem tampa metálica. Porém, lembrando-se de suas aulas de

Física, ela mergulhou a tampa da embalagem em água quente durante alguns

segundos. Ao tentar mais uma vez, percebeu que ela abriu facilmente. Isso

provavelmente ocorreu porque:


O coeficiente de dilatação do vidro é maior que o do metal. 6,67%

O coeficiente de dilatação do metal é maior que o do vidro. 73,33%

Os coeficientes de dilatação são iguais. 0,00%

Porque o metal fica “mais quente” que o vidro. 20,00%


Gráfico 18. Distribuição de respostas referente a terceira questão do questionário avaliativo, Parte B.

7%

73%

0%

20%

Item A

Item B

Item C

Item D

97

Questão 4

As linhas ferroviárias possuem espaços entre seus trilhos. Marque o item abaixo que

justifica esta afirmação.


Porque os operários erraram durante as obras. 0,00%

Devido a necessidade de escoar o calor entre os trilhos. 0,00%

Devido à dificuldade de unir peças metálicas. 0,00%

Para evitar deformações nos trilhos com as variações de temperatura

durante o dia. 100%

Tabela 7. Análise quantitativa da questão 4 do questionário avaliativo parte B.

Gráfico 19. Distribuição de respostas referente a quarta questão do questionário avaliativo, Parte B.

Questão 6

Por que coloca-se o evaporador do ar condicionado na parte superior dos ambientes?


Porque fica inacessível para crianças. 0,00%

Para evitar que objetos obstruam a passagem do ar. 0,00%

Porque facilita o resfriamento do ambiente devido a convecção do

ar. 100%

Porque ajuda na condução do ar para as paredes do ambiente. 0,00%

Tabela 8. Análise quantitativa da questão 6 do questionário avaliativo parte B.

0%0%0%

100%

Item A

Item B

Item C

Item D

98

Gráfico 20. Distribuição de respostas referente a sexta questão do questionário avaliativo, Parte B.

O último questionário aplicado, tinha por objetivo obter uma avaliação por parte dos

aprendentes quanto à aplicação da sequência didática. Os resultados obtidos com este

questionário são descritos a seguir.

Quando questionados sobre se sentirem mais motivados para estudar os conteúdos de

Física na escola, quando havia a utilização de metodologias de ensino semelhantes à aplicada,

80% dos aprendentes afirmou que sim.

Gráfico 21. Distribuição de respostas dadas pelos alunos quando questionados se sentem motivados

para estudar os conteúdos de Física na escola.

0%0%

100%

0%

Item A

Item B

Item C

Item D

12

3

0 2 4 6 8 10 12 14

Sim

Não

99

Quando questionados sobre se sentirem mais motivados para estudar os conteúdos de

Física na escola quando as aulas são realizadas em laboratório, 100% dos aprendentes que

participaram das atividades desenvolvidas afirmou que sim.

Gráfico 22. Distribuição de respostas dadas pelos alunos quando questionados se sentem mais

motivados para estudar os conteúdos de Física na escola quando as aulas são realizadas em

laboratório.

Em seguida, foi perguntado de que forma a realização da atividade prática, com uso da

simulação, contribuiu para a aprendizagem. As respostas de forma geral foram positivas,

podendo aqui serem destacadas algumas.

Aprendente D: “De forma mais atraente, pois com exemplos práticos é bem melhor o

entendimento”.

Aprendente E: “É bem dinâmica, me deixa bem entusiasmado”.

Aprendente F: “De uma forma que prende a nossa atenção e faz com que a gente

participe da aula”.

Aprendente J: “Contribui de forma positiva, pois praticando o método mais eficaz para

fixar o conhecimento”.

Aprendente P: “Foi bom, porque fazer na prática fica memorizado e é mais divertido

aprender”.

15

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Sim

Não

100

Na questão quatro foram dadas algumas alternativas expressando algumas ideias sobre

a atividade prática. Dentre as alternativas, a primeira (aprendem mais facilmente quando a

aula é prática) foi assinalada por 93% dos aprendentes.Na segunda colocação ficaram o sexto

e último itens – são mais dinâmicas e participativas – correspondendo a 80% dos alunos. A

terceira, com 67% dos alunos afirmam que a aula prática é mais atrativa e 60% afirmam que

aproximam com os fenômenos do dia-a-dia. Nenhum dos alunos participantes da atividade

assinalou os itens “não interfere em nada no meu aprendizado” e “são menos motivadoras e

mais monótonas”.

Gráfico 23. Distribuição de respostas dadas pelos alunos quando questionados a descrever a atividade

prática.

Quando solicitados a atribuir uma nota em relação ao grau de importância que eles

dariam a disciplina se a mesma fosse abordada por meio de aulas práticas, 46,67% dos alunos

atribuíram nota dez, 20% atribuíram nota nove e 33,34% atribuíram nota oito. Desta forma, a

média obtida na avaliação dos alunos envolvidos foi 9,13, na qual esta nota variava de zero a

dez.

Por fim, quando questionados a respeito do quanto as atividades práticas utilizando

simuladores despertam o interesse dos estudantes para as aulas de Física, todos foram

unânimes em responder o item “Muito”.

12

0

9

10

0

14

0 2 4 6 8 10 12 14 16

São mais dinâmicas e participativas.

São menos motivadoras e mais monótonas.

Aproxima com os fenômenos do dia-a-dia.

É mais atrativa.

Não interfere em nada no meu aprendizado.

Aprendo mais facilmente quando a aula é prática.

Numero de Alunos

101

Capítulo 7 Considerações finais

O produto fruto deste mestrado, abordado nesta dissertação, trata-se de uma sequência

didática aplicada a uma turma de jovens e adultos. Tal sequência, baseada na Aprendizagem

Significativa de David Ausubel, nos pressupostos da Andragogia de Malcolm Knowles e em

pressupostos da teoria cognitiva de Vygotsky para as atividades experimentais, apresentou

uma metodologia que proporciona novas possibilidades para inovar no que se refere ao

Ensino de Física.

É importante ressaltar o avanço em termos de aprendizagem que os aprendentes

apresentaram durante todo processo em que estiveram submetidos à análise. Os dados quali-

quantitativos apresentados, ao serem comparados os questionários de sondagem e avaliativo,

apresentaram um desenvolvimento considerável no que se refere ao processo de aquisição de

novos significados, bem como no desenvolvimento e aprimoramento dos subçunsores já

existentes na estrutura cognitiva dos alunos.

Em análise qualitativa, é notória a satisfação dos alunos pelo envolvimento em

atividades que fogem aos métodos tradicionais de ensino. O professor, quando apresentado à

turma na posição de facilitador do processo de aquisição de conhecimento, passa a contar com

o respeito e contribuição dos aprendentes adultos. Atrelado a isto, cabe ainda ao docente

buscar as potencialidades dos alunos, envolvendo-os na aula mediante abordagem

comunicativa que privilegia características do discurso interativo e dialógico. Saber que

aprendentes adultos possuem uma história e experiências de vida que os diferencia de alunos

quando crianças caracteriza-se como um dos pontos fundamentais para a obtenção de êxito na

transmissão de conhecimento.

No que diz respeito ao paradigma andragógico, é importante salientar que a sua

utilização foi moldada pelas características da turma e da instituição na qual estava inserida.

Seria importante que todos os elementos presentes na Andragogia pudessem ser efetivamente

desenvolvidos em sala. No entanto, vale ressaltar a contribuição positiva que parte destes

elementos deu no desenvolvimento deste produto.

Como já foi dito, as atividades práticas são importantes no Ensino de Física. Como

Vygotsky apresenta em sua teoria, o desenvolvimento cognitivo dos aprendentes se dá pela

interação do homem com o meio social. A experimentação faz parte das interações sociais,

nas quais se busca tornar mais significativo o entendimento dos alunos, pois desenvolvem um

102

elo entre a exposição teórica e as experiências vivenciadas pelos alunos no dia-a-dia. Vale

ressaltar que a utilização de ambientes virtuais, como simuladores, não substitui a importância

de aulas realizadas em laboratórios de Física, mas contribuem de forma significativa para as

atividades de Ensino como novas metodologias.

Como aspecto também observado, a implementação de estratégias que envolvam a

discussão da História da Física podem ser importantes para situar os aprendentes quanto a

dificuldades conceituais que enfrentam antes da abordagem do professor e após a abordagem

do professor. Isso pode ser visto, por exemplo, em concepções espontâneas que se moldam à

ideia do calórico. Em posteriores utilizações desta sequência didática, seria importante dedicar

uma ou mais estratégias que envolvam abordar este e outros conceitos superados no âmbito da

Física Térmica.

103

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ZABALA, A. A prática educativa: como ensinar; trad. Ernani. da F. Rosa. Porto Alegre:

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107

Apêndice A - Manual das atividades

UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO

PÓS GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA

MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL ENSINO DE FÍSICA

MANUAL DAS ATIVIDADES:


MODALIDADE EJA.

Daniel Berg de Amorim Lima.


A2

DANIEL BERG DE AMORIM LIMA

MANUAL DAS ATIVIDADES:


MODALIDADE EJA.

Produto educacional apresentado à

Coordenação do Curso de Pós-

Graduação em Ensino de Física, da

Universidade Federal do vale do são

Francisco, como requisito parcial para

obtenção do grau de Mestre.


A3

Sumário

Apresentação ..........................................................................................................................A5

SEÇÃO I .................................................................................................................................A6

Fundamentação Teórica: Alguns conceitos de Física Térmica ................................................A6

Capítulo 1 – Temperatura e Calor ...........................................................................................A6

1.1 Temperatura ....................................................................................................................A6

1.2 Calor ...............................................................................................................................A9

Capítulo 2 – Dilatação térmica e processos de transferência de calor ..................................A12

2.1 Dilatação Térmica ........................................................................................................A12

2.2 Dilatação irregular da água ...........................................................................................A14

2.3 Processos de Transferência de Calor ............................................................................A14

SEÇÃO II ..............................................................................................................................A19

Sequência Didática .................................................................................................................A19

Capítulo 3 – Primeira Etapa: Análise e revisão a priori .......................................................A19

3.1 Introdução .....................................................................................................................A19

3.2Objetivos .......................................................................................................................A19

3.3 Conteúdos programáticos .............................................................................................A20

3.4 Metodologia – Estratégias de ensino ............................................................................A20

3.5 Recursos didáticos a serem utilizados ..........................................................................A21

3.6 Avaliação ......................................................................................................................A21

Capítulo 4 – Segunda etapa: Ensino .....................................................................................A22

4.1 Introdução .....................................................................................................................A22

4.2 Parte A .........................................................................................................................A22

4.2.1 Objetivos ...................................................................................................................A22

4.2.2 Conteúdos programáticos ..........................................................................................A23

4.2.3 Metodologia – Estratégias de ensino .........................................................................A23

4.2.4 Recursos didáticos a serem utilizados .......................................................................A23

4.2.5 Avaliação ...................................................................................................................A24

A4

4.3 Parte B .........................................................................................................................A24

4.3.1 Objetivos ...................................................................................................................A24

4.3.2 Conteúdos programáticos ..........................................................................................A24

4.3.3 Metodologia – Estratégias de ensino .........................................................................A25

4.3.4 Recursos didáticos a serem utilizados .......................................................................A25

4.3.5 Avaliação ...................................................................................................................A25

Capítulo 5 – Terceira etapa: Atividade Prática .....................................................................A26

5.1 Introdução .....................................................................................................................A26

5.2 Objetivos ......................................................................................................................A26

5.3 Conteúdos programáticos .............................................................................................A26



5.6 Avaliação ......................................................................................................................A29

Capítulo 6 – Quarta etapa: Avaliação e Revisão a posteriori ...............................................A30

6.1 Introdução .....................................................................................................................A30

6.2 Objetivos ......................................................................................................................A30



6.5 Avaliação ......................................................................................................................A31

SEÇÃO III ............................................................................................................................A32

Questionários propostos .........................................................................................................A32

SUBSEÇÃO A ......................................................................................................................A33

Questionário Socioeconômico ...............................................................................................A33

SUBSEÇÃO B ......................................................................................................................A37

SUBSEÇÃO C ......................................................................................................................A40

SUBSEÇÃO D ......................................................................................................................A45

Questionário Avaliativo 1 ......................................................................................................A45

SUBSEÇÃO E ......................................................................................................................A48

Questionário Avaliativo 2 ......................................................................................................A48

Referências ............................................................................................................................A50

A5

Apresentação


É com muita alegria e satisfação que apresento este material didático, fruto da vontade

de contribuir com uma educação de qualidade. A seguir, serão apresentadas três seções que

compreendem: a fundamentação teórica, necessária para o estudo dos fenômenos físicos que

serão abordados na sequência didática; a sequência didática, descrita como manual para o

leitor que queira aplicar em sua sala de aula; e os questionários propostos que devem ser

aplicados durante a sequência didática. Esta sequência didática foi elaborada tomando como

base o diálogo entre as características da Andragogia de Malcolm Knowles, na Psicologia

Sociocultural de Lev S. Vygotsky, e na Aprendizagem Significativa de David Ausubel. Tal

sequência foi desenvolvida observando as características da abordagem Interativa/Dialógica

visando o desenvolvimento de aulas não tradicionais. Os conteúdos de Física Térmica

abordados na sequência didática são: os conceitos de temperatura, calor e grandezas Física

relacionadas, além de alguns processos térmicos, tais como expansão e contração térmica e os

processos de transferência de calor.

A6

SEÇÃO I

Fundamentação Teórica: Alguns conceitos de Física Térmica

Capítulo 1 – Temperatura e Calor

O termo Termodinâmica – derivado de palavras gregas que significam “movimento do

calor” – foi introduzido pelo físico escocês William Thomson (nascido em Belfast, na

Irlanda), Primeiro Barão Kelvin (1824 – 1907). Ele foi responsável pela publicação de mais

de seiscentos artigos científicos e registrou mais de setenta patentes. A Termodinâmica foi

desenvolvida no início do século XIX, antes que a teoria atômica e molecular da matéria fosse

compreendida. Duas premissas da termodinâmica são a conversão da energia e o fato de que o

calor flui espontaneamente do quente para o frio e jamais ocorrerá (espontaneamente) o

inverso (HEWITT, 2011). Neste capítulo serão apresentado alguns conceitos de Física

Térmica necessários para o desenvolvimento da sequência didática que será abordada a

seguir.

1.1 Temperatura

Toda matéria, seja ela sólida, líquida ou gasosa, é formada por átomos ou moléculas

que se encontram em constante agitação, movendo-se de forma aleatória e, portanto, possuem

energia cinética. A temperatura está diretamente ligada à agitação destas partículas. De fato, a

energia cinética média de tais partículas produz efeitos correspondentes às sensações

térmicas, quando os objetos são tocados. Portanto, a temperatura é a quantidade que informa

quão quente ou frio é um objeto em relação a algum padrão (HEWITT, 2011).

A definição de temperatura mediante a Teoria Cinético-Molecular da matéria está

presente em muitas referências. Como já foi mencionado, todo corpo é resultado do arranjo de

moléculas ou átomos e a temperatura está associada ao movimento médio das partículas que o

A7

constituem, ou seja, o aumento de temperatura de um objeto corresponde a maior energia de

movimento de tais moléculas, que passam a vibrar, em média, mais intensamente. A energia

associada à agitação das partículas recebe o nome de Energia Térmica e, obviamente, não

corresponde à definição de calor, como muitos erroneamente os correlacionam (OLIVEIRA,

2010).

Segundo Hewitt (2011), a temperatura está relacionada ao movimento aleatório dos

átomos ou moléculas de determinado objeto. Ou seja, a temperatura é proporcional à energia

cinética média “translacional” do movimento molecular – energia que proporciona o

movimento das moléculas de um lado para o outro. As partículas da matéria se movimentam

de várias maneiras diferentes, havendo movimento de translação, rotação e vibração. Ou seja,

além da energia cinética translacional já mencionada, as moléculas também possuem energia

cinética rotacional e vibracional, que juntamente com a energia potencial formam a energia

total de um corpo. No entanto, a temperatura é definida, mediante a Teoria cinético-

molecular, apenas em relação à energia do movimento de translação.

Figura 1. Tipos de movimento realizado por moléculas que compõem os objetos.

Em termos macroscópicos, a temperatura está diretamente ligada a experiências

sensoriais, sendo definida pela Lei Zero ou anteprimeira Lei da Termodinâmica. O conceito

de temperatura tem origem nas ideias qualitativas das sensações térmicas de „quente‟ e „frio‟,

medidas através do tato. Considere três sistemas A, B e C, que inicialmente não estão em

equilíbrio térmico. Coloca-se tais sistemas em uma caixa isolante ideal de forma a não

interagir com o meio externo. Na primeira situação, separa-se A e B por meio de um isolante

térmico e apenas C interage com os primeiros devido a existência de um condutor térmico

entre A e C e entre B e C. Após um certo intervalo de tempo percebe-se que C entra em

equilíbrio térmico com A e B, no entanto, nada garante que A e B estejam em equilíbrio

A8

térmico. Em seguida coloca-se A em contato térmico com B e os separam de C através de um

isolante térmico. Após análise, percebe-se que nada se altera, não havendo nenhuma interação

entre A e B. Desta forma conclui-se que quando C está em equilíbrio térmico com A e com B,

então A também está em equilíbrio térmico com B. Essa definição é denominada Lei Zero da

Termodinâmica (YOUNG, 2008).

Figura 2. Lei Zero da Termodinâmica.

Considerando que o sistema C seja um termômetro, quando atinge-se o equilíbrio

térmico, ou seja, a temperatura do termômetro torna-se estável, ele estará medindo a

temperatura de A e B que serão as mesmas quantidades. Deste modo, o termômetro mede sua

própria temperatura e estando em equilíbrio térmico com outro sistema também define a

temperatura deste sistema (YOUNG, 2008). Termômetro é a denominação para um medidor

térmico e um caso típico é dos termômetros clínicos que medem temperatura por meio da

dilatação ou contração de um líquido (o mercúrio) dentro de um tubo de vidro que possui uma

escala (HEWITT, 2011).

É importante ressaltar a relevância da grandeza física Temperatura, pois muitas

propriedades da matéria são dependentes desta, como comprimento de uma haste metálica, a

pressão no interior de uma panela, a intensidade de corrente elétrica por um fio transportada e

a cor de um objeto incandescente muito quente (YOUNG, 2008).

A9

Algumas escalas termométricas possuem relevância para este estudo. Uma escala

termométrica muito utilizada mundo afora é a denominada escala Celsius, em homenagem ao

astrônomo sueco Anders Celsius (1701 – 1744). Os termômetros graduados na escala Celsius

possuem o número 0 para a temperatura que a água congela e o número 100 para a

temperatura em que a água entra em ebulição (tais valores para pressão atmosférica no nível

do mar), havendo cem divisões ou espaços entre estes números. Daí surge a expressão

termômetro centígrado (HEWITT, 2011).

Uma outra escala termométrica é a denominada Fahrenheit, em homenagem ao físico

alemão Gabriel Daniel Fahrenheit (1686 – 1736) e adota os números 32 para a temperatura na

qual a água congela e 212 para temperatura que a água entra em ebulição, nas mesmas

condições de pressão da escala anterior. Tal escala é comumente utilizada nos Estados Unidos

(HEWITT, 2011).

A escala utilizada pelos cientistas é denominada Kelvin, em homenagem ao físico

escocês William Thomson, Primeiro Barão Kelvin (1824 – 1907). Para esta escala é definido

o zero absoluto, na qual as partículas do sistema possuiriam movimentação mínima, tendo

valor correspondente na escala Celsius de aproximadamente -273ºC. As temperaturas em que

a água congela e entra em ebulição são +273K e +373K, respectivamente, não havendo

valores negativos nesta escala. As relações matemáticas existentes entre tais escalas descritas

acima são fórmulas aritméticas e são utilizadas para conversão entre as unidades de medida

(HEWITT, 2011).

1.2 Calor

Na antiguidade, os gregos já debatiam sobre a natureza do calor, havendo duas linhas

de pensamento distintas. Para alguns o calor estaria associado a um suposto fluido e, para

outros, à manifestação de vibrações das partículas que compõem os corpos. Mais tarde, a ideia

de que o calor correspondia a um fluido foi responsável pelo desenvolvimento de duas teorias:

a primeira, do flogístico e a segunda, do calórico. Tais teorias serão abordadas a seguir

(OLIVEIRA, 2010).

De fato, há muitos séculos, alguns filósofos consideravam o calor como algo que fluía

de objetos quentes para objetos frios. Mais tarde, Hooke, em 1665, afirmou que o calor era

uma propriedade dos corpos e surgia mediante o movimento ou agitação de suas partes. Em

1697, Georf Ernet propôs a teoria do flogístico, afirmando a existência de um elemento que

A10

possuía massa e que estava presente em todos os materiais combustíveis. Materiais que

possuíam grande capacidade de combustão teriam grande quantidade de flogístico (PIRES,

2008).

Em 1760, Joseph Black (1728-1799), médico e químico escocês,defendeu que o calor

é um fluido ponderável e indestrutível (que, portanto, permanecia constante), com

possibilidade de interpenetrar todos os corpos materiais. Ele afirmou que para elevar a

temperatura de um corpo era necessário o fornecimento de uma certa quantidade de calor.

Black também foi o responsável por definir o conceito de calor latente – a quantidade de calor

necessária para transformar o gelo em água ou água em vapor. Ele também definiu claramente

e diferenciou os conceitos de temperatura e calor, sendo considerado o fundador da ciência da

Termodinâmica (PIRES, 2008).

A teoria do flogístico viera a ser derrubada por Lavoisier (1743-1794), ao estudar o

ganho ou perda de peso de diversas substâncias quando realizavam reação de oxidação ou

redução, mostrando a presença do elemento recém descoberto, o Oxigênio. Para Lavoisier o

calor era uma espécie de fluido estranho que veio chamar de calórico, sendo sua quantidade

sempre conservada no Universo. Sadi Carnot (1796-1832), utilizando-se da teoria do calórico,

estudou a geração de movimento usando o calor. Para ele, uma máquina com diferentes

temperaturas, podia realizar trabalho se o calor fluísse entre uma maior diferença de

temperatura. Ao analisar tal problema (o fluxo do calor), ele definiu uma lei geral: “Não

existe uma série de processos cujo único resultado seja a conversão total em trabalho da

energia contida em uma fonte de calor”. Mais tarde, tal afirmação viria a ser definida como a

Segunda lei da Termodinâmica, e portanto, esta lei fora definida antes que a primeira (PIRES,

2008).

A teoria do calórico foi utilizada para justificar vários fenômenos da natureza; no

entanto, alguns não poderiam ser explicados mediante tal teoria. Um exemplo seria o calor

gerado pelo atrito entre dois corpos, pois acreditava-se que o calórico não podia ser criado ou

destruído, somente podia fluir de um objeto para o outro. Porém, o atrito entre corpos gerava

calor. Thompson (1753-1814) contestou a teoria do calórico afirmando que o calor era um

tipo de movimento interno de um corpo material. Mais tarde, James Prescott Joule (1818-

1889) concluiu que o calor não era conservado e deveria ser uma forma de energia. Joule,

após algumas experiências, propôs uma teoria de conservação da energia que mais tarde viera

a ser conhecida como a Primeira Lei da Termodinâmica, definida por William Thomson em

1854 – que mais tarde recebeu o título nobiliárquico de Lord Kelvin (PIRES, 2008).

A11

Quando um aluno toca uma panela quente, há transferência de energia da panela para a

mão do aluno. Da mesma forma, se o aluno tocar um recipiente que contém uma grande pedra

de gelo, energia transitará de sua mão para o gelo. Isto ocorre pelo fato de que,

espontaneamente, sempre ocorrerá transferência de energia térmica de um corpo de maior

temperatura para um corpo de menor temperatura. Portanto, Calor é a energia em trânsito de

um corpo para outro, devido a diferença de temperatura existente entre eles (SANT‟ANNA,

2013).

Figura 3. Calor: transferência de energia térmica.

A12

Capítulo 2 – Dilatação térmica e processos de transferência de calor

2.1 Dilatação Térmica

Analisando a estrutura interna de um sólido, pode-se perceber que os átomos que os

constituem se distribuem ordenadamente, dando origem a uma estrutura denominada rede

cristalina, unidos mediante ligações (forças elétricas) e funcionam como se existissem

pequenas molas unindo um átomo a outro. Tais átomos estão em constante vibração em torno

de uma posição média (de equilíbrio) (MÁXIMO, 2010).

Quando um corpo é aquecido ou resfriado, há alteração de algumas de suas

propriedades físicas, de forma que, a maior parte dos sólidos e dos líquidos sofrem expansão

após uma variação positiva de sua temperatura. Os gases, quando possível, também se

expandem com o aquecimento ou sofrem um aumento na pressão se forem aquecidos a um

volume constante (TIPLER, 2000).

A dilatação térmica dos objetos depende de algumas grandezas físicas, tais como as

dimensões do mesmo ou a variação de temperatura a que são submetidos. É importante

afirmar também que substâncias diferentes dilatam-se com diferentes taxas. Um bom exemplo

é a união entre duas lâminas metálicas – denominada lâmina bimetálica. Quando aquecida,

um dos lados da tira dupla torna-se mais longo do que o outro fazendo com que ela se vergue,

tornando-se curva. Quando a variação de temperatura é negativa, ou seja, quando a lâmina

bimetálica é resfriada, a curvatura acontece no outro sentido (HEWITT, 2011).

De um modo geral, a dilatação ocorre simultaneamente em todas as direções dos

objetos (comprimento, largura e altura). Porém quando um ou dois lados se destaca em

relação aos demais pode-se considerar para fins didáticos que a dilatação ocorre em uma ou

duas direções. A expansão e a contração dos corpos são diretamente proporcionais à variação

de temperatura, e às dimensões do corpo. Para a dilatação linear, tem-se (SANT‟ANNA,

2013):

∆L ∝ L0.∆T (1)

Quando introduzida uma constante de proporcionalidade na equação 1, esta passa a ser

escrita conforme a equação 2. A constante de proporcionalidade representa o coeficiente de

A13

dilatação linear, que varia de acordo com a substância do objeto e sua unidade no sistema

internacional é °𝐶−1 (SANT‟ANNA, 2013).

∆L = L0.α . ∆T (2)

L = L0(1 + α.∆T) (3)

A seguir uma tabela com alguns coeficientes de dilatação.

Material 𝛼 (10−5°𝐶−1)

Aço 1,1

Alumínio 2,4

Chumbo 2,9

Cobre 1,7

Ferro 1,2

Latão 2,0

Ouro 1,4

Prata 1,9

Vidro Comum 0,9

Vidro Pirex 0,3

Sílica 0,4

Diamante 0,09

Tabela 1. Coeficientes de dilatação linear (SANT‟ANNA, 2013; MÁXIMO, 2010).




∆A = A0.β.∆T (4)

E a do volume por:

A14

∆V = V0 . γ.∆T (5)

Em que: β = 2. α e γ = 3.α.

2.2 Dilatação irregular da água

A água, como as demais substâncias, se dilata ao sofrer uma variação positiva de

temperatura. Contudo, na faixa de temperatura que vai de 0°C a 4°C seu comportamento é

anômalo. Na fase sólida, a água possui uma estrutura cristalina, formada por cristais

estruturalmente ocos, de modo a ocupar maior volume que no estado líquido, tornando assim

o gelo menos denso do que a água. Quando o gelo é aquecido e entra em mudança de fase,

nem todos os cristais ocos se desfazem. Parte dos cristais que ainda persistem, formam uma

neve fofa e lisa em mistura com o gelo-água e proporciona um aumento do seu volume,

portanto a água gelada, no intervalo de temperaturas entre 0°C e 4°C, é menos densa que a

água mais quente. À medida que a temperatura vai aumentando, as estruturas cristalinas vão

sendo desfeitas. Neste momento, passam a coexistir dois processos: o da contração devido ao

colapso dos cristais de gelo e o da expansão devido à maior agitação das moléculas. A

contração predomina até a temperatura de 4°C e, a partir desta temperatura, a expansão passa

a se sobressair, pois a maioria dos cristais microscópicos já terá se derretido (HEWITT,

2011).

2.3 Processos de Transferência de Calor

Como já foi mencionado, a energia térmica é transferida de maneira espontânea de um

corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura. O processo de transferência de

calor entre quaisquer corpos cessa quando os corpos envolvidos nas trocas de energia atingem

a mesma temperatura, ou seja, quando o equilíbrio térmico é alcançado. Pode-se classificar

tais processos de propagação de calor em três tipos: condução, convecção e radiação

(SANT‟ANNA, 2013).

A15

2.3.1 Condução

Quando uma das extremidades de objeto metálico entra em contato com uma fonte

térmica e a outra está sendo segurada por uma pessoa, rapidamente esta pessoa perceberá que

a parte na qual segura se tornará quente mesmo estando relativamente distante da fonte

térmica (MÁXIMO, 2010). Vale ressaltar que objetos metálicos conduzem bem o calor. Isso

se dá devido às ligações em sua estrutura atômica ou molecular. Os sólidos formados por

átomos que possuem elétrons mais externos, com fraca interação, são bons condutores de

calor (e de eletricidade). Os metais são exemplos de elementos com elétrons fracamente

ligados, portanto estão livres para transportar energia por meio de colisões através do metal,

sendo estes classificados como excelentes condutores de calor e eletricidade. Já a lã ou a

madeira possuem elétrons mais externos com grande interação, estando fortemente ligados e

são classificados como maus condutores ou isolantes. A maior parte dos líquidos e gases são

maus condutores de calor, portanto o meio sólido é o mais apropriado para que o processo de

propagação de calor por condução ocorra (HEWITT, 2011).

Figura 4. Transferência de energia mediante condução.

A condução térmica, portanto, é um processo de propagação de calor que ocorre pela

transmissão da agitação térmica de partículas de uma região de maior temperatura para

partículas de uma região vizinha de menor temperatura. Deste modo, a presença de partículas

torna-se primordial para a existência da condução térmica. O cálculo do fluxo de calor é dado

pela razão entre a quantidade de calor Q que atravessa uma seção transversal da barra e o

intervalo de tempo ∆𝑡 correspondente (BÔAS, 2010):

A16

∅ =Q

∆t (6)

Considerando uma barra metálica, pode-se afirmar que, inicialmente as diversas seções

transversais da barra apresentam temperatura variável. No entanto, decorrido um certo

intervalo de tempo e assumindo temperaturas constantes, mas diferentes entre si, considera-se

que o fluxo de calor dá-se em regime permanente ou estacionário, ou seja, torna-se o mesmo

em qualquer seção da barra. No regime permanente, o fluxo térmico depende de quatro

quantidades: a primeira é a área de seção transversal A, a segunda o comprimento da barra L,

a terceira, a diferença de temperatura dos extremos da barra e, por fim, do material que a barra

é feita K. Esta grandeza K é uma constante que caracteriza o material da barra e é denominada

coeficiente de condutibilidade térmica. A equação 7 representa a lei de Fourier (BÔAS,

2010).

∅ =K . A . ∆T

L (7)

Material 𝐾 (10−2 𝑐𝑎𝑙 𝑐𝑚

𝑠 𝑐𝑚 2°𝐶)

Alumínio 49

Aço 12

Chumbo 8,2

Vidro 0,2

Madeira 0,03

Cortiça 0,01

Tabela 2. Condutibilidade térmica de alguns materiais (BÔAS, 2010).

2.3.2 Convecção

Convecção térmica é o processo de propagação de calor no qual a energia térmica

muda de local, acompanhando o deslocamento do próprio material aquecido. Portanto, os

líquidos e os gases transmitem calor principalmente por convecção, que pode acontecer em

A17

todos os fluidos. Quando um fluido é aquecido na parte inferior, por exemplo uma panela com

água no fogo, as moléculas que o compõem passam a se mover mais rapidamente, afastando-

se mais, em média, umas das outras, tornando o material menos denso, surgindo assim uma

força de empuxo que empurra o fluido para cima. Já o fluido frio, mais denso, move-se para

baixo de modo a ocupar o lugar do fluido mais quente (HEWITT, 2011).

Um bom exemplo são as correntes de convecção vistas na costa marítima. Durante o

dia, o solo da costa marinha esquenta mais facilmente do que a água. O ar logo acima do solo

é empurrado para cima pelo ar mais frio que vem das camadas mais próximas à água. Durante

a noite, o processo é o inverso, porque o solo esfria mais rapidamente do que a água e, então,

o ar mais aquecido se encontra acima do mar (HEWITT, 2011).

Figura 5. Brisa marítima.

Figura 6.Brisa terrestre.

A18

2.3.3 Radiação

A radiação é o processo de propagação de energia na forma de ondas

eletromagnéticas. Ao serem absorvidas, parte da energia dessas ondas se transforma em

energia térmica. Esta propagação de calor pode acontecer tanto num meio material quanto no

vácuo. A propagação de calor proveniente do Sol ao planeta Terra não ocorre por condução

ou convecção, pois estes processos dependem de meios materiais para ocorrer. Toda

substância que se encontre a uma temperatura superior ao zero absoluto emite energia

radiante, ou seja, energia transmitida mediante radiação (HEWITT, 2011; BÔAS, 2010).

A taxa com a qual um objeto emite energia através da radiação eletromagnética

depende da área A da superfície do objeto e da temperatura T dessa área (dada em Kelvins),

sendo expressa pela equação 8, na qual σ é conhecida como a constante de Stefan-Boltzmann.

O símbolo ε representa a emissividade da superfície do corpo (ε varia de 0 a 1, onde um

corpo com emissividade 1 corresponde ao chamado corpo negro). Os corpos também

absorvem energia e a taxa de absorção é dada pela equação 9. Como os corpos,

simultaneamente, absorvem e irradiam energia, o cálculo para a taxa líquida é dada pela

equação 10 (HALLIDAY, 2012).

Prad = σεAT4 (8)

Pabs = σεATamb4 (9)

Pliq = Pabs − Prad = σεA(Tamb4 − T4) (10)

Em todos os processos de transferência de calor, a velocidade de resfriamento de um

corpo ou a taxa com a qual ele resfria é aproximadamente proporcional à diferença de

temperatura entre o corpo e as suas vizinhanças. Este é o enunciado da lei de Newton do

resfriamento.

A19

SEÇÃO II

Sequência Didática

Capítulo 3 – Primeira Etapa: Análise e revisão a priori

3.1 Introdução

A sequência didática, produto educacional desta dissertação, compreende quatro partes

sequenciais distribuídas em dez aulas. A primeira, “análise e revisão a priori”, compreende a

aplicação dos questionários socioeconômico e sondagem, para caracterização da turma. Esta

etapa é realizada durante a primeira aula. Na aula subsequente, o professor deve realizar uma

aula de revisão, na qual os conceitos físicos, necessários para o entendimento das aulas

seguintes, serão expostos. O tema da aula é “calor e temperatura”, fazendo-se necessário a

utilização de duas horas aula.

3.2 Objetivos

3.2.1 Objetivo geral

Avaliar o entendimento dos alunos sobre os conceitos necessários para o

desenvolvimento dos próximos temas que a Sequência Didática deverá abordar.

3.2.2 Objetivos Específicos

1. Assimilar os conceitos de temperatura, calor e energia térmica;

2. Distinguir temperatura de sensações térmicas;

3. Estabelecer diferença entre calor e temperatura;

4. Relacionar as grandezas Físicas com fenômenos do dia-a-dia.

A20

3.3 Conteúdos programáticos

1. Temperatura;

2. Equilíbrio térmico;

3. Energia térmica;

4. Calor.

3.4 Metodologia – Estratégias de ensino

Inicialmente, o professor deve aplicar o questionário Socioeconômico para

caracterização da turma de aplicação da sequência didática compreendido na Seção III,

subseção A.

Posteriormente, aplica-se o questionário de sondagem para determinar possíveis

incoerências na aprendizagem, no que se refere aos conceitos físicos necessários para a

aprendizagem do tema. Tal questionário corresponde a seção III, subseção B. A aplicação dos

dois questionários iniciais compreende a primeira aula de 45 minutos da sequência didática.

A segunda aula corresponde a revisão dos pré-requisitos necessários para o

entendimento dos novos conteúdos a serem ministrados.

O professor deverá revisar os conceitos de temperatura, energia térmica, calor e

equilíbrio térmico. Como problematização, pode ser utilizado uma simples experiência para

desfazer ideias errôneas sobre os conceitos físicos acima (utilizar três recipientes com água a

temperaturas diferentes). Tal atividade tem por objetivo sanar divergências de conceitos e

solidificar o entendimento sobre cada grandeza Física. A distinção entre as grandezas de

associações do senso comum é fundamental nesta aula.

Os conceitos descritos acima devem ser retomados durante a aula com o simulador

que desenvolvemos, que deve ser realizada durante a terceira etapa da aplicação desta

Sequência Didática.

Durante a aula, o docente deve retomar as questões conceituais aplicadas no

questionário de sondagem, mediante abordagem que prioriza a característica do discurso

interativo/dialógico.

A21

3.5 Recursos didáticos a serem utilizados

Multimídia, quadro branco, apagador e pincel.

3.6 Avaliação

A primeira ferramenta de avaliação é o questionário de sondagem. Posteriormente, o

professor deverá basear-se na participação dos alunos nas discussões ao longo da aula e no

momento da resolução dos exercícios.

A22

Capítulo 4 – Segunda etapa: Ensino

4.1 Introdução

Esta etapa é dividida em dois momentos que devem acontecer separadamente. No primeiro,

deve-se abordar os conceitos que envolvem a dilatação térmica. Já no segundo, abordam-se os

conceitos que envolvem os processos de transferência de calor. Estes momentos foram

nomeados “parte A” e “parte B” e serão melhor descritos a seguir.

4.2 Parte A

Durante a aplicação da sequência didática que compreende a parte A da etapa de ensino,

deve-se abordar o tema “dilatação térmica”, tendo duração de duas horas aulas.

4.2.1 Objetivos

4.2.1.1 Objetivo geral

Analisar o fenômeno físico da dilatação térmica e suas características em um sólido ou

em um líquido.

4.2.1.2 Objetivos Específicos

1. Enunciar os diferentes tipos de dilatação térmica;

2. Apontar as características físicas dos objetos quando sofrem dilatação;

3. Resolver problemas relacionados ao fenômeno da dilatação térmica;

4. Apontar eventos do dia-a-dia que caracterizem o fenômeno estudado;

5. Perceber a importância do entendimento do fenômeno físico.

A23

4.2.2 Conteúdos programáticos

1. Dilatação térmica dos sólidos: linear, superficial e volumétrica;

2. Dilatação térmica dos líquidos;

2.1. Dilatação anômala da água.

4.2.3 Metodologia – Estratégias de ensino

O professor deve iniciar a aula problematizando e fazendo questionamentos a partir de

fenômenos do dia-a-dia, como por exemplo, a existência de espaços entre linhas ferroviárias -

para demonstrar a importância do conceito físico em questão. É importante tornar palpável

para o aprendente o tema da aula, de forma que o mesmo encontre respostas e aplicabilidade

para o mundo em que vive.

Posteriormente o professor deve descrever os conceitos físicos envolvidos na

dilatação/contração térmica dos objetos e, em seguida, definir e explicar os tipos de

dilatação/contração térmica dos sólidos. Deve também abordar sobre a dilatação térmica dos

líquidos e da dilatação anômala da água.

A discussão de questões conceituais deve ser priorizada quando houver a interação dos

aprendentes no debate sobre os conteúdos. É importante ressaltar que as experiências trazidas

pelos adultos devem ser consideradas neste processo de ensino-aprendizagem. Apesar da

ênfase nas discussões conceituais, a resolução de questões que envolva cálculo não podem ser

desprezadas, pois os aprendentes necessitarão de experiências com as formulações

matemáticas para descrever fenômenos físicos na natureza.

Na terceira etapa, a atividade prática, será o momento em que os aprendentes poderão

manipular um simulador com objetivo de tornar mais palpável os conceitos inerentes ao

processo de dilatação térmica. O simulador retrata a dilatação térmica linear em uma haste

metálica.

4.2.4 Recursos didáticos a serem utilizados


A24

4.2.5 Avaliação

A avaliação irá se basear na participação dos aprendentes nas discussões ao longo da

aula e no momento da resolução dos exercícios.

4.3 Parte B

Nesta etapa, deve-se abordar os conceitos que envolve os processos de transferência

de calor, correspondendo a duas horas aulas.

4.3.1 Objetivos

4.3.1.1 Objetivo geral

Conhecer os diferentes tipos propagação de calor existentes na natureza.

4.3.1.2 Objetivos Específicos

1. Determinar os diferentes tipos de transferência de calor;

2. Identificar qual ou quais processos de propagação de calor ocorreram em determinado

evento no seu dia-a-dia;

3. Relacionar os tipos de processo de transferência de calor com fenômenos da natureza;

4. Exemplificar cada processo estudado.

4.3.2 Conteúdos programáticos

1. Condução térmica;

2. Convecção térmica;

3. Radiação térmica.

A25

4.3.3 Metodologia – Estratégias de ensino

Assim como nas aulas anteriores, o professor deve iniciar a aula citando exemplos do

dia-a-dia dos processos de transferência de calor, como por exemplo, uma concha metálica

esquentar ao ser deixada em uma panela sobre um fogão ligado. Posteriormente deve fazer

questionamentos como por exemplo “porque os aparelhos de ar condicionado são geralmente

instalados na parte superior dos ambientes”. É importante que o professor escute e dialogue

com seus aprendentes.

Após demonstrar aplicações do fenômeno, como por exemplo, a existência de aletas

no motor de motocicletas propiciando o resfriamento do mesmo, o professor deve definir os

tipos de processos de transferência de calor e explicá-los detalhadamente. É importante que

exemplos sejam dados em sala. Mais uma vez, a resolução de questões conceituais que

coloquem em evidencia as características de cada processo de propagação de calor deve ser

priorizada durante a aula.

Os conceitos envolvidos nos processos de transferência de calor serão retomados na

etapa seguinte – uso da simulação. Com a utilização do simulador, o professor poderá

trabalhar os conceitos de convecção térmica, observando a evaporação do líquido contido no

recipiente e sua passagem pela parte interna da haste metálica. Outro processo de transmissão

de calor é a condução, que se dará pelo corpo da haste. O docente ficará mais inteirado

quando for apresentado a terceira etapa.

4.3.4 Recursos didáticos a serem utilizados


4.3.5 Avaliação

A avaliação irá se basear na participação dos alunos nas discussões ao longo da aula e

no momento da resolução dos exercícios.

A26

Capítulo 5 – Terceira etapa: Atividade Prática

5.1 Introdução

A etapa da atividade prática corresponde à mais importante da aplicação, pois é nela

que o aluno sente-se mais motivado para aprender. Deste modo, o professor tem uma grande

oportunidade de propiciar uma melhor internalização dos conceitos físicos pelos alunos,

tornando a aprendizagem significativa. Os temas a serem abordados são dilatação térmica e

processos de transferência de calor. O tempo necessário para aplicação dessa etapa

corresponde a duas horas aulas.

5.2 Objetivos


Aplicar os conhecimentos teóricos aprendidos nas aulas anteriores através de um

experimento analisado mediante simulação computacional.


1. Estabelecer relação entre os conhecimentos teóricos e fenômenos do dia-a-dia;

2. Explicar o comportamento de uma barra metálica quando submetida a uma variação

de temperatura;

3. Aplicar os conhecimentos adquiridos a outros eventos;

4. Reconhecer os fenômenos estudados no seu dia-a-dia.

5.3 Conteúdos programáticos

1. Dilatação térmica dos sólidos;

2. Processos de propagação de calor.

A27


A aula prática deve ser realizada em um laboratório de informática, utilizando o

simulador de um dilatômetro, sendo esta, direcionada por um roteiro presente na seção III,

subseção C deste manual. O professor deve orientar os discentes a seguir o roteiro.

O simulador do dilatômetro foi produzido pelo professor autor da dissertação, e está

disponível gratuitamente para ser utilizada para fins didáticos3. Abaixo segue a imagem da

tela inicial do simulador.

Figura 1. Imagem da tela inicial do simulador.

Ao abrir a tela inicial, o aprendente tem a opção de escolher o material que compõe a

haste metálica que irá analisar. Esta escolha é feita na parte superior direita da tela. Em

seguida, ele deve definir qual a temperatura inicial e final do líquido que irá aquecer a haste,

quando entrar em ebulição – trata-se da água. Ao acionar a fonte de calor, o “relógio” no lado

direito, que já apresenta o comprimento inicial (50cm), começa a variar até o valor

correspondente ao comprimento final da haste após a dilatação.

O roteiro que guia a aula solicita que seja determinado o coeficiente de dilatação linear

do material da haste, que posteriormente deve ser comparado no seu livro didático para

3 O simulador utilizado nesta aula prática foi desenvolvido pelo professor Daniel Berg, autor desta dissertação, e

encontra-se disponível em http://www.univasf.edu.br/~cpgef/.

http://www.univasf.edu.br/~cpgef/

A28

certificação do mesmo. O roteiro ainda é formado por algumas questões conceituais sobre o

tema processos de transferência de calor.

É importante que o professor não interfira diretamente na manipulação do simulador

pelo aprendente. Porém, inicialmente deve ser feita uma discussão sobre o fenômeno físico

que será simulado. A simulação permite ao professor explorar vários conceitos físicos que

estão envolvidos na aula prática. Por exemplo, quais fatores interferem na determinação da

temperatura da sala e da temperatura de ebulição da água, fatores como a altitude do local no

qual está sendo realizada a aula podem ser considerados. O fornecimento de energia térmica

ao recipiente provoca variação na temperatura da água ao ponto dela entrar em ebulição. Aqui

o professor pode explorar, de forma breve, as mudanças de estado físico e quais são os fatores

que interferem neste processo. Com a evaporação da água, cabe ao professor discutir o que

ocorre na haste metálica devido a passagem deste vapor de água no seu interior. Neste

momento, deve ser abordado os processos de transferência de calor que ali são evidenciados.

O professor também deve fazer com que os aprendentes percebam que a dilatação

depende diretamente do material que compõe a barra metálica, do seu comprimento inicial e

da variação de temperatura que a mesma será submetida. Ou seja, para cada material presente

no simulador haverá um resultado diferente e para cada variação de temperatura também

haverá outros resultados. Para isso, o professor deve solicitar que o aprendente refaça a

atividade, de forma que, possa ser observada a relação entre estas grandezas físicas no

processo de dilatação térmica.

Os conceitos que foram revisados no primeiro encontro também devem ser novamente

reforçados aqui. Para que as definições de temperatura e calor possam ser melhor

compreendidas, cabe ao professor discutir tais conceitos com o auxílio do simulador, pois

comumente os aprendentes costumam relacionar calor a temperaturas altas. O equilíbrio

térmico pode ser relembrado pelo professor, pois quando a haste metálica atinge seu

comprimento máximo para aquela variação de temperatura é porque a haste possui a mesma

temperatura de ebulição da água – a haste e o fluido que por ela passa entram em equilíbrio

térmico.

É importante ressaltar que as simulações são importantes ferramentas para o Ensino de

Física, sendo potencialmente significativas, embora não possam substituir, em sua plenitude,

o experimento real realizado em um laboratório de Física.

A29


Computadores do laboratório de informática (para utilização do simulador),

multimídia, quadro branco, apagador e pincel.

5.6 Avaliação

A avaliação irá basear-se na participação dos aprendentes nas discussões ao longo da

aula e, principalmente, no relatório escrito pelo aprendente durante a realização da aula

prática.

A30

Capítulo 6 – Quarta etapa: Avaliação e Revisão a posteriori

6.1 Introdução

A quarta e última etapa corresponde à aplicação dos questionários avaliativos 1 e 2.

Tais questionários envolvem todos os conceitos apresentados durante a sequência didática.

Esta etapa tem duração de duas horas aula.

6.2 Objetivos


Avaliar o entendimento dos aprendentes quanto os temas estudados durante a

aplicação da Sequência Didática.


1. Definir as grandezas Físicas estudadas;

2. Caracterizar cada fenômeno físico estudado;

3. Responder problemas relacionados aos temas dilatação térmica e processos de

transferência de calor;

4. Exemplificar todos os fenômenos descritos pela Sequência.


Inicialmente, o professor deve aplicar o questionário avaliativo. Que, por sua vez, tem

a função de identificar a aprendizagem dos discentes ao longo da realização da sequência

didática. Este questionário está presente na seção III, subseção D. Esta etapa deve ter duração

de 45 minutos.

Posteriormente, o docente deve novamente propiciar uma discussão de caráter

predominantemente interativo/dialógico para sanar as deficiências identificadas no último

A31

questionário. Nas discussões, é importante que o professor relembre os passos realizados

pelos próprios aprendentes durante a aula prática, pois torna-se mais concreto o entendimento

quando submetido à atividades práticas.

Por fim, a aplicação do questionário avaliativo 2, apresentado na seção III, subseção E,

deve ser realizada. Tal questionário objetiva a avaliação da Sequência Didática pelos próprios

aprendentes. Através da análise desta avaliação e da comparação entre os resultados dos

questionários de sondagem e avaliativo, o professor poderá avaliar se a aplicação da

sequência foi positiva em termos de aprendizagem.


Quadro branco, apagador e pincel.

6.5 Avaliação

As principais ferramentas de avaliação são os questionários inicialmente aplicados.

Contudo, a participação dos aprendentes nas discussões durante a aula de revisão deve

também ser levada em conta.

A32

SEÇÃO III

Questionários propostos

A33

SUBSEÇÃO A

Questionário Socioeconômico

UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO - UNIVASF

MESTRADO PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA - MNPEF / POLO DE JUAZEIRO.

QUESTIONÁRIO DE PERFIL SOCIOECONÔMICO

Q.1) Você é do sexo:

a) ( ) Masculino;

b) ( ) Feminino.

Q.2) Você se considera:

a) ( ) Branco c) ( ) Pardo e) ( ) Indígena

b) ( ) Preto d) ( ) Amarelo f) ( ) Não declarado

Q.3) Estado Civil:

a) ( ) Solteiro(a);

b) ( ) Divorciado(a);

c) ( ) Viúvo(a);

d) ( ) Casado(a);

Q.4) Local da sua residência:

a) ( ) Zona Urbana;

b) ( ) Zona Rural.

A34

Q.5) Você possui alguma deficiência?

a) ( ) Sim;

b) ( ) Não.

5.1. Em caso afirmativo, indique o tipo:

a) ( ) Deficiência Física.

b) ( ) Deficiência visual.

c) ( ) Deficiência auditiva.

e) ( ) Outro: especificar___________________________________________

Q.6) Você tem filhos?

a) ( ) Não. b) ( ) Sim. Quantidade: ___________

Q.7) Meio de Transporte utilizado para vir a escola?

a) ( ) A pé;

b) ( ) carro ou moto;

c) ( ) ônibus;

d) ( ) bicicleta.

Q.8) Sua residência é:

a) ( ) Própria.

b) ( ) Alugada.

c) ( ) Outros: _____________________________________

Q.9) Qual o grau de escolaridade de seu pai?

a) ( ) Não alfabetizado;

b) ( ) Ensino Fundamental;

c) ( ) Ensino Médio;

d) ( ) Ensino Superior;

e) ( ) Pós graduação;

f) ( ) Não sei.

A35

Q.10) Qual o grau de escolaridade de sua mãe?

a) ( ) Não alfabetizada;

b) ( ) Ensino Fundamental;

c) ( ) Ensino Médio;

d) ( ) Ensino Superior;

e) ( ) Pós graduação;

f) ( ) Não sei.

Q.11) Qual a renda mensal do seu grupo familiar? (Soma do rendimento de todos que

contribuem com a renda)

a) ( ) Menos de 1 Salário Mínimo. d) ( ) De 6 a 10 Sal. Mínimos.

b) ( ) De 1 a 3 Sal. Mínimos. e) ( ) Mais de 10 Sal. Mínimos.

c) ( ) De 3 a 6 Sal. Mínimos.

Q.12) Quantas pessoas contribuem com a renda familiar?

a) ( ) 1 a 2 pessoas. b) ( ) 3 a 5 pessoas. c) ( ) Mais de 5 pessoas.

Q. 13) Você trabalha?

a) ( ) Sim. b) ( ) Não

Se a resposta for positiva do item anterior responda a questão 14

Q. 14) Qual sua jornada de trabalho semanal

a) ( ) Menos de 10 horas;

b) ( ) Entre 10 e 20 horas;

c) ( ) Entre 20 e 30 horas;

d) ( ) Entre 30 e 40 horas;

e) ( ) 40 horas ou mais.

A36

Q. 15) Com que idade você começou a trabalhar?

a) ( ) Antes dos 14 anos;

b) ( ) Entre 14 e 16 anos;

c) ( ) Entre 17 e 18 anos;

d) ( ) Após os 18 anos;

e) ( ) Nunca Trabalhei.

Q. 16) Há quanto tempo você deixou os estudos? ______________________

Q.17) Qual série que você interrompeu seus estudos? ___________________

A37

SUBSEÇÃO B

Questionário de Sondagem



QUESTIONÁRIO DE SONDAGEM


___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

2- O que acontece com os objetos quando aquecidos?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

A38

4- As menores partições de cada corpo se comportam de que forma quando submetidas a

uma variação de temperatura?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

5- O que é um corpo quente? E um corpo frio?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


metálicas?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

7- Por que quando se mede a temperatura de uma pessoa, o nível de mercúrio do

termômetro varia?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________



___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

A39

10- Você já colocou uma garrafa de vidro cheia de suco no congelador e, depois de algum

tempo, a garrafa estourou? Por que a garrafa estoura?4

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

4 Questão utilizada na aplicação do questionário de sondagem que, após análise, percebeu-se a

necessidade de ser aprimorada.

A40

SUBSEÇÃO C

Roteiro da Aula Prática



ROTEIRO DA AULA PRÁTICA

1- Introdução

Nesta aula prática estudaremos o fenômeno de dilatação/contração térmica. De fato,

quando aumentamos a temperatura de uma substância, suas moléculas ou átomos passam, em

média, a oscilar mais rapidamente e tendem a se afastar umas das outras. O resultado disso é a

expansão da substância. Com poucas exceções, todas as formas de matéria – sólidas, líquidas

ou gasosas – normalmente se dilatam quando são aquecidas, e contraem-se quando resfriadas.

(HEWITT, 2011)

Esta variação de comprimento dos corpos, podendo ser uma expansão ou uma

contração, é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial (𝐿0) e à variação de

temperatura que este corpo sofre (∆𝑇 = 𝑇 − 𝑇0 ), sendo (𝑇0) a temperatura inicial e (𝑇) a

temperatura final do corpo. Tendo como constante de proporcionalidade o coeficiente de

dilatação linear (𝛼). Tal expressão está matematicamente escrita abaixo.

∆𝐿 = 𝐿0.𝛼.∆𝑇 (1)

A tabela 1 expressa alguns valores de coeficiente de dilatação linear (𝛼):

A41

Material 𝛼 (10−5°𝐶−1)

Vidro Comum 0,9

Vidro Pirex 0,3

Sílica 0,4

Diamante 0,09

Tabela 1: Coeficientes de dilatação linear




∆𝐴 = 𝐴0.𝛽.∆𝑇 (2)

E a do volume por:

∆𝑉 = 𝑉0. 𝛾.∆𝑇 (3)

Em que: 𝛽 = 2.𝛼 e 𝛾 = 3.𝛼.

2- Objetivos

Perceber o significado dos conceitos físicos que envolve calor;

Compreender os efeitos da dilatação térmica nos materiais;

Identificar os processos de transferência de calor.

3- Equipamento (Simulador)

O equipamento que será utilizado é o simulador descrito abaixo, o dilatômetro. Ele

simula um experimento realizado em um laboratório de Física.

A42

Fig. 1: Tela inicial do simulador.

Neste simulador você dispõe de uma fonte de calor responsável por aquecer o

recipiente, sendo esta acionada pelo interruptor ao lado. A água entra em ebulição e o seu

vapor passa na parte interna da haste oca que está fixa, sendo liberado na outra extremidade.

O relógio comparador existente do lado esquerdo da tela tem a função de determinar a

variação do comprimento∆𝐿 da haste, em centímetros.

4- Procedimentos da Aula

1. Escolha de qual material a haste metálica é formada. Escreva esta informação abaixo;

____________________________________________________

2. Determine a temperatura ambiente, ou seja, a que temperatura a sala de aula se

encontra. Digite no simulador esta informação no espaço correspondente a

temperatura inicial;

𝑇0=__________ºC

A43

3. Determine a temperatura de ebulição da água para a altitude em que sua cidade se

encontra. Digite no simulador esta informação no espaço correspondente a

temperatura final;

4. Acione o interruptor fornecendo calor para o recipiente que contem água a

temperatura ambiente e aguarde que a água entre em ebulição e o seu vapor aqueça a

haste;

5. Escreva a variação de comprimento fornecida no relógio comparador que a haste

sofreu;

A partir os dados coletados, responda as questões abaixo:

1) Calcule a variação de temperatura.

2) Determine o coeficiente de dilatação do material que haste é formada.

3) Quais processos de transmissão de calor farão com a água fervendo esquente a barra

metálica?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

4) Como o calor é transmitido através da barra?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

𝑇=__________ºC

∆𝐿 =_________cm

A44

5) Explique sucintamente os processos de transmissão de calor envolvidos na

experiência.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

6) Repita todo o processo para outra haste.

5- Bibliografia

Hewitt, Paul, G. “Física Conceitual”; Ed. Bookman. RG. 9ª 2002.

MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física- Coleção Curso de física. V. 2. São

Paulo: Scipione, 2010.

Roteiro experimental Universidade Federal de Alagoas. Dilatômetro: Dilatação térmica

linear. Disponível em <http://www.ufal.edu.br/unidadeacademica/if/pt-br/institucional/

laboratorios-de-ensino/laboratorio-de-fisica-2/lab-2/dilatacao-termica> Acesso em

10/06/2015.

http://www.ufal.edu.br/unidadeacademica/if/pt-br/institucional/%20laboratorios-de-ensino/laboratorio-de-fisica-2/lab-2/dilatacao-termica


A45

SUBSEÇÃO D

Questionário Avaliativo 1



QUESTIONÁRIO AVALIATIVO 1

Aluno(a):______________________________________________________________

Parte A


___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


metálicas?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

A46



___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Parte B

1- Um corpo, ao sofrer uma variação positiva na sua temperatura, as menores partições

de um corpo (átomos e moléculas):

a) Se agitarão mais.

b) Se agitarão menos.

c) Se unirão a outras moléculas.

d) Permanecerão inalteradas.

2- O que acontece com um objeto metálico quando resfriado?

a) Ocorre um aumento no grau de agitação de suas moléculas.

b) Provoca uma dilatação térmica devido a diminuição no grau de agitação das

moléculas.

c) Ocorre uma contração térmica devido a diminuição no grau de agitação das moléculas.

d) O Objeto permanece inalterado.

A47

3- Uma dona de casa resolveu fazer uma salada para o jantar, mas não conseguiu abrir o

frasco de palmito, que tem tampa metálica. Porém, lembrando-se de suas aulas de

Física, ela mergulhou a tampa da embalagem em água quente durante alguns

segundos. Ao tentar mais uma vez, percebeu que ela abriu facilmente. Isso

provavelmente ocorreu porque:

a) O coeficiente de dilatação do vidro é maior que o do metal.

b) O coeficiente de dilatação do metal é maior que o do vidro.

c) Os coeficientes de dilatação são iguais.

d) Porque o metal fica “mais quente” que o vidro.

4- As linhas ferroviárias possuem espaços entre seus trilhos. Marque o item abaixo que

justifica esta afirmação.

a) Porque os operários erraram durante as obras.

b) Devido a necessidade de escoar o calor entre os trilhos.

c) Devido à dificuldade de unir peças metálicas.

d) Para evitar deformações nos trilhos com as variações de temperatura durante o dia.

5- Quando uma garrafa de vidro cheia de água é colocada no congelador, depois de

algum tempo a garrafa estoura. Por que isto acontece?5

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

6- Por que coloca-se o evaporador do ar condicionado na parte superior dos ambientes?

a) Porque fica inacessível para crianças.

b) Para evitar que objetos obstruam a passagem do ar.

c) Porque facilita o resfriamento do ambiente devido a convecção do ar.

d) Porque ajuda na condução do ar para as paredes do ambiente.

5Questão utilizada na aplicação do questionário de sondagem que, após análise, percebeu-se a

necessidade de ser aprimorada.

A48

SUBSEÇÃO E

Questionário Avaliativo 2



QUESTIONÁRIO AVALIATIVO 2

1) Você se sente motivado a estudar os conteúdos de Física na escola?

( ) Sim;

( ) Não.

2) Você se sente mais motivado para estudar os conteúdos de Física na escola quando as

aulas são realizadas em laboratório?

( ) Sim;

( ) Não.

3) De que forma a realização da atividade com o simulador contribuiu para sua

aprendizagem? Comente.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

A49

4) Assinale com um X os itens abaixo que você acha com relação as atividades práticas

no Ensino de Física.

( ) Aprendo mais facilmente quando a aula é prática.

( ) Não interfere em nada no meu aprendizado.

( ) É mais atrativa.

( ) Aproxima com os fenômenos do dia-a-dia.

( ) São menos motivadoras e mais monótonas.

( ) São mais dinâmicas e participativas.

5) Atribua uma nota de 0 a 10, em relação ao grau de importância que você daria a

disciplina se a mesma fosse abordada por meio de aulas práticas.

___________________________________________________________________________

6) Na sua opinião, as atividades práticas utilizando simuladores despertam o interesse

dos estudantes para as aulas de Física?

( ) Muito pouco

( ) Pouco

( ) Muito

A50

Referências

BÔAS, N. V., DOCA, R. H., BISCUOLA, G. J., Física, 2, 1°ed. São Paulo: Saraiva, 2010.

Hewitt, Paul, G. “Física Conceitual”; Ed. Bookman. RG. 9ª 2002.

HALLIDAY, D., RESNICK R. WALKER J., Fundamentos de física: gravitação, ondas e

termodinâmica; tradução e revisão técnica Ronaldo Biasi – Rio de Janeiro, LTC, 2012.

MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física- Coleção Curso de física. V. 2. São

Paulo: Scipione, 2010.

OLIVEIRA, M.P.P. de, et al. Física em contextos: pessoal, social e histórico: energia,

calor, imagem e som; FTD, 1º ed. São Paulo, 2010.

PIRES, Antônio S.T. Evolução das ideias da Física; São Paulo: Editora Livraria da Física,

11º ed., 2008.

Roteiro experimental Universidade Federal de Alagoas. Dilatômetro: Dilatação térmica

linear. Disponível em <http://www.ufal.edu.br/unidadeacademica/if/pt-br/institucional/

laboratorios-de-ensino/laboratorio-de-fisica-2/lab-2/dilatacao-termica> Acesso em

10/06/2015.

SANT‟ANNA, B et al. Conexões com a Física, vol. 02, São Paulo: Moderna, 2º ed., 2013.

TIPLER, P. A. Física para cientistas e engenheiros; editora LTC, 4ºed., Rio de Janeiro,

2000.

YOUNG, H. D., FREEDMAN, R. A., Física II: termodinâmica e ondas; 12ºed. São Paulo:

Pearson, 2008.



UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO … · conteúdos de Física Térmica em que se...

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