Abordagem temática: uma proposta para compreender as
instalações elétricas residenciais
Daniel Santos Lula Barros, Roseline Beatriz Strieder
Curso de Física - Universidade Católica de Brasília
Resumo
O estudo propõe uma abordagem para o ensino de eletricidade no Ensino
Médio, na intenção de adequar alguns conteúdos de Física ao mundo vivencial
dos estudantes. Para tanto, foi elaborada uma proposta de ensino sobre o tema:
instalações elétricas residenciais. Essa proposta é organizada a partir dos
pressupostos da Abordagem Temática, associados à relevância do estudo dos
fenômenos elétricos e às possibilidades que estes assuntos podem propiciar para
compreensão da realidade em que vivem os estudantes. Dentre as ações
desenvolvidas para a elaboração dessa proposta, destaca-se o levantamento das
compreensões dos alunos a respeito do assunto, por meio de um questionário e a
análise de livros didáticos de Física.
Palavras chaves: Abordagem temática, fenômenos elétricos, mundo vivencial
dos estudantes e Freire.
Abstract
The study proposes an approach to teaching of electricity in high school,
hoping to adjust some issues of physics to the experiential world of students. To
this end, we created a teaching proposal about the theme: residential electrical
installations. This
proposal
is organized from
the
assumptions of
the thematic approach associated with the relevance of the study of electrical
phenomena and
the
possibilities that
1
these
issues can
provide for understanding the reality in which students live. Among the actions
developed for the preparation of this proposal, there is a survey of students'
understandings about the subject through a questionnaire and analysis of physics
textbooks.
Keywords: Thematic approach, electrical Phenomena, experiential world of
students.
1. Introdução
Baseado na frase de Louis Pasteur: "Maravilhar-se é o primeiro passo
para um descobrimento", é importante que o professor de Física busque causar
o interesse dos alunos a fim de facilitar o processo de ensino-aprendizagem.
Para tanto, deve-se buscar utilizar dos fenômenos que têm maravilhado a
humanidade (desde seu surgimento) para despertar o desejo do saber nos
alunos, para que o conhecimento seja resultado de uma “descoberta”
estimulada e orientada pelo professor. Esse deslumbramento, para Delizoicov,
Angotti e Pernambuco (2002), inspirados em Bachelard (1996), ocorre a partir
de questionamentos, ou seja, na busca de soluções para problemas
consistentemente formulados. Além disso, nessa perspectiva, não podemos
esquecer que o estudante deve ser considerado um agente “ativo” no processo
de construção dos conhecimentos.
Pensando nisso, entendemos que o ensino de eletricidade por fazer
parte do universo vivencial dos estudantes- já que relaciona equipamentos
como: pára-raios, fios, lâmpadas e outros instrumentos elétricos-, podem ser
utilizados como ponto de partida para o processo de ensino aprendizagem.
O estudo da eletricidade no Ensino Médio, assim como todos os outros
conteúdos desta etapa, tem como objetivo a formação crítico-social dos alunos.
Como destaca a LDB (Lei de Diretrizes e Bases da Educação) deve haver a
compreensão dos fundamentos científicos, tecnológicos, processos produtivos,
2
relacionando a teoria com a prática no ensino de cada disciplina, se
preocupando com a formação ética, intelectual e crítica dos estudantes
(BRASIL, 1996). Para nos adaptarmos a essa tendência do ensino é
necessário rever as práticas educacionais e propor sugestões de abordagens
para o processo de ensino-aprendizagem contemporâneo.
Com a intenção de contribuir para os objetivos propostos na LDB, nesse
trabalho foi elaborada uma proposta de ensino centrada no tema instalações
elétricas e tem como objetivo sugerir uma abordagem para o ensino de
eletricidade no Ensino Médio, baseando-se em alguns projetos e propostas já
elaborados por algumas equipes da área de Ensino de Física.
Dentre
os
projetos
já
estruturados,
encontra-se
o
Grupo
de
Reelaboração do Ensino de Física (GREF), que, seguindo os pressupostos do
educador Paulo Freire, visa à utilização da realidade do aluno, mais
especificamente equipamentos tecnológicos, como ponto de partida e conteúdo
orientador para o estudo do assunto de eletricidade no ensino médio. Além do
GREF, será utilizada a perspectiva da Abordagem Temática, sugerida por
Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002) com base nos trabalhos de Paulo
Freire.
A Abordagem Temática vem nos trazer uma nova perspectiva quanto à
organização curricular, contrapondo-se a abordagem conceitual, amplamente
utilizada no ensino tradicional, onde a organização é ordenada pelos conceitos
científicos de onde os conteúdos são selecionados. A Abordagem Temática,
portanto, de acordo com Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002) é uma lógica
de organização dos conteúdos escolares que defende que os mesmos devem
ser selecionados a partir de temas. Em outras palavras, é uma perspectiva
curricular em que são identificados temas com base nos quais se selecionam
os conteúdos científicos necessários para compreendê-los.
Além disso, cabe destacar que a proposta a ser elaborada precisa estar
em consonância aos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) (1998), que
dispõem que:
3
Para que todo o processo de conhecimento possa fazer sentido
para os jovens, é imprescindível que ele seja instaurado por
meio de um diálogo constante entre alunos e professores,
mediado pelo conhecimento. E isso somente será possível se
estiverem sendo considerados objetos, coisas e fenômenos
que façam parte do universo vivencial do aluno, seja próximo,
como carros, lâmpadas ou televisões, seja parte de seu
imaginário, como viagens espaciais, naves, estrelas ou o
Universo. (BRASIL, 2002 página 80)
Particularmente no que se refere ao conteúdo de eletricidade, o PCN+
(2002) destaca que a preocupação deve girar em torno de conhecer a
fenomenologia da eletricidade em situações reais. Assim, apontam que o
estudo da eletricidade, ganhará sentido quando em referência a situações
concretas.
Deve-se - enquanto professores - ter a percepção de que os estudantes
têm dificuldades para relacionar os conteúdos ministrados nas aulas de Física
e reconhecer os mesmos nos fenômenos do cotidiano, para isto se faz
necessário considerar os objetos e fenômenos do universo vivencial dos
estudantes. Desta forma, somos orientados para a proposta que tem como
fonte inspiradora a pedagogia de Paulo Freire, onde a relação ensinoaprendizagem se dá ao relacionar os termos da vivência dos alunos com o
conteúdo a ser ensinado. Nessa proposta, reconhecendo-se as concepções
que os alunos trazem para a sala e trabalha-se com estas num processo onde
professor e aluno são co-responsáveis pelo ensino, onde ambos se
desenvolvem nesta relação.
2. Referencial teórico
Para a elaboração desta proposta nos centramos na Abordagem
Temática de Delizoicov, Agotti e Pernambuco (2002), inspirados por Paulo
Freire, com adaptações para o Ensino de Ciências. Nessa perspectiva, a lógica
de organização é estruturada em temas, e a partir destes são selecionados os
conteúdos, ou seja, a programação é subordinada ao tema. Esta proposta
contrapõe - se à Abordagem Conceitual na qual se selecionam os conteúdos
de ensino a partir dos conceitos científicos.
4
Na perspectiva da Abordagem Temática é importante utilizar do
conhecimento do senso comum, provindo dos alunos para a construção de
novos conhecimentos. Para tanto, Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002)
defendem que o ensino seja baseado em temas, e que estes possam colocar
os alunos em situações de ruptura em seus processos formativos, o que é
denominado por “problematização” dos conhecimentos.
Os temas propostos para as abordagens nas aulas são os objetos do
conhecimento, que através de uma abordagem sistematizada trabalha
conteúdos demonstrando que os mesmos são relevantes para a vivência dos
estudantes. A parte de maior destaque da proposta (abordagem por temas) é
como os conteúdos são estruturados, selecionados e abordados em todas as
etapas, sendo que o principal é considerar a realidade do aluno Delizoicov,
Angotti e Pernambuco (2002).
Para a realização da Abordagem Temática se faz necessário seguir
algumas etapas: Considerar o contexto vivencial dos alunos, verificar as
compreensões dos alunos, selecionar os assuntos considerando a realidade
que eles estão inseridos, para partindo destes, propor um tema que tenha
significado na vida dos estudantes.
Paulo Freire (1987) propõe que o conhecimento da realidade e
pensamentos do grupo com que se trabalha colabora para uma educação
direcionada para a formação de cidadãos críticos.
É importante perceber que esta abordagem é ampla e que envolve
várias áreas do conhecimento, sendo assim a utilização da abordagem
temática dentro do ensino médio vem auxiliar o professor na tarefa da
formação crítico social dos estudantes, fazendo com que percebam a ligação
entre os conhecimentos e a realidade em que vivem e facilitando na percepção
dos conteúdos de forma mais ampla e contextualizada.
Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002) apontam que para a escolha
do tema de onde tomaremos como ponto de partida para a explicação dos
conteúdos, devemos fazer uma “investigação temática”, que possuem cinco
etapas para planejamento de uma proposta, metodologia esta que vem sendo
5
utilizada com adaptações por diversos estudiosos da área de ensino e estão
em diversos artigos e em dissertações como as de Watanabe (2008) e Strieder
(2008), na área de ensino, como uma estratégia para melhorar e motivar o
interesse e a compreensão dos conteúdos por parte dos estudantes. Para a
organização de uma proposta temática, Strieder (2008) faz uma releitura das
etapas propostas por Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002).
Na primeira seriam os levantamentos das condições dos alunos e o
estudo da localidade de onde estes vivem. Nesta etapa deve ser feita a
aplicação de questionários com os estudantes.
Na segunda etapa há uma análise dos dados coletados na etapa
anterior, análise dos questionários, para a seleção de situações contraditórias
para os educando e que precisariam ser discutidas, e através destes podemos
formar os temas geradores.
Na terceira etapa, deve ser desenvolvida a organização da proposta, de
fato. Para tanto, são importantes as contribuições de Watanabe (2008) que
propõe uma organização temática e outra conceitual onde a partir de
determinado tema poderemos trabalhar os assuntos destinados ao estudo
daquela etapa e a articulação entre o tema e seus conceitos.
Por meio da abordagem temática desenvolvem-se em conjunto, tanto os
aspectos dos temas tratados e os conceitos físicos a serem construídos. Então,
podemos fazer a proposição de duas representações diferentes, denominadas
de organização temática e organização conceitual que fornecem possibilidades
de percursos temáticos para serem traçados pelos professores no seu trabalho
com os alunos.
A quarta e a quinta etapa estão mais relacionadas ao planejamento e
aplicação da proposta em sala de aula. Ela é utilizada na proposição de aulas
dos trabalhos de Ferraz e Bremm (2003), Anjos (2005) e que usam como base
de organização os três momentos pedagógicos que são: Problematização
inicial, Organização do conhecimento e Aplicação do conhecimento.
6
Os três momentos pedagógicos passam a ganhar ênfase, em sala de
aula, com a conversão da proposta de educação apresentada por Freire.
Podemos definir estes momentos da seguinte forma:
A problematização inicial: Expõe questões e situações que façam
parte do mundo vivencial dos estudantes. Estes devem neste momento falar
sobre suas percepções, estimulados pelas questões que são colocadas pelo
professor. Esta parte da aula tem como objetivo mostrar aos alunos a
necessidade de maior conhecimento.
Organização do conhecimento: Momento no qual o professor insere
os conteúdos relativos às questões propostas no início da aula, momento de
exposição dos estudos sistematizados na aula.
Aplicação do conhecimento: Este momento é destinado a responder
as questões iniciais colocadas. Outras questões não relacionadas diretamente
ao primeiro momento podem ser respondidas buscando uma generalização
conceitual. Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002) defendem que a meta
deste momento é muito mais a de capacitar os estudantes ao emprego de
conceitos científicos em situações reais do seu cotidiano, do que a simples
aplicação matemática em exercícios dos livros-textos que não representam um
sentido real para os alunos.
Uma boa e simplificada descrição é colocada por Pierson (1997), que
descreve estes momentos como:
(...) o primeiro momento de mergulho no real, o segundo
caracterizado pela tentativa de apreender o conhecimento, já
construído e sistematizado, relacionado a este real que se observa
e o terceiro momento de volta ao real, agora de posse dos novos
conhecimentos que permitam um novo patamar de olhar.
(PIERSON, 1997, p.156)
Devido às novas tendências educacionais e a pertinência em se discutir
o atual ensino de Física brasileiro, se faz necessária à utilização dos estudos e
estratégias da abordagem temática para desenvolvimento de nossas aulas. É
importante articular o conhecimento por meio de um tema estruturador e
relacionar saberes e competências para que possamos, de fato, desenvolver o
7
conhecimento em conjunto com os alunos de ensino médio e desta maneira,
este tenha um sentido mais amplo para os estudantes. Os professores
contribuiriam assim para a formação crítica e social dos estudantes, que a Lei
de diretrizes e Bases (LDB) atribuiu como competência para o ensino médio.
3. Metodologia
Para a elaboração da proposta foram utilizadas diferentes estratégias
que envolvem (i) um estudo de natureza teórica sobre a abordagem temática e
a perspectiva Freireana, referencial teórico que baliza a proposta, e sobre o
conteúdo a ser abordado (eletricidade); e (ii) uma análise empírica que
envolveu a análise de livros didáticos e questionários aplicados a alunos do
segundo ano do ensino médio.
A análise dos livros didáticos foi realizada com o enfoque de verificar
como o assunto de instalações elétricas e seus equipamentos estão presentes
nestes. Ao analisar os livros, podemos perceber como os conteúdos são
ministrados nas aulas e qual a ênfase que é dada a estes conteúdos.
A análise dos questionários nos permitiu classificar as principais
compreensões que os alunos têm a respeito dos fenômenos elétricos, antes de
terem realizado o estudo de eletricidade no ensino médio, com o intuito de
levantar seus “conhecimentos prévios”, e para isso classificamos estas em
grupos.
Para facilitar a orientação de trabalho por um tema, elaboramos um
organograma como proposto em Watanabe (2008), um que estrutura temas e
suas ligações e outro que estrutura conceitos que podem ser discutidos
partindo dos temas anteriormente propostos.
Com base nessas análises e considerando os pressupostos teóricos
elaboramos uma sequência de aulas.
4. Resultados
4.1-Análise dos livros didáticos
8
Analisamos sete livros didáticos de Física. Optamos por selecionar tanto
livros antigos, mas ainda utilizados em larga escala no contexto escolar, quanto
livros atuais, aprovados no PNLD 2012 e que, serão utilizados no próximo ano.
Os livros selecionados para a análise foram:
1. Física fundamental, Bonjorno et al (1993);
2. Fundamentos da Física, Ramalho et al (1997);
3. Física: Paulo Ueno (2005);
4. GREF (Grupo de reelaboração do ensino de física) (2005);
5. Física Ciência e Tecnologia, Paulo Cesar M. Penteado e Carlos Magno
A. Torres (2005);
6. Conexões com a Física, Blaidi Saint’ Anna, Glória Martinni, Hugo
Carneiro Reis e Walter Spinelli (2010) volume três;
7. Coleção Quanta Física Carlos A. Kantor, Lilio A. Paoliello JR, Luís
Carlos de Menezes, Marcelo de C. Bonetti, Osvaldo Canato JR, Viviane
M. Alves (2010)
O primeiro livro analisado foi “Física Fundamental” Bonjorno et al (1993).
Neste livro há somente a descrição de uma lâmpada incandescente, sua
composição e leitura das informações presentes nesta (páginas 414 e 415).
O segundo livro analisado foi “Fundamentos da Física” Ramalho et al
(1997). Descreve um pouco sobre os tipos usuais de resistores encontrados
em alguns equipamentos e circuitos elétricos (páginas 153 e 154). O livro
comenta a respeito de algumas aplicações do efeito joule nas residências, além
de falar sobre os tipos de fusíveis e disjuntores que podem ser encontrados na
rede domiciliar (páginas 169 e 170). A parte de maior enfoque do livro na
instalação elétrica domiciliar (presente nas páginas 186, 187 e188) conta sobre
a forma como as ligações elétricas são feitas, e a função dos fusíveis ou
disjuntores para o controle da corrente.
9
O terceiro livro avaliado foi Física: Paulo Ueno (2005). Este livro não
apresentou muito sobre as instalações elétricas, ainda que fosse por meio de
algumas associações. Ele coloca uma ênfase maior sobre este tema em um
boxe (quadro informativo no final de cada capítulo) onde descreve o processo
de transmissão da energia e como se estabelecem os fios nas instalações
residenciais e suas tensões na rede elétrica (páginas 256 e 257).
O quarto livro utilizado em nossa análise foi o projeto do GREF (Grupo
de Reelaboração do Ensino de Física) (2005). Este material foi de difícil
análise, pois a todo o momento contextualiza os conceitos físicos da
eletricidade às instalações elétricas e seus equipamentos. Às vezes de forma
específica e em outros momentos de forma mais ampla, por exemplo, quando
discute sobre o que acontece em micro escala, ao falar sobre os modelos de
representação da organização eletrônica (página 43 e 44). Ainda que as
discussões e análises mais direcionadas para esta parte, seja mais claramente
percebida ao iniciarmos os estudos sobre corrente e como ela funciona nas
instalações em nossas casas e em seus equipamentos elétricos.
O quinto livro a ser analisado foi “Física Ciência e Tecnologia”: Paulo
Cesar M. Penteado e Carlos Magno A. Torres (2005). Neste livro podemos
perceber a preocupação em se falar sobre instalações elétricas ao comentar
sobre a importância do encapamento dos fios que são utilizados em nossas
casas, explicando o motivo desse processo para impedir a ocorrência de
incêndios (página 21). O livro comenta sobre circuitos elétricos e cita o nome
de alguns componentes que são utilizados na instalação da rede, como:
Fusíveis, disjuntores e reostatos, além de explicar como se dá um curtocircuito. Fala um pouco sobre o processo de transformação de energia ao
comentar as possíveis conversões de energia a partir da energia elétrica. Outro
fator importante e a descrição do funcionamento de uma campainha elétrica
quando se estuda sobre o funcionamento de um eletroímã (capítulo 2, página
77).
O sexto livro que foi analisado “Conexões com a Física”, autores: Blaidi
Saint’ Anna, Glória Martinni, Hugo Carneiro Reis e Walter Spinelli (2010)
10
volume três. Neste livro existem quadros chamados conexões com o cotidiano
que relatam sobre alguns aspectos das lâmpadas, chuveiros e até dos
carregadores celulares de forma simplificada. Na introdução dos conteúdos
sobre
voltagem,
corrente
e
resistência
elétrica
relacionam
estes
a
equipamentos eletrônicos utilizados na sala de aula e a importância destes
para o bom funcionamento de tais equipamentos. Outro procedimento utilizado
é o estudo do medidor de luz e de outros equipamentos ao se estudar a
potência elétrica dos aparelhos em funcionamento em nossas casas. Descreve
de forma mais aprofundada sobre o funcionamento do chuveiro elétrico e dos
disjuntores e fusíveis. No estudo sobre receptores elétricos falam sobre a
transformação de energia elétrica em outras formas de energia como: Térmica,
luminosa, mecânica e etc.
O último livro a ser analisado foi da coleção Quanta Física: Carlos A.
Kantor et al (2010), material de divulgação, pois este material foi aprovado no
PNLD para 2012, onde o assunto de eletricidade já está presente no livro do
primeiro ano do ensino médio. Neste livro separa-se uma parte especial que
contém aproximadamente oito páginas (página 110 a 118) onde explica e
chama a atenção para fatores importantes como o consumo de energia
elétrica, como se dividem os aparelhos elétricos (resistivos elétricos e de
comunicação e informação).
Outro fator existente é mostrado no livro falando sobre a importância de
se entender os conceitos de tensão e tipo de associação dos aparelhos para
entendermos como se estabelecem as instalações elétricas em nossas casas.
O livro narra ainda sobre alguns dispositivos como disjuntores, fusíveis e, em
leitura complementar, como têm se dado a padronização com respeito aos
plugues no Brasil (padrão brasileiro de plugues e tomadas para usos
domésticos e análogos até 20A/ 250 V em corrente alternada – ABNT- NBR
14136:2002, versão corrigida: 2007).
Em síntese, após a análise de livros didáticos de Física do Ensino Médio
chegamos à conclusão referente a alguns termos como: A adaptação dos livros
em relação à implementação dos conteúdos referentes aos equipamentos
11
elétricos e as instalações elétricas e como estas foram ampliadas no decorrer
dos anos. Percebemos que os livros mais atuais, como, o livro Física Ciência e
Tecnologia (2005) e Quanta Física (2010) têm sofrido uma adaptação para a
contextualização dos conteúdos com a realidade vivida pelos alunos. E desta
forma, temos agora novas fontes de recursos para a proposição de abordagens
temáticas no ensino. O que diverge do ensino “tradicional” - que ainda hoje é
utilizado- onde na maioria das vezes o conhecimento dos conteúdos é
descontextualizado com a realidade vivenciada pelo aluno.
Nos livros mais antigos como Bonjorno (1993) e Ramalho (1997) sexta
edição, notamos a predominância de conceitos e listas de exercícios em
demasia. Apesar da apresentação de alguns textos complementares com a
temática sobre as “Instalações Elétricas” estarem presentes, estes dois livros,
de maneira geral, são “tradicionais” em sua exposição do conteúdo. Para
desenvolvimento da Abordagem Temática, com tais materiais deveríamos fazer
os “recortes” partindo deste tema (instalações elétricas) - que nos livros estão
dispostos como material de caráter complementar - para o ponto de partida no
desenvolvimento das aulas. Podemos assim fazer a articulação entre a
natureza dos conteúdos com a temática pré-estabelecida.
Os livros “Conexões com a Física”, (2010) e “Física” (2005)
apresentam-se ainda em um modelo tradicional. O primeiro que foi citado,
mostra-se um pouco mais próximo da proposta de adequação da realidade dos
alunos na explicação dos conceitos, pelos motivos já apresentados em sua
análise. O segundo é mais deficiente nesta questão.
O GREF (2005) é o livro que mais se aproxima da Abordagem
Temática ainda que se apresente com algumas dificuldades para execução.
Verificamos assim a necessidade de maior adequação e orientação de como
trabalhar com este material na prática em sala de aula.
Finalmente, é importante explicitar que todos os livros analisados
apresentam pontos “positivos” e “negativos” quanto à forma de exposição dos
conteúdos cabendo ao professor utilizar um grupo de livros e fazer a seleção e
organização para o desenvolvimento de sua abordagem.
12
4.2 - Compreensões dos alunos
Para verificarmos a compreensão dos estudantes, aplicamos um
questionário com os alunos do segundo ano da escola pública do Centro de
Ensino Médio Ave Branca (CEMAB), que não estudaram eletricidade, para
assim analisar que conhecimentos têm sobre os fenômenos elétricos e que
relações estabelecem a respeito deste conhecimento. O questionário foi
composto de seis questões, com um grupo de trinta alunos. Ao analisarmos os
questionários, assim como foi feito em Strieder (2008), no primeiro momento
enumeramos todos os questionários e construímos uma tabela para as
questões e respostas. Em seguida, agrupamos as respostas parecidas. Sendo
assim, as categorias de análise foram obtidas das respostas presentes nos
questionários, não havíamos estabelecido categorias previamente. A seguir
faremos análises mais detalhadas das respostas concedidas pelos alunos.
Primeira pergunta presente no questionário: Que equipamentos e
materiais
são
utilizados
nas
instalações
elétricas
residenciais?
Percebemos que as respostas se dividiram em três grupos. O primeiro grupo
que falava a respeito de equipamentos que podem ser vistos no cotidiano em
casa ou na rua como: Fios e tomadas. O segundo grupo descreve mais a
ferramentas utilizadas como: Alicate, parafusos e chaves de fenda. E o
terceiro grupo conta sobre os equipamentos relacionados à proteção
durante a instalação ou reparo da rede elétrica como: Luvas, botas, capacete,
roupa específica e outros equipamentos.
Segunda pergunta: Como podemos evitar acidentes domésticos com
a rede elétrica, ou seja, choques? Obtivemos três grupos divisores. O
primeiro grupo que faz associação da água a algo que facilita a ocorrência de
uma descarga elétrica, ainda que não entendam a razão deste processo. O
segundo grupo é relativo à proteção de fios, tomadas e do próprio indivíduo, ou
seja, proteção em seus aspectos gerais. Para isto citam exemplos como:
Devemos colocar proteções nas tomadas, evitando fios desencapados e evitar
mexer na eletricidade estando descalço, entre outros. O terceiro grupo fala
sobre as ações que são feitas pelas pessoas que entendem o perigo de
13
algumas ações e sugerem “não fazer gato e o uso de muitos fios em uma única
tomada”.
Terceira pergunta: Que iniciativas podem ser realizadas para reduzir
o valor da “conta de luz”? Para esta questão obtivemos dois grupos
principais de respostas. O primeiro grupo apontou como solução para o
problema, em geral, as alternativas de não tomar banho na água quente, ou
ainda, não demorar no banho e trocar lâmpadas incandescentes pelas
fluorescentes. Os alunos entendem que a troca das lâmpadas e a posição da
chave das temperaturas da água do chuveiro, desde que o fluxo de água seja
constante, causam economia, ainda que não reconheçam os processos físicos
por trás destes. O segundo grupo sugere a redução do tempo de consumo
como alternativa para a redução da conta de luz. Não apresentam a
compreensão das informações dos fabricantes sobre produtos de menor
consumo e suas características, e a importância destas compreensões ao
adquirir novos produtos.
Quarta pergunta: Se a energia se conserva, por que precisamos
economizar? As respostas para estas perguntas se dividiram em dois grandes
grupos. Um deles relacionado ás questões ambientais e o outro à questões
econômicas. O primeiro grupo apresentou respostas como: Reduzir o
aquecimento global, por questões ambientais e ecológicas, pois a energia vem
de recursos naturais. As respostas apontam para a preocupação dos alunos
com fatores ambientais, ainda que não entendam como esta relação se dá ao
certo. O outro grupo leva em consideração os fatores econômicos. As questões
financeiras, mostrando que devemos reduzir o consumo de energia elétrica,
unicamente pelo custo desta para os consumidores.
Quinta pergunta: Alguém na sua casa faz instalações elétricas,
chuveiro e etc. Que cuidados essa pessoa têm ao fazer essas
instalações? Para esta pergunta temos dois grupos de respostas. O primeiro
grupo respondeu que consideram importante desligar a chave geral, chave de
energia o que mostra que entende que a energia chega a suas casas e esta
pode ser interrompida, ou seja, sofrer um “corte”, devido ao desligamento de tal
14
chave. O segundo grupo afirma que devemos usar de luvas, botas e outros
materiais de borracha, sendo assim mostram que entende que estes impedem
a ocorrência de choques, ainda que não relacionem a algum estudo de cunho
mais técnico da real razão de isto funcionar desta forma.
Sexta pergunta: O que acontece no corpo humano quando levamos
um choque? Temos três grupos divisores para esta questão. No primeiro
grupo verificamos que entendem que a corrente, passa pelo corpo e causa
danos. Nesta etapa não descreveram os danos, mas descrevem que o corpo
humano vira um condutor entre a corrente e o chão. No segundo grupo temos
uma interface com compreensões biológicas onde descrevem entender que os
pulsos elétricos podem causar aumento ou parada dos batimentos cardíacos.
O terceiro grupo entende que passagem de corrente causa queimaduras no
corpo, mas os alunos não associam os princípios físicos presentes nestes
fenômenos como a dissipação de energia por efeito Joule.
As análises finais das respostas dos alunos demonstram que os
estudantes têm noções gerais sobre os fenômenos elétricos ou ainda,
conhecem alguns resultados dos processos, mas não entendem como estes
acontecem. Para exemplificar, os estudantes entendem que não se pode
misturar água e eletricidade ao mexermos com energia e que deveríamos usar
materiais de borracha, mas não entendem o motivo real de tais procedimentos,
mostrando maior ou menor compreensão variando de aluno para aluno. As
reais maneiras de como estes processos se desenvolvem e o conhecimento
científico que se tem sobre tais processos precisa ser aprofundado, para que
assim, o aluno não participe passivamente do mundo, mas interaja com este
através de uma percepção mais ampla e significativa que nós adquirimos ao
assimilarmos novos conhecimentos.
4.3- Organização temática
Considerando as compreensões dos alunos a respeito do tema
(instalações elétricas), que foram extraídas através da aplicação de
questionário aos estudantes da segunda série do Ensino médio, bem como as
possibilidades de discutir esse assunto nesta etapa de ensino, foi construído
15
um organograma com temas para a prática do ensino dos conteúdos de
eletricidade.
Instalações elétricas
2. Instalações Elétricas
Compreender sobre
elementos constituintes
das instalações.
1. Cuidados com as
instalações elétricas.
Entender os processos de
cuidado ao usar a rede
elétrica e os efeitos
biológicos da corrente
elétrica.
3. Compreendendo os
equipamentos
elétricos em nossas
casas
4. Economia da
energia elétrica.
Processo de chegada
da energia em nossas
casas e medidas de
redução do consumo
de eletricidade nas
residências.
Identificar seus
diferentes usos e
informações fornecidas
pelos fabricantes.
Figura 1: Organograma de temas para serem trabalhados partindo do tema central
(instalações elétricas).
A sistematização apresentada está relacionada ás questões sociais,
econômicas e ambientais. Esta representação é apenas uma forma de
organização, sendo possível, a estruturação de outras.
Na organização apresentada são destacados quatro grupos que
envolvem o tema. No primeiro grupo instalações elétricas são abordadas
questões relativas à compreensão dos tipos de fiação presentes nas
residências e postes de iluminação. Qual a importância destes fios na
16
instalação residenciais. Para que existe o aterramento de alguns aparelhos e
como se estabelece o funcionamento do pára-raios dos prédios. Além de
discutir sobre outros componentes presentes nos eletrodomésticos.
No grupo Os cuidados com as instalações elétricas, estão expostos
medidas de cautela ao fazer a utilização ou manutenção dos equipamentos
elétricos. Outro fator existente seriam discussões sobre os efeitos da corrente
elétrica no corpo humano e suas interações, além da análise do corpo humano
como um “meio” pelo qual a corrente atravessa, para propiciar a compreensão
sobre os fenômenos físicos e biológicos.
No grupo Compreendendo os equipamentos elétricos em nossas casas
são tratados elementos que vão falar a respeito das informações fornecidas
pelos fabricantes dos eletrodomésticos, para o entendimento de grandezas
físicas e conceitos, presentes nas geladeiras, aparelhos de som, televisão,
computadores, dentre outros presentes nas residências de hoje em dia.
No grupo Economia da energia elétrica mostramos alternativas para
redução do consumo de energia elétrica explicando o funcionamento das
lâmpadas, por exemplo, qual tipo é mais econômico e o motivo. Outro fator
relevante é que fazemos a apresentação referente ao processo de como se
estabelece a chegada da energia e sua produção, podendo abordar vários
componentes importantes neste transporte.
É importante explicitar que todos estes grupos estão fortemente ligados.
Para evidenciar está união apresentamos o grupo Eletricidade e suas
aplicações. Neste grupo estão presentes, todos os demais grupos que falam
das diferentes aplicações e “olhares” para os fenômenos que ocorrem com a
eletricidade que “chega” as instalações e aparelhos residenciais.
4.3- Organização conceitual
Para a seleção dos conteúdos deste tipo de organização, analisamos os
livros didáticos e optamos por alguns conteúdos que possibilitem a discussão
de fatores sociais, ambientais e econômicos.
17
Corrente elétrica
Versus
Energia
Condutores x isolantes
Estudo sobre os metais:
Estudo das propriedades e
algumas ligações.
Efeito joule: Propriedade de
aquecimento de um material
com a passagem de corrente
elétrica por um material que
ofereça resistência à
elétricidade.
Análise de circuitos: Curto
circuito e Ligações em série e
em paralelo.
Componentes eletrônicos:
Resistores, capacitores,
disjuntores e fusíveis.
Relação corrente, Diferença de
Potencial, resistência - 1ª lei de
Ohm.
Conservação e degradação da
energia.
Figura 2: Organograma de conceitos que podem ser trabalhados partindo do tema
(instalações elétricas).
18
Nessa organização enfatizamos os conceitos relacionados à Física, mas
outros assuntos podem ser trabalhados a partir desta temática para o
desenvolvimento de um trabalho interdisciplinar, como a discussão dos
impactos ambientais provenientes de cada tipo de produção de energia.
Partindo da discussão inicial sobre corrente elétrica, sobre suas fontes e
impactos ambientais e trabalhar com condutores e isolantes, poderíamos
tomar, dessa maneira dois percursos: O estudo dos metais eisolantes e
falarmos sobre o efeito Joule e suas diversas aplicações. Ambas as discussões
apresentadas estão presentes ao analisarmos os circuitos e suas ligações.
Podemos tomar o percurso de estudo de alguns conceitos como voltagem,
frequência entre outros que são importantes para análise dos circuitos
residenciais ou falar sobre os dispositivos presentes nessa instalação. Tanto
pelas informações apresentadas no que se refere à potência, tensão, ou por
ser considerado um componente presente nas instalações elétricas é
interessante fazermos o estudo sobre as lâmpadas e as vantagens de um tipo
de lâmpada em relação a outra. E por fim, apresentar alternativas para a
redução de consumo de energia, apontando essa necessidade devida
degradação da energia e seus impactos ambientais.
4.4.1- Bloco de aulas
Neste momento fazemos a proposição de bloco de aulas que podem
ser seguidas pelos professores. Desta forma o professor pode levar mais de
uma aula para trabalhar a proposição de cada aula, dentro da nossa proposta
da abordagem temática. Nessa apresentação de aulas, há somente uma
descrição geral, com algumas questões que podem ser adaptadas de acordo
com a realidade de cada professor.
19
Blocos
1
Conteúdo
De onde vem a energia que chega à nossas casas? Qual a
melhor fonte de energia?
Discussão sobre a chegada da energia desde a usina até
as residências e as fontes de energia com seus pontos positivos e
negativos e seus processos de transformação.
Como a energia chega até nós?
2
3
Conceitos de: Corrente elétrica; efeitos da corrente elétrica e sentido
da corrente, resistores e efeito joule e suas aplicações.
Como é produzida a iluminação nas lâmpadas? Quais as
vantagens
das
lâmpadas
fluorescentes
sobre
as
incandescentes?
Discussões conceituais sobre o processo de transformação de
energia em lâmpadas, apresentação de alternativas de redução do
consumo de energia, discutindo a importância desta economia.
4
Como se estabelecem as ligações dos fios nas residências?
Como é controlada a resistência nos fios, quais as estratégias
utilizadas pelos trabalhadores desta área? Quais os cuidados
que devemos tomar no uso da rede elétrica? Quais os perigos da
corrente elétrica?
Estudo sobre os tipos de fios, importância do aterramento, utilização
do pára-raios e efeitos biológicos da corrente elétrica. Primeira e
segunda lei de ohm.
5
Como se estabelece o consumo de energia em uma residência?
(Conhecendo nosso medidor de luz e outros dispositivos
elétricos).
Apresentação das redes: mono, bi e trifásicas. Introdução de alguns
elementos presentes nas instalações residenciais como os
disjuntores e fusíveis. Classificação dos diferentes tipos de aparelhos
(fazendo a distinção dos grandes para os pequenos consumidores de
energia), estudo sobre a diferença de potencial e potência, cálculo da
potência elétrica.
Tabela1: Plano de ensino com blocos de aulas.
20
Avaliações
Avaliação do bloco 1: Divisão de grupos por tipo de energia, onde efetuariam
pesquisas para no segundo momento haver uma apresentação onde cada
grupos deveriam defender seu tipo de energia.
Avaliação dos blocos 2, 3 e 4: Teste com questões abertas, onde deveriam
falar alguns dos efeitos da corrente no corpo humano (aula dois). Cálculo da
conta residencial a partir de valores dados na prova (aula três). Questões sobre
a importância do comprimento e espessura dos fios na caracterização da
resistência nos fios (aula quatro). Além de outras questões de caráter
conceitual, como: Qual a importância de disjuntores e fusíveis em nossas
casas? E por que utilizar ligações em série e não em paralelo nas instalações
residenciais?
Avaliação do bloco 5: Apresentação de
maquetes de residências,
demonstrando os aparelhos que consumem maior e os que consumem menor
eletricidade, onde cada grupo falaria do motivo de tal taxa de consumo.
4.4.2- Planejamento da aula (Organizada pelos três momentos
pedagógicos)
Bloco cinco
Propomos aqui, uma aula a partir do nosso tema (instalações elétricas
residenciais), sendo assim se considerarmos que os aparelhos ligados em
nossa casa, fazem parte de um sistema elétrico maior que é o circuito
residencial é pertinente a discussão deste assunto nas aulas de Física.
Problematização inicial:
A aula tem início com os seguintes questionamentos: Como podemos
economizar energia elétrica? Quais os aparelhos que consomem mais energia,
e os que consomem menos? Você entende como é calculada a conta de luz?
21
Organização do conhecimento:
Estratégias para a aula: Durante a explicação dos conteúdos os alunos
seriam questionados a respeito de que equipamentos acreditavam que
consumiam maior energia, em outras palavras quais seriam os “vilões” da
conta de luz? À medida que respondessem seriam indagados do por quê? E
assim classificaríamos alguns dispositivos. Outra prática seria o cálculo da
conta de luz, o exemplo está no terceiro momento.
Conteúdo: Classificação dos diferentes tipos de aparelhos, cálculo da potência
elétrica, Conversão de unidades, Gráficos.
Existem aparelhos que consomem mais energia elétrica que os outros,
chuveiros elétricos e ferros elétricos que se utilizam de efeito Joule
transformam energia elétrica em térmica. Estes dispositivos costumam
consumir muito mais energia que outros equipamentos como: DVD, rádio,
televisão e etc.
Algumas categorias de aparelhos podem ser descritas. Uma delas é a
dos aparelhos resistivos que assim são chamados porque o principal
componente elétrico desses aparelhos são os resistores elétricos. Este tipo de
aparelho consome muita energia elétrica. Os motores elétricos são outra
categoria de aparelhos elétricos que transformam energia elétrica em
mecânica. Eles podem consumir energia em maior ou menor grau dependendo
de sua função. Alguns exemplos são: geladeira, liquidificador e etc. Existe
também o grupo que transformam energia elétrica em luminosa ou sonora que
são geralmente de baixo consumo. Alguns exemplos destes aparelhos em
nossas residências seriam: Televisão, computador e rádio.
As lâmpadas que usamos para a iluminação de nossas casas podem
apresentar diferentes consumos, apresentando diferentes potências podendo
ser em geral de: 40W, 60W, 100W e são submetidas, no Brasil, a uma tensão
de 110V ou 220V. As lâmpadas utilizadas nas instalações residenciais podem
ser incandescentes ou fluorescentes.
22
As lâmpadas incandescentes precisam de muita energia para a
liberação de luz, já que muito desta energia se perde através da irradiação de
energia térmica, enquanto as lâmpadas fluorescentes, conhecidas como
lâmpadas frias, liberam maior parte de energia elétrica na forma de energia
luminosa, diminuindo o desperdício de energia.
É importante entender que a energia elétrica nas residências não são
medidas na unidade de energia do Sistema Internacional que utilizamos em
nas contas da sala de aula (Joule), mas em KWh. Assim como o Watt é uma
unidade obtida do joule, dividindo pelo tempo (segundo), pode se obter outra
unidade de energia, o KWh: K=1000.
Wh = W. 3600 s
A relação se dá em:
1 KWh = 3,6 . 106 J.
O consumo de energia depende da potência do equipamento,
horas de funcionamentos deste e do número de equipamentos que estão
sendo utilizados. Todos estes itens descritos anteriormente são responsáveis
pela composição da conta de luz.
Aplicação do conhecimento
Neste momento da aula é de trabalhar as questões colocadas no
primeiro momento, por meio de exercícios que contém: gráficos, tabelas e
dados.
Os
estudantes
são
orientados a
articular
os
conhecimentos
apresentados nos momentos anteriores da aula para responder tais questões.
Segue algumas questões:
1º Exemplo: (Quanta Física) -Adaptado- Para entendermos o quanto
gastamos de energia em nossas casas, vamos organizar uma tabela com a
relação dos aparelhos, potência elétrica e a energia utilizada por todos os
23
aparelhos em sua residência, por um mês. Estime a média de funcionamento
diário de cada aparelho elétrico. A seguir apresentamos uma tabela com as
potências de alguns aparelhos. Lembrando que existem aparelhos de
diferentes potências.
Potências médias de aparelhos elétricos
Aparelhos
Potência Aparelhos
Potência
(W)
Ar condicionado
1350
(W)
Lâmpada
fluorescente 15
compacta
Aspirador de pó
100
Lâmpada incandescente
100
Batedeira
120
Lavadora de roupas
500
Cafeteira elétrica
600
Liquidificador
300
Microcomputador
120
Carregador de bateria do 5
celular
Chuveiro elétrico
3500
TV em “cores 29”
110
Ferro elétrico automático
1000
Ventilador pequeno
65
Freezer
130
Radiorrelógio
5
90
Secretaria eletrônica
20
vertical/horizontal
Geladeira 1 porta
Baseado nas potências acima colocadas. Identifique os componentes
que possuem em sua casa e então considerem a quantidade de horas que
estes estão consumindo energia e a quantidade de aparelhos que possui.
Desta forma conseguimos o consumo da energia multiplicando:
24
E (mensal) = Potência total x Nº de horas em funcionamento / dia x
Quantidade de dias do mês.
2º Exemplo: (Quanta Física) A distribuição média, por tipo de
equipamento, do consumo de energia elétrica nas residências no Brasil é
apresentada no gráfico abaixo:
Figura 3: Distribuição média de consumo por equipamento
Em associação com os dados do gráfico, considere as variáveis:
I.
Potência do equipamento;
II.
Horas de funcionamento;
III.
Número de equipamentos;
O valor das frações percentuais do consumo de energia depende de:
a) I, apenas.
d) II e III, apenas.
25
b) II, apenas.
e) I, II, III.
c) I e II, apenas
3º Exemplo: (Enem) Seguem alguns trechos de uma matéria da revista
Superinteressante, que descreve hábitos de um morador de Barcelona
(Espanha), relacionando-os com o consumo de energia e efeitos sobre o
ambiente.
I.
Apenas no banho matinal, por exemplo de um cidadão utiliza cerca de
50 litros de água, que depois terá de ser tratada. Além disso, a água é
aquecida consumindo 1,5 quilowatts hora ( cerca de 1,3 milhões de
calorias), e para gerar essa energia foi preciso perturbar o meio
ambiente de alguma maneira.
II.
Na hora de ir para o trabalho, o percurso médio dos moradores de
Barcelona mostra que o carro libera 90 gramas do venenoso monóxido
de carbono e 25 gramas de óxidos de nitrogênio. Ao mesmo tempo, o
carro consome combustível equivalente a 8,9 Kwh.
III.
Na hora de recolher o lixo doméstico... Quase 1 Kg por dia. Em cada
quilo
há
aproximadamente
240
gramas de
papel, papelão
e
embalagens, 80 gramas de plástico, 55 gramas de metal, 40 gramas de
material biodegradável e 80 gramas de vidro.
Com relação ao trecho I, supondo a existência de um chuveiro elétrico,
pode-se afirmar que:
a) A energia usada para aquecer o chuveiro é de origem química,
transformando-se em energia elétrica.
b) A energia elétrica é transformada no chuveiro em energia
mecânica e, posteriormente, em energia térmica.
c) O aquecimento da água deve-se à resistência do chuveiro, onde a
energia elétrica é transformada em energia térmica.
26
d) A energia térmica consumida nesse banho é posteriormente
transformada em energia elétrica.
e) Como a geração de energia perturba o ambiente, pode-se concluir
que sua fonte é algum derivado do petróleo.
As questões apresentadas têm como objetivo, mostrar questões que
possam explorar o potencial conscientizador e explicativo do ensino de
ciências, através do tema proposto (instalações elétricas).
5. Considerações finais
A abordagem por temas é um desafio para o professor, pois rompe
com o modelo, amplamente utilizado, a abordagem conceitual. Nesta há
exposição dos conceitos físicos, sem fazer a articulação destes com a
realidade dos alunos. Podemos entender que existem dificuldades devido
carência na formação inicial e continuada do professor e a reduzida quantidade
de material para a orientação desta prática quando comparada à conceitual.
Entretanto, são muitos os benefícios que se tem ao trabalharmos partindo de
temas, dentre eles podemos destacar o potencial de aproximação das aulas à
realidade dos alunos e o caráter interdisciplinar – onde ocorre o intercâmbio de
informações - que esta dinâmica apresenta e seu potencial para o
desenvolvimento da formação crítica dos estudantes.
O resultado do trabalho mostrou - através da aplicação de
questionários - compreensões importantes que os alunos trazem, sem terem
visto o conteúdo de eletricidade. É interessante perceber alguns fatores nos
grupos obtidos a partir da análise, como a ênfase na preocupação com fatores
econômicos e ambientais que os alunos demonstraram ao discutirmos a
importância de se economizar energia elétrica.
Outro fator existente, é que alguns deles foram capazes de relacionar
a incidência de acidentes com a rede, ou seja, choques a alguns resultados
biológicos como: parada cardíaca, queimaduras, ainda que desconheçam os
27
processos de como tais fenômenos acontecem. O que dá ênfase na proposta
de levar-se em consideração o conhecimento prévio que o aluno possui ao
planejarmos nossas aulas, já que está pode contribuir para que o
conhecimento seja mais atraente e significativo para os alunos.
É importante apresentar a crescente adaptação dos livros à atual
reforma curricular oficial. Os livros mais novos, aprovados no (Programa
nacional do livro didático) PNLD 2012, apresentaram boa contextualização
entre os conteúdos e fatores cotidianos, o livro Quanta Física, por exemplo.
Outro fator a ser considerado ao bom resultado deste, é que parte dos
integrantes que fizeram este livro estava no grupo de elaboração do GREF. No
entanto, é importante ressaltar que os livros analisados se mostraram
incompletos em sua maioria, uns em maior o menor grau que os outros, logo
“recortes” e adaptações são necessárias para se trabalhar com está temática
se utilizando dos livros disponíveis.
É compreensível que trabalhar com a abordagem temática é propor
uma ruptura no modelo tradicional de ensino, amplamente utilizado nos dias de
hoje, mas para auxiliar o trabalho do professor em sua prática, este trabalho
mostra a sugestão de Watanabe (2008), um organograma de orientação e
organização, para a abordagem temática e os conceitos que podem ser
estudados de tais proposições.
Outro elemento é a sugestão de uma sequência de aulas e a
proposição de uma aula, em particular, organizada pelos pressupostos dos três
momentos pedagógicos, com o qual pode ser um exemplo adicional, para a
consulta e orientação na prática docente de aulas que partem do pressuposto
da abordagem temática.
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nível médio. 2008. 181 f. Dissertação (Mestre em ensino de ciências) – Centro
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30