PROBLEMATIZAÇÃO,
CONTEXTUALIZAÇÃO E UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA NA UTILIZAÇÃO DOS LABORATÓRIOS
VIRTUAIS NO ENSINO DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO.
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INTRODUÇÃO
Em uma atividade no meio educacional de
problematização, contextualização e de uma sequência didática na utilização dos
laboratórios virtuais no ensino de física no ensino médio, poderemos considerar
que o planejamento também poderá ser importante nesse processo de ensino e
aprendizagem. O planejamento é definido como o que, quando, onde, quem e como
fazer uma determinada atividade, auxiliando na execução das etapas previstas e
facilitando o acompanhamento, com possibilidade de controlar os desvios durante
o ensino e reflexões dos estudos apresentados em sala de aula. No planejamento
podem definir as atividades, os recursos, a data prevista e o responsável pela
execução. Na educação, o professor conhecendo como são as técnicas para
elaborar um planejamento escolar como os objetivos, conteúdos, procedimentos
metodológicos, recursos e por fim as avaliações e, de posse de seu plano de
curso (contendo todo o conteúdo do ano), o professor com conhecimento de sua
vivência educacional, terá êxito na elaboração de um planejamento de seu plano
de aula, sendo o envolvimento nesse processo somente o professor, pincipalmente
quando há possibilidade de utilizar um laboratório virtual como meio de
complementar os ensinamentos previstos para o ensino de física.
O ensino médio
considerado como o acúmulo de saberes, continua com a mesma finalidade do aluno
em prosseguir seus estudos após o término do ensino médio em um curso técnico
ou superior ou, iniciar no mundo do trabalho com somente a conclusão do ensino
médio. Práticas direcionadas em sala com aula expositiva, contextualizada e utilizando laboratórios virtuais, facilitará
aos alunos nas suas relações futuras, favorecendo em suas atividades no meio
educacional e, ou no mundo do trabalho.
A
problematização e a contextualização de um tema após um plano de aula, poderá
envolver três momentos pedagógicos como a problematização inicial, organização
do conhecimento e sua aplicação no ensino de física do ensino médio e, é importante
no processo de ensino e aprendizagem. Para essa atividade de problematização e
contextualização com a utilização de laboratório virtual, partiremos de um
plano de aula e, no nosso caso será exemplificado sobre o comportamento térmico
dos gases, conhecido também como as propriedades dos gases, conteúdo ministrado
no segundo ano do ensino médio, conforme é mostrado a seguir.
2 PLANO DE AULA
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PLANO DE AULA
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TEMA:
Comportamento
térmico dos gases.
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TURMA: 2º ano do ensino médio da EEEFM
Coronel Olímpio Cunha (turma da manhã)
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OBJETIVOS
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GERAL: Analisar por meio de uma
fórmula física o comportamento térmico dos gases.
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ESPECÍFICOS:
- Verificar
a relação entre a pressão, volume e temperatura.
- Relacionar
a pressão, volume e temperatura.
- Apresentar
cálculos sobre a pressão, volume e temperatura.
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CONTEÚDOS
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- Noções gerais sobre a pressão,
volume, temperatura e a gravidade.
- Grandezas e medidas da pressão,
volume, temperatura e a gravidade.
- Fórmula básica do estudo dos
gases.
- O valor da gravidade no nível do mar é 9,81 m/s2
e a influência dos valores com relação à posição e movimentos dos gases
em um ambiente.
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METODOLOGIA DE
ENSINO
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- Aula
expositiva sobre o pressão, volume, temperatura e a gravidade.
- Exercícios
sobre o cálculo da pressão, volume e temperatura, fornecendo valores.
- Mostrar
que no estudo dos gases a pressão, volume e temperatura são calculados
em função das variações previstas no ambiente em que se encontram.
- Debater
com os alunos o resultado encontrado nos exercícios propostos.
- Informar aos alunos que a utillização das
unidades de medidas utilizadas são importantes nos cálculos da pressão,
volume e temperatura.
- Simular
a variação dos valores da pressão, volume e temperatura, utilizando o
software “sofisica” no laboratório de informática.
- Contextualizar sobre a utilização da pressão,
volume e temperatura, no meio social e nos ambientes de trabalho.
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AVALIAÇÃO DO
PROCESSO DE ENSINO E APRENDIZAGEM
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- Após a elaboração das atividades em sala de
aula, o aluno deverá responder algumas perguntas sobre como são elaborados
os cálculos da pressão, volume e temperatura.
- Avaliação final na última aula com exercícios
do cálculo da pressão, volume e temperatura, fornecendo valores diferentes
dos propostos em sala de aula.
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RECURSOS
NECESSÁRIOS
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Básica:
GASPAR, Alberto. Física, volume único / Alberto Gaspar, ilustradores Sidnei
Moura, Exata: Paulo Manzi. 1ª Ed. São Paulo: Ática, 2014.
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3 SITUAÇÃO PROBLEMA
Após a elaboração do plano de aula, o professor poderá elaborar
uma situação problema para dar mais significado ao tema sugerido para estudo,
com sequências de apresentação em atividades em sala de aula e no laboratório
virtual na sala de informática, apresentando contextualização sobre o tema,
possibilitando assim, um melhor entendimento dos conceitos a serem apresentados
no ambiente educacional.
Uma sequencia de atividades propostas em sala de aula e com
um planejamento propondo a utilização de uma ferramenta facilitadora de
aprendizagem como o laboratório virtual, poderá obter um entendimento dos
significados do conteúdo de física de melhor qualidade para o aluno, com
envolvimento das realidades no cotidiano. Recorrer da utilização de fórmulas
físicas sobre as atividades propostas continuam sendo uma prática na solução de
exercícios de fixação e revisão dos conteúdos, com utilização de cálculos
matemáticos simples na obtenção dos resultados finais.
As atividades propostas em sala de aula, tem o objetivo
de identificar e elaborar um cenário de investigação entre os alunos e os
professores no ensino de física, definir e identificar os conceitos em uma
educação em ciência, utilizando uma prática não somente em sala de aula, mas
também nos laboratórios virtuais com utilização da informática.
O papel desempenhado pelos resultados da pesquisa em
educação e ciências como e atividades virtuais no processo de ensino e
aprendizagem poderão ser considerados como uma atividade de pesquisa.
Um caminho proposto pelo autor seria
incorporar nas publicações a discussão sobre possíveis impactos educacionais,
que incluiriam motivações, pretensões, implicações mesmo nos casos em que não
se consiga identificar claramente o contexto de sua possível implementação. Por
outro lado, o autor reconhece a complexidade desta relação e questiona o papel
desempenhado pelos resultados da pesquisa em Educação em Ciências oriundos de
um dado contexto diferente da realidade onde se insere a prática docente.
(REZENDE, OSTERMANN, P.318 2005).
Após a atividade de apresentação do conteúdo de estudo em
sala de aula, o professor poderá complementar as explicações, utilizando
simulação em um laboratório virtual de aprendizagem com o software www.sofisica.com.br.
3 PRPOSTA DE ESTUDO
Uma situação proposta seria o estudo do comportamento
térmico dos gases, no qual mostra como o calor poderá influenciar no
comportamento dos gases, podendo fornecer trabalho principalmente no meio
industrial, seria uma situação problema para que o aluno possa se interessar
pelo estudo proposto em sala de aula.
Poderemos citar alguns tópicos interessantes para esse
estudo como: o gás, o calor, a gravidade, a pressão e as leis do gás ideal, lei
de Boyle-Mariotte, lei de Charles e Gay-Lussac, lei de Charles e a equação
geral dos gases.
Em sala de aula, comentar que durante décadas, vários
estudiosos trabalharam no sentido de explicar como a influência da pressão,
volume e temperatura, pode alterar o comportamento dos gases. Os estudiosos trabalharam
em diferentes situações e explicando como a pressão e volume (processo
isotérmico), pressão e temperatura (processo isométrico) e, volume e
temperatura (processo isobárico), e mantendo constante a temperatura, a pressão
e ou, o volume, poderemos identificar comportamentos diferentes na utilização
dos gases.
Explicar que existem variedades tipos de gases como o
hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio, oxigênio, nitrogênio, gás carbono e
o vapor de água que é considerado como um gás. O gás não tem volume determinado
e quase todos são invisíveis. A pressão é medida pelo manômetro e a unidade de
medida é em atmosfera, o volume é o do recipiente que o contém e é medido em
litros e finalmente a temperatura, medida por um termômetro e utilizado a
escala termométrica kelvin.
As explicações quanto ao aumento e ou a diminuição do
volume é quando o gás esta contido em um cilindro fechado com um êmbolo móvel e
em outra situação quando utilizamos um recipiente totalmente rígido.
Existem leis para explicar o comportamento dos gases, uma
delas é a Lei de Boyle–Mariotte mostrando que a pressão é inversamente
proporcional ao volume do gás, com o aumento da pressão, o volume diminui
utilizando uma situação com um êmbolo móvel (PV=constante). Outra lei é a de Charles
e Gay-Lussac, explica que o volume em que o gás ocupa varia com o aumento da
temperatura, o volume é diretamente proporcional à temperatura e nessa situação
utilizamos na explicação um êmbolo móvel (V/T=constante), na Lei de Charles, a
pressão é diretamente proporcional à temperatura, nessa situação o volume do
recipiente em que se encontra o gás é rígido e, não se altera com o aumento da
temperatura no interior do cilindro, consequentemente a pressão interna do gás
aumenta na mesma proporção (P/T=constante) e, por último temos a Equação Geral
dos Gases em que quando existe a variação da pressão, volume e ou da temperatura
do gás conforme uma situação com valores inicial e final. (PV/T=constante).
Após interação em sala de aula com apresentação de textos
introdutórios, definições dos conceitos, relação com as leis e, alguns
exercícios de aplicação com formulação de questões em grau crescente de
dificuldade, o professor poderá propor experiências em laboratório virtual na
sala de informática e nessa situação, utiliza-se o software www.sofisica.com.br.
4 LABORATÓRIO VIRTUAL
Na experiência proposta no software sofisica, e com o
título propriedade dos gases, existe um recipiente com umas das paredes móveis
e com indicadores da quantidade da pressão, volume e temperatura, o volume do
gás indica o número de moléculas e, a velocidade em metros por segundo (m/s).
Existe uma bomba no simulador para inserir o gás no recipiente móvel, sendo a
pressão em atmosfera e, o marcador da temperatura em kelvin. A simulação
acontece quando alteramos os dados da temperatura, pressão ou volume. Quando é
adicionado o calor no controle de calor do simulador, a temperatura e a pressão
aumentam para um mesmo volume do gás existente no recipiente. Alterando o volume
do recipiente, aumentando o seu valor, a pressão diminui e a temperatura
permanece constante. No simulador, poderemos verificar que a gravidade
influencia na pressão interna do recipiente, com valores maiores da gravidade
diminui a pressão e a temperatura aumenta de valor. Quando o calor é removido,
a pressão e a temperatura tende a diminuir de valor.
No laboratório virtual sobre a utilização do gás, mostra
que quando inserimos moléculas do gás em uma caixa fechada, verificamos o que acontece
quando você altera os valores do volume indicado no visor. Adicione o calor e
poderá verificar que as moléculas dos gases se movimentam e a pressão aumenta
de valor, podendo influenciar os valores com relação à gravidade. Medindo
inicialmente os valores da pressão, temperatura e volume, em uma situação
inicial, e fornecendo calor no gás, aparecerá em uma situação final novos
valores para a pressão, temperatura e volume, comprovando que os gases podem
modificar o seu comportamento conforme a influência recebida do calor no meio
em que se encontra.
Poderemos alterar valores das variáveis com a fórmula
física PV/T (pressão, volume e temperatura) e enumerar quais outras influências
em outras propriedades dos gases, predizendo como a alteração da temperatura
sobre o gás afetará a velocidade das moléculas. Poderemos observar também na
experiência virtual de como a velocidade das moléculas dos gases em equilíbrio,
com base nas suas massas, podem ser alterada em função da variação da
temperatura no interior do recipiente.
5 CONTEXTUALIZAÇÃO
Sobre o estudo do comportamento de um gás existem várias
oportunidades de contextualização em sala de aula, como: Caldeiras a vapor,
funcionamento da geladeira, do ar condicionado, o ar atmosférico no interior
dos pneus e, o ar-comprimido utilizado nas indústrias.
Na contextualização sobre caldeiras a vapor, podermos comentar
que o vapor é considerado como um gás e existem aplicações na produção de
trabalho. Um exemplo de aplicação, podemos citar a utilização do vapor
produzido em uma caldeira a vapor. Os vapores produzidos nas caldeiras são
utilizados nos movimentos das turbinas as quais são acopladas em geradores de
eletricidade, como poderá ser utilizado o vapor nas indústrias têxteis e de
produção do chocolate, na extração do petróleo em plataformas, nos hospitais, nos
hotéis e nas grandes empresas sendo em algumas delas, com a queima de resíduos industriais
nas caldeiras de vapor para a geração de energia elétrica. Mostrar que nas
indústrias não poderemos utilizar diretamente uma chama no processo de produção
e o vapor é de primordial importância nesse processo.
Outro momento de contextualização seria em um sistema de
refrigeração, que utiliza um gás em um circuito fechado no processo de
resfriamento de uma geladeira ou um ar condicionado. O gás refrigerante é
colocado em movimento pelo compressor, fornecendo o trabalho, aumentando a
pressão (P) e a temperatura (T). Para que o gás diminua a temperatura em uma
mesma pressão, ele é exposto em contato com o meio ambiente, na parte de trás
da geladeira, mudando de fase nessa situação no qual chamamos de condensador,
passando do estado de gás para o líquido. Logo em seguida, agora como líquido,
o gás passa pelo tubo capilar, diminuindo o volume (V), a temperatura e a
pressão, quando o líquido chega no interior da geladeira onde recebe o calor do
ambiente interno, mudando de fase e transformando em gás, chamado de
evaporador, retornando ao compressor para o reinício de todo o processo. O gás
utilizado nesse processo era o R11, R12, entre outros que utilizam o cloro,
flúor e o carbono (CFC) e, um dos gases recomendados atualmente nos aparelhos
de refrigeração é o R 134a, contendo o hidrogênio, flúor e o carbono, quando
liberado para o ar atmosférico não agride a camada de ozônio.
Mostrar aos alunos que no sistema de refrigeração nos
ambientes em que utilizam pessoas, ou produtos armazenados em ambientes
confinados, o processo de refrigeração é o mesmo da geladeira, bastando para
isso utilizar um ventilador para direcionar o ar refrigerado.
Outra situação de contextualização é sobre os movimentos
dos caminhões nas estradas. No interior dos pneus utiliza o ar atmosférico e, a
pressão interna é controlada por um manômetro instalado na cabine do veículo.
Essa necessidade é devido ao aquecimento dos pneus durante a viagem,
principalmente durante o dia, com a temperatura elevada na pista de rolamento.
A transmissão do calor do pneu para o ar no seu interior, faz com que a pressão
nas paredes do pneu aumente e consequentemente o pneu fica mais duro,
transmitindo para o caminhão todos os impactos das imperfeições da pista de
rolamento.
6 PRÁTICA DAS CIÊNCIAS
EM SALA DE AULA
Problemas sobre a prática das ciências em sala de aula,
Porlán e Rivero (1998), relata que é escassa a integração de diferentes tipos
de conhecimento nos conteúdos sobre a ciência, o plano de atividades sem
detalhes ou rígido e por último, uma visão e atitudes do aluno em entender ou
não dos fatos apresentados.
As questões sobre a prática do professor e a pesquisa em
ensino de física e de grande importância na transmissão dos conhecimentos no
ambiente escolar e,
Novos elementos para a reflexão sobre a
relação entre os resultados da pesquisa acadêmica e a prática do professor,
propondo o confronto entre problemas da prática pedagógica do professor de
física com o que a pesquisa em ensino-aprendizagem de física tem proporcionado
nos últimos anos. Esse caminho é orientado, basicamente, pelas seguintes
questões: Quais são os problemas da prática pedagógica do professor de Física?
Como se caracteriza o ensino e a aprendizagem de Física segundo a pesquisa em
ensino de Física no Brasil no período de 2000 a 2004? Em que medida essa pesquisa
responde aos problemas da prática pedagógica do professor de Física? (RESENDE,
OSTERMANN, P. 319, 2005).
Em respostas as estas questões, mostra a dificuldade do
aluno em: relacionar o conteúdo teórico com os fenômenos do cotidiano, entender
o que o professor esta explicando, dificuldade na interpretação das atividades
propostas em sala de aula, existência de uma barreira durante a comunicação
professor aluno em sala de aula devido à falta de interesse sobre a matéria ou
salas lotadas e turmas indisciplinadas.
Apesar da atitude do aluno sobre a física é negativa e,
impede o desenvolvimento, o professor tenta quebrar os preconceitos,
apresentando novos modelos dos conteúdos propostos em sala de aula, mostrando
que no ensino de física poderão ser apresentados conceitos simples de entender
e interpretar, bastando para isso, momentos de interação e intepretação dos
dados com exemplos no nosso cotidiano, utilização de sites educacionais,
principalmente aos relacionas em experiências virtuais.
7 - CONCLUSÃO
Na atualidade e com o advento da internet, os professores
tem mais facilidade em exemplificar os conteúdos com as aplicações tecnológicas
utilizadas: na indústria, no meio ambiente e ou no seu ambiente familiar, utilizando
dinâmica de grupo, interdisciplinaridade e laboratórios virtuais na sala de
informática. Alguns exemplos seriam: a utilização da corrente elétrica, a condução
de eletricidade, a luz, a relação entre força e movimento, as imagens no
espelho côncavo e os conceitos de calor que, no passado não eram
contextualizados e atualmente existem equipamentos tecnológicos que facilitam
explicar esses conceitos de física como: Motores de combustão interna,
caldeiras a vapor, óculos, binóculos, utensílios elétricos e eletrônicos
utilizados no mundo atual.
Uma das maneiras de melhorar o
ensino em sala de aula é o professor elaborar comentários sobre o meio ambiente
em que vivem os estudantes, podendo trazer informações importantes para que o
aluno possa assimilar os conceitos propostos em sala de aula, são exemplos de
como obter determinadas tecnologias de utilização no seu cotidiano, que podem
traduzir em interpretações facilitadoras no processo ensino e
aprendizagem.
Referências Bibliográficas
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curriculares nacionais: Ensino Médio (Ministério da Educação, Brasília,
1999).
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Médio: Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares
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da Educação, Brasília, 2002).
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