Problematização, contextualização e uma sequência didática na utilização dos laboratórios virtuais no ensino de física no ensino médio.

 

 

PROBLEMATIZAÇÃO, CONTEXTUALIZAÇÃO E UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA NA UTILIZAÇÃO DOS LABORATÓRIOS VIRTUAIS NO ENSINO DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO.

 
 

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, consideramos o planejamento importante nesse processo de ensino e aprendizagem e, planejar 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, elaborado no início do período letivo), o professor com conhecimento de sua vivência educacional, terá êxito na elaboração de um planejamento de uma determinada aula com a elaboração do 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 de aula utilizando aulas expositivas e laboratórios virtuais, facilitará aos alunos nas suas relações futuras, favorecendo em suas atividades no meio educacional e, ou no meio produtivo.

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.

	PLANO DE AULA
	TEMA: Comportamento térmico dos gases.
	TURMA:  2º ano do ensino médio da EEEFM Coronel Olímpio Cunha (turma da manhã)
OBJETIVOS
GERAL: Analisar por meio de uma fórmula física o comportamento térmico dos gases.
ESPECÍFICOS: Verificar a relação entre a pressão, volume e temperatura. Relacionar a pressão, volume e temperatura. Apresentar cálculos sobre a pressão, volume e temperatura.
CONTEÚDOS
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.
METODOLOGIA DE ENSINO
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.
AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE ENSINO E APRENDIZAGEM
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 ems ala de aula.
RECURSOS NECESSÁRIOS
Laboratório de informática com o site www.sofisica.com.br Quadro branco com pincel.
REFERÊNCIAS
·         Básica: GASPAR, Alberto. Física, volume único / Alberto Gaspar, ilustradores Sidnei Moura, Exata: Paulo Manzi. 1ª Ed. São Paulo: Ática, 2014. ·         Complementar: software www.sofisica.com.br

Após a elaboração do plano de aula, o professor poderá elaborar uma situação problema para dar mais significado ao tema, com sequências de apresentação com atividades em sala de aula e em um laboratório virtual na sala de informática, apresentando contextualização sobre o tema e, possibilitando assim, um melhor entendimento dos conceitos 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.

Esta atividade 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).

Como atividade em de estudo em sala de aula como em um laboratório virtual de aprendizagem, utilizamos o software www.sofisica.com.br no 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. Eles trabalharam em diferentes situações como a pressão e volume (processo isotérmico), pressão e temperatura (processo isométrico) e, volume e temperatura (processo isobárico), mostrando que 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.

As leis dos gases são consideramos como: Lei de Boyle–Mariotte mostrando que a pressão é inversamente proporcional ao volume, com o aumento da pressão, o volume diminui em uma situação com um êmbolo móvel (PV=constante). Lei de Charles e Gay-Lussac, explica que o volume varia com o aumento da temperatura, o volume é diretamente proporcional a temperatura e nessa situação utilizamos na explicação um cilindro móvel (V/T=constante). Lei de Charles, a pressão é diretamente proporcional à temperatura, nessa situação o volume do recipiente em que se encontra o gás é rígido, 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 em quando a variação da pressão, volume e da temperatura são variáveis (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, utilizaremos o software www.sofisica.com.br.

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, o marcador de temperatura em kelvin. A simulação acontece quando alteração dos 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, se movimenta 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 os valores da pressão, temperatura e volume e alterando algum valores, isso nos mostrará 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.

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 na indústria.

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 no circuito fechado da utilização de um gás em 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 e com a diminuição do volume (V) diminui a temperatura e a pressão, indo em direção para o 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 o gás atual recomendado nos aparelhos de refrigeração é o R 134a e, contem o hidrogênio, flúor e o carbono e não agride a camada de ozônio, quando liberado para o ar atmosférico da terra.

Mostrar que no sistema de refrigeração dos 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, utilizam 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 aumente e consequentemente o pneu fica mais duro, transmitindo para o caminhão todos os impactos das imperfeições da pista de rolamento.

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).

Os alunos tem a dificuldade em relacionar o conteúdo teórico com os fenômenos do cotidiano e, atualmente existe mais facilidade nessa comparação, devido principalmente informações nos sites educacionais, principalmente aos relacionados em experiência virtuais.

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.

Na atualidade, com o advento da internet, os professores tem mais facilidade em exemplificar os conteúdos com as aplicações tecnológicas utilizadas no meio industrial, meio ambiente e no seu ambiente familiar, com dinâmica de grupo, interdisciplinaridade e nos laboratórios virtuais na sala de informática. Um exemplo seria a corrente elétrica, condução de eletricidade, luz, cor, relação entre força e movimento, as imagens no espelho côncavo e 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

Brasil, Parâmetros curriculares nacionais: Ensino Médio (Ministério da Educação, Brasília, 1999).

Brasil, PCN+ Ensino Médio: Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais, Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias (Ministério da Educação, Brasília, 2002).

CABALLERO M. A., Rodriguez, M. L. Actas Del encuentro internacional sobre El aprendizaje significativo. Burgos, España PP. 19-44. 1997.

DELIZOICOV, Demétrio; ANGOTTI, José André. Livro de Física. (1992, p.29-31). São Paulo: Cortez, 1992.

LUCKESI, C. C. Avaliação da aprendizagem escolar. São Paulo: Cortez, 1995.

PORTAL DE FÍSICA (copyright@2008-2015) só física, grupo virtuous. www.sofisica.com.br/conteudos/indice.php.

PORLÃN, R.; RIVERO, A. El conocimiento de lós professores – uma prouesta formativa em El área de ciências. Sevilha: Diada Editora, 1998.

REZENDE F. OSTERMANN F. A prática do professor e a pesquisa em ensino de Física: Novos elementos para repensar essa relação. Núcleo de tecnologia educacional para a saúde UFRJ rio de Janeiro – RJ. Cad. Brás. Ens. Fis. V.22, n.3: p. 316-337, dez. 2005.

RICARDO, Elio C. e FREIRE, Janaína C. A. A concepção dos alunos sobre a Física do ensino médio: Um estudo exploratório (2006). Publicado na Revista Brasileira de ensino de Física, V. 20, M.2, p.251-266, 2007 Pesquisa em Ensino de Física.  WWW.sbfisica.org.br.