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.
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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 ems ala 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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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.
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curriculares nacionais: Ensino Médio (Ministério da Educação, Brasília,
1999).
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