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Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho’’ Curso: Licenciatura em Física Disciplina: Metodologia e Prática do Ensino de Física II Prof. Dra. Beatriz S.C. Cortela Sequência Didática: Modelo Cinético dos Gases Integrantes – Grupo 9: Geovana dos Reis Belíssimo Heloisa Fonseca Barcellos Lucas Matheus Augusto Wesley Tiago da Silva Gomes Bauru 2019 1 SUMÁRIO 1 JUSTIFICATIVA .......................................................................................... 04 2 IMPACTOS DA BNCC NOS CONTEÚDOS E ABORDAGENS DO ENSINO DE FÍSICA .................................................................................................... 05 3 ABORDAGEM SOCIOINTERACIONISTA E O ENSINO DE FÍSICA ...................................................................................................................... 07 4 ABORDAGENS DE ENSINO: ACE, CTSA, HC E EXPERIMENTAÇÃO ...................................................................................................................... 09 4.1 Estratégia ACE ............................................................................................. 09 4.2 Estratégia CTSA ........................................................................................... 09 4.3 Estratégia HC ............................................................................................... 10 4.4 Experimentação ........................................................................................... 10 5 SEQUÊNCIA DIDÁTICA .............................................................................. 11 5.1 AULA 1 (Lucas Matheus Augusto) ............................................................... 11 5.1.1 Resumo ........................................................................................................ 11 5.1.2 Conteúdos .................................................................................................... 12 5.1.3 Objetivos específicos .................................................................................... 12 5.1.4 Competências e habilidades ......................................................................... 12 5.1.5 Passo a passo .............................................................................................. 12 5.1.6 Estratégia ..................................................................................................... 14 5.1.7 Recursos ...................................................................................................... 14 5.1.8 Desenvolvimento da aula ............................................................................. 14 5.1.9 Avaliação das atividades .............................................................................. 15 5.1.10 Referências .................................................................................................. 15 5.2 AULA 2 (Wesley Tiago da Silva Gomes) ....................................................... 16 5.2.1 Resumo ........................................................................................................ 16 5.2.2 Conteúdos .................................................................................................... 17 5.2.3 Objetivos específicos .................................................................................... 17 5.2.4 Competências e habilidades ......................................................................... 17 5.2.5 Passo a passo .............................................................................................. 17 5.2.6 Estratégia ..................................................................................................... 18 5.2.7 Recursos ...................................................................................................... 18 2 5.2.8 Desenvolvimento da aula ............................................................................. 19 5.2.9 Avaliação das atividades .............................................................................. 20 5.2.10 Referências .................................................................................................. 20 5.3 AULA 3 (Geovana dos Reis Belíssimo) ......................................................... 20 5.3.1 Resumo ........................................................................................................ 20 5.3.2 Conteúdos .................................................................................................... 21 5.3.3 Objetivos específicos .................................................................................... 21 5.3.4 Competências e habilidades ......................................................................... 22 5.3.5 Passo a passo .............................................................................................. 24 5.3.6 Estratégia ..................................................................................................... 25 5.3.7 Recursos ...................................................................................................... 25 5.3.8 Desenvolvimento da aula ............................................................................. 26 5.3.9 Avaliação das atividades .............................................................................. 27 5.3.10 Referências .................................................................................................. 27 5.4 AULA 4 (Heloisa Fonseca Barcellos) ............................................................ 28 5.4.1 Resumo ........................................................................................................ 28 5.4.2 Conteúdos .................................................................................................... 28 5.4.3 Objetivos específicos .................................................................................... 29 5.4.4 Competências e habilidades ......................................................................... 29 5.4.5 Passo a passo .............................................................................................. 29 5.4.6 Estratégia ..................................................................................................... 29 5.4.7 Recursos ...................................................................................................... 30 5.4.8 Desenvolvimento da aula ............................................................................. 30 5.4.9 Avaliação das atividades .............................................................................. 33 5.4.10 Referências .................................................................................................. 33 5.5 AVALIAÇÃO FINAL ...................................................................................... 33 6 REFERÊNCIAS ........................................................................................... 34 ANEXOS ANEXO A .................................................................................................................. 36 ANEXO B .................................................................................................................. 37 ANEXO C .................................................................................................................. 38 ANEXO D .................................................................................................................. 39 ANEXO E .................................................................................................................. 40 ANEXO F ................................................................................................................... 41 3 ANEXO G .................................................................................................................. 42 ANEXO H ..................................................................................................................43 ANEXO I .................................................................................................................... 43 ANEXO J ................................................................................................................... 44 ANEXO K .................................................................................................................. 47 ANEXO L .................................................................................................................. 48 ANEXO M .................................................................................................................. 49 ANEXO N .................................................................................................................. 50 ANEXO O .................................................................................................................. 50 ANEXO P .................................................................................................................. 51 ANEXO Q .................................................................................................................. 51 ANEXO R .................................................................................................................. 52 ANEXO S .................................................................................................................. 52 ANEXO T ................................................................................................................... 53 4 1 JUSTIFICATIVA Segundo Marcelo Gleiser - Professor de Física do Dartmouth College em New Hampshire (USA), autor dos livros A dança do Universo e Retalhos Cósmicos (Cia. das Letras), colunista de divulgação científica da Folha de São Paulo e colaborador no Globo Ciência - o ensino de Física, e a sua aprendizagem, não é algo encarado com facilidade, porém é de grande importância. O autor relata que aprender física seria muito mais fascinante se fosse observado, demonstrado e visto em ação. Ao ser discutido sobre o ensino de Física nas escolas, certamente, existe uma resistência por parte dos estudantes no quão interessante esta ciência natural possa ser. A Física apresentada como disciplina não é enxergada com certa beleza e facilidade (ciência que de fato não é fácil aprender) e se tratando desta beleza oculta, um caminho para a física deixar de parecer desinteressante e tão repetitiva aos olhos dos alunos, seria apresentá-la de uma forma que tenha uma relação com questões mais pessoais e não apenas como regras científicas e exercício intelectual. Para o ensino desta ciência, a visibilidade do professor não pode passar despercebida, já que é através dele que o estudante poderá perceber a direção correta que escolherá percorrer, e para isso é necessário toda uma estimulação criada por parte do professor para com o aluno, para que este possa realmente visualizar a grande beleza que a física é. Com o avanço da globalização, os educadores podem sentir a necessidade de incluir computadores, internet e meios de comunicação como instrumento pedagógico para a aprendizagem da ciência. A escola pode ser a intermediadora para que esse conhecimento se torne instrumento de todos através do currículo escolar regulamentado pela Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional de 1996 (Currículo do Estado de São Paulo, 2012). Com isso, os temas e as metodologias de ensino tendem a se inovar. Uma das formas de fazê-lo é desmitificar a experimentação ao levar para a sala elementos com os quais o aluno está familiarizado e que podem atuar como formas de fazer o estudante se interessar mais pelo assunto, sendo que esse objetivo também pode ser alcançado através de filmes exibidos em sala e da consideração da vivência do aluno sobre o tema. O atual Currículo do estado de São Paulo foi separado em seis temas principais, o primeiro é Movimentos – Grandezas, variações e conservações, cujo objetivo é a compreensão de leis expressas nos princípios de conservação, quantidades de movimento e energia, como também, a consciência da evolução 5 tecnológica. Já no segundo tema, Universo, Terra e Vida, os estudantes precisariam de: competências para lidar com as leis de conservação, quantidades de movimento e energia; compreensão da cosmologia, hipóteses, modelos e formas de investigação da origem e da evolução do Universo; e reflexão sobre a presença humana no tempo e espaço universal. O terceiro tema - Calor, Ambiente e Usos de Energia – ficou destinado à identificação de fenômenos, fontes e sistemas que envolvem a troca de calor (condução, convecção e irradiação); o entendimento do comportamento da matéria com as variações da temperatura; o reconhecimento sobre a união entre calor e trabalho mecânico; o princípio de conservação de energia; o tratamento dos ciclos térmicos em fenômenos atmosféricos; e as máquinas térmicas como objeto de entendimento do uso da ciência e da tecnologia. O quarto tema é Som, Imagem e Comunicação, cujo objetivo é o estudo das ondas mecânicas e eletromagnéticas, assim como o seu entendimento e percepção. O quinto tema - Equipamentos elétricos - tem como objetivo o estudo dos fenômenos elétricos e magnéticos através de correntes elétricas. Por fim, o último tema é Matéria e Radiação, destinado à organização microscópica da matéria; relação com as propriedades macroscópicas; formas de absorver/emitir radiação; e partículas elementares. Os conteúdos do currículo são definidos para que sejam relevantes no contexto atual do mundo e sejam capazes de desenvolver, no aluno, a capacidade de utilizá- los na vida. Deste modo, a seleção dos conteúdos a serem ministrados para os estudantes deve prepará-los para o entendimento físico do mundo moderno, dos seus desafios e das possibilidades do intelecto humano. 2 IMPACTOS DA BNCC NO ENSINO DE FÍSICA Antes de discutir sobre os impactos que a BNCC (Base Nacional Comum Curricular) pode causar no ensino de Física – levando em consideração pontos importantes, como os conteúdos e abordagens – é importante situar o objetivo que este documento tem com a educação básica: Educação Infantil, Ensino Fundamental e Ensino Médio do Brasil. A BNCC tem caráter normativo aplicado exclusivamente à educação escolar, definida pelo § 1º do Artigo 1º da Lei de diretrizes e Bases da Educação Nacional. A Base Nacional Comum Curricular é um documento sugerido em 2016 pelo Ministério da Educação para que houvesse mudanças no ensino médio e no currículo escolar. Entretanto, essas mudanças vêm sendo discutidas desde a Lei 6 de Diretrizes e Bases da Educação cujo objetivo de se ter um currículo nacional não teve efetivação. Um dos objetivos fundamentais da BNCC é o foco no desenvolvimento de competências e, ao adotar esse enfoque, mostra um parecer pedagógico que orienta a forma de como as competências devam ser desenvolvidas. Fica clara a indicação que dois pilares fundamentais são essenciais para os alunos - “saber” e “saber fazer” - e adquirir habilidades, valores, atitudes para a construção do seu conhecimento e também desenvolver a habilidade de resolver problemas cotidianos, cidadania e do mundo do trabalho. Outra característica marcante da nova BNCC é a questão da escola integral, o que pode gerar diversos problemas de adaptação das escolas públicas no país. Um exemplo que pode exemplificar esse futuro problema de adaptação são escolas que comportam 300 alunos, sendo 100 por período, a partir do próximo ano, em que a BNCC entrará em vigor, essas mesmas escolas receberão esses mesmos alunos, todos no mesmo período ou será que haverá uma seleção para esses alunos continuarem estudando? A nova BNCC sugere e deixa evidente a importância do ensino de Física, sendo elas: o de mostrar o desenvolvimento teórico pela história e filosofia da ciência, desenvolvimento social e os processos deinvestigação; buscar sempre se aproximar da forma de ensino dos países mais desenvolvidos; almejar a formação de pessoas com perfis adequados; e seguir uma sequência didática pré- determinada pelo novo currículo. Com base na proposta da reforma, o ensino de Física no ensino médio dentro da BNCC passará a ser abordado em seis unidades, com duas unidades em cada ano letivo, mas sabe-se que os conteúdos que compõem a disciplina são extremamente extensos e abrangentes. Essas seis unidades são denominadas da seguinte forma: movimentos dos objetos e sistemas, energias e suas transformações, processos de comunicação e informação, eletromagnetismo (materiais e equipamentos), matéria e radiações (constituições e interações), Terra e universo (formação e evolução). A BNCC indica que o tema movimentos dos objetos e sistemas, tem como objetivo indagar a forma em que os movimentos são produzidos e buscar relacionar com as forças e o espaço, o tema energias e suas transformações, tem por objetivo fazer com que o aluno entenda todas as formas de energia e como se transformam. O terceiro tema indica que o aluno deve compreender os sistemas de comunicação, trazendo sua linha do tempo e seu contexto histórico, buscando uma visão apurado e analítico das diferenças dos tipos de equipamentos, sendo eles clássicos ou contemporâneos, 7 assim é possível relacionar o terceiro com o quarto tema, buscando relevância para os assuntos relevantes, como por exemplo, semicondutores e lasers. Para o tema matéria e radiação, é necessária uma forma que possa ajudar que o aluno assimile de uma maneira mais efetiva, o professor pode mostrar exemplos práticos, como diagnóstico médico. E por fim, o último tema objetiva-se a fazer o aluno compreender a formação do sistema solar, dos astros e dos planetas. Sempre relacionando esses temas com a história e filosofia da ciência, CTSA, para que o aluno fique situado sobre o que está sendo ensinado. Sabe-se que esses conteúdos são extremamente abrangentes e notórios, e assim, há uma percepção que existirá uma “perda” de alguns tópicos do conteúdo, já que é necessário um maior tempo em sala de aula para uma aprendizagem mais satisfatória dos estudantes, considerando que as unidades serão divididas em uma mesma carga horária. Tendo isso em vista, é prudente concluir que o conteúdo continuará a ser prejudicado caso seja a carga mantida e a abordagem de ensino seguirá igual ou ainda mais superficial no que se trata do ensino médio. Em compreensão, a prévia abordagem do conteúdo proposto para o ensino fundamental II, pode vir a ser uma boa adição, uma vez que deverá melhorar e facilitar a aprendizagem da física, assim o aluno chegará mais preparado no ensino médio. 3 ABORDAGEM INTERACIONISTA E O ENSINO DE FÍSISCA A abordagem vygotskyana fundamenta que o desenvolvimento está baseado nas interações, ou seja, há uma inter-relação entre o contexto cultural, o homem e o desenvolvimento, no qual primeiro se dá o desenvolvimento cognitivo no relacionamento com o outro, para depois ser internalizado individualmente. Portanto, isso significa dizer que o desenvolvimento ocorre exteriormente para depois ocorrer no interior do indivíduo. O desenvolvimento histórico acontece do social para o individual (abordagem sociointeracionista), Vygotsky (1991, p.22) afirma “[...] o ser humano só adquire cultura, linguagem, desenvolve o raciocínio se estiver inserido no meio com os outros. A criança só vai se desenvolver historicamente se inserida no meio social”. Ele fez seus estudos de acordo com o materialismo histórico dialético de Marx e Engels, que afirmavam que as mudanças históricas sociais ocorridas dentro de uma sociedade influenciam o comportamento dos indivíduos. Desse modo, Vygotsky diz 8 que o homem só se constrói homem nas suas relações sociais. Ele ainda definiu a chamada zona de desenvolvimento proximal, como a distância entre o que se pode fazer sozinho e o que se faz com a mediação de outra pessoa. Essas medidas são fundamentais para o processo de aprendizado, pois o aluno pode ser capaz de relacionar aprendizagens anteriores às atuais e não apenas decodificar signos. Vygotsky não acredita no processo simples de estímulo e resposta, visto que buscava o conflito entre as concepções idealista e mecanicista da psicologia. Sendo assim, enfatiza as interações entre os indivíduos e os instrumentos criados por eles para se relacionarem com o conhecimento. Ao tratar de forma consistente a relação da obra de Vygotsky com o ensino de Física, pode-se analisar um possível aumento na efetividade entre as relações aluno- aluno e aluno-professor e uma maior aprendizagem desses educandos. Essa efetividade se constitui a partir de diferentes interações dentro da sala de aula, como, por exemplo, sugerir que os estudantes sentem em círculo a fim de discutir sobre um objeto de estudo palpável, que tenha uma grande assimilação com conceitos físicos e que também estejam na realidade e no cotidiano de cada um desses estudantes. Utilizando essa e outras ferramentas é possível auxiliar o aluno a desenvolver seu lado cultural e social bem tanto quanto o raciocínio e o conhecimento científico. Para Vygotsky (2001), o desenvolvimento dos conceitos diários e científicos são etapas interligadas que desempenham uma motivação sobre outros conceitos, proporcionando, assim, uma oportunidade de crescerem e alcançarem níveis maiores de desempenho. A interação entre esses aprendizados tem como consequência o que Vygotsky (2001) chamou de conceitos verdadeiros, que são estudos e entendimentos mais profundos que se têm dos alunos em um contexto específico, como, por exemplo a forma de comunicar esses conceitos na escola. É um processo essencial a ser feito, devido ao fato de que o entendimento e a forma de significar esses conceitos ajudam a reorganizar a experiência do aluno, pois forma a percepção sobre esta e possibilita que novas atitudes que não eram percebidas, passem a ser por ele. (MALDANER, 2007) Tendo em vista que, para o ensino de Física, é tão necessário que o aluno compreenda a teoria quanto que saiba resolver exercícios, considera-se que essa abordagem pode ser de grande auxílio, pois vai abranger os conhecimentos de mundo que o aluno já apresenta e assim, tentar buscar o desenvolvimento intelectual do 9 aluno, e não simplesmente desenvolver a habilidade de reproduzir resoluções de exercícios. Dessa forma, conclui-se que a abordagem sociointeracionista de Vygotsky é uma grande contribuição ao ensino e à busca ao desenvolvimento real do aluno, principalmente no que se trata do ensino de conteúdos de física, haja vista a dificuldade existente da parte dos alunos para a compreensão desses fenômenos por conta própria. 4 ABORDAGENS DE ENSINO 4.1 ESTRATÉGIA ACE A aprendizagem centrada em eventos (ACE) se trata de explicar um conteúdo através de algum acontecimento histórico e promover, além do conhecimento do assunto em foco, a possibilidade de discussão das questões socioculturais relacionadas ao fato. Uma vantagem para essa abordagem é a possibilidade de apresentar para o aluno um assunto que o atraia e cause curiosidade pela ciência por trás da história. Além disso, um único evento pode tratar de diversos conteúdos, de forma a atrair mais a atenção do estudante e trabalhar a capacidade de resolução de problemas, uma vez que o assunto já será explicado em contexto, com uma possível aplicação. É também uma estratégia capaz de promover debates, identificar concepções espontâneas e é, muitas vezes, utilizada em conjunto com CTSA. 4.2 ESTRATÉGIA CTSA Movimento CTSA, teve seu início em meados da década de 1970 e tinha como bandeira a necessidade de a sociedade pensar de forma crítica, buscando sempre alternativas que transformassem para melhor a vida em sociedade. Esta abordagem,Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente, se dedica a conhecer aspectos que influenciam a sociedade sobre o desenvolvimento da ciência e tecnologia, as influências trazem benefícios para a população, como também consequências negativas. Existem duas vertentes muito fortes de CTS, que são a europeia e a americana, a europeia tem por característica uma investigação acadêmica, que sobressai da Educação ou da divulgação científica, e a americana se concentra em estudar as 10 consequências socioambientais que o desenvolvimento científico e tecnológico possa trazer. No Brasil o movimento emerge na década de 80, a fim de analisar as implicações sociais que o crescimento da ciência e tecnologia pudesse causar, tendo como base a vertente americana. O desenvolvimento humano também vem sendo introduzido dentro do CTS e em algumas localidades costumam nomear como Ciência, Tecnologia, Sociedade, Ambiente e Desenvolvimento Humano. No ensino de ciências é comumente visto nas disciplinas de Física, Química e Biologia, tendo o professor como mediador das reflexões e debates que ocorrerão na sala de aula e propor soluções pautadas no desenvolvimento sustentável. 4.3 ESTRATÉGIA HC Uma das estratégias para a discussão de conteúdos da Física em sala de aula seria o uso da História da Ciência (HC), pois ela permite que o estudante seja capaz de compreender como se deu o desenvolvimento de determinados conceitos e as contribuições dos personagens históricos envolvidos, além disso, a HC permite compreender aspectos da natureza da ciência, bem como, pode permitir a compreensão da relação entre a ciência, tecnologia e sociedade. Assim, segundo Pena e Ribeiro Filho (2009), essa abordagem permite ao estudante desenvolver uma visão de mundo atualizada, entendendo o processo histórico-filosófico e as novas tecnologias do seu cotidiano doméstico, social e profissional. 4.4 EXPERIMENTAÇÃO A experimentação é uma das abordagens de ensino mais conhecidas, embora pouco utilizada nas escolas públicas da educação básica. Esta abordagem é uma ótima ferramenta para o ensino-aprendizagem dos alunos, quando estes estão diante de disciplinas que muitas vezes apresentam conteúdos extremamente abstratos e que não saem da rotina das aulas expositivas dentro da sala de aula. A experimentação é uma ponte que viabiliza a observação das leis apresentadas em disciplinas como física e química e também a compreensão do que foi ministrado teoricamente aos educandos. Ao tratar-se da realização desta abordagem, pode-se dizer que existe uma lacuna perceptível - falta de estrutura adequada (materiais, laboratórios, outros) das escolas - que inviabiliza quase totalmente a execução desta, deixando a desejar a 11 efetividade no que diz respeito a compreensão dos conteúdos abstratos. Dessa forma, muitos professores apelam por experimentos que são mais simplistas e que se adequem a estrutura física da sala de aula, por isso, o motivo da simplicidade. 5 SEQUÊNCIA DIDÁTICA 5.1 AULA 1 (Lucas Matheus Augusto) 5.1.1 Resumo A presente aula tem por objetivo introduzir o conceito de gases para os alunos, fazendo uso de uma perspectiva da história da ciência. O intuito da utilização dessa abordagem é chamar a atenção do aluno para o conteúdo. Mostrar o conceito histórico da época em que esses estudos estavam sendo realizados é de extrema importância para a construção do conhecimento do aluno, fazer entender o motivo que se iniciou esses estudos e como foram evoluindo desde aquela época. Outra importante prática a se realizar é ensinar a física do conteúdo ministrado em cotidiano e como esse conhecimento será útil no seu dia-a-dia, assim possivelmente será instigado a querer aprender mais sobre assunto, pois esse conhecimento terá uma utilidade prática. O estudo das variáveis de estado também servirá para o aluno conhecer como pressão, temperatura e volume se relacionam e também a foram que essas variáveis interagem com os gases. Ter o domínio das condições normais de temperatura e pressão é imprescindível para essa disciplina, pois essas condições seguem padrões internacionais e mostrar também a diferença entre condição normal e condição padrão, pois são coisas distintas e por esse motivo é importante apresentar sua diferença. No início da aula será feita uma introdução sobre o tema, trazendo a história e filosofia da ciência para o centro da discussão, apresentando os grandes nomes desses estudos e o contexto da época, após essa apresentação pela história da ciência, trazer para o cotidiano do aluno a discussão, para que ele veja como é importante saber como os gases se comportam, mostrando a eles situações do cotidiano, com o objetivo de atrair a atenção do aluno para a matéria. Depois de todas essas explicações entrar de fato nos conteúdos teóricos que norteiam a disciplina, passando primeiramente pelas as variáveis de estado, exemplificando cada uma delas levando sempre em consideração suas unidades no sistema internacional e mostrar a forma que essas variáveis interagem. Para finalizar esse primeiro contato com o 12 conteúdo apresentar a CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão) e sua diferença com condições-padrão. 5.1.2 Conteúdos Os conteúdos ministrados estão listados abaixo: Introdução do Estudo de Gases pela ótica da História e Filosofia da Ciência; Variáveis de Estado; Condições Normais de Temperatura e Pressão; o Diferença entre condição-normal e condição-padrão. 5.1.3 Objetivos específicos Os alunos serão capazes de compreender a evolução histórica do conteúdo ministrado nessa primeira aula, a partir de uma abordagem histórico científica, compreender como cada variável de estado se comporta e a forma que interagem entre si. Outro objetivo a ser alcançado pelo aluno é de utilizar as unidades corretas, a partir das condições normais de temperatura e pressão e saber diferenciar condição normal e condição-padrão. 5.1.4 Competências e habilidades As competências e habilidade a serem desenvolvidas estão listadas abaixo: Estimar a ordem de grandeza de temperatura de elementos do cotidiano; Identificar e distinguir as variáveis de estado e como as mesmas interagem; Explicar o contexto histórico e a evolução do estudo dos gases; Apresentar as unidades a serem utilizadas a partir das Condições Normais de Temperatura e Pressão; Diferenciar condição normal de condição-padrão. 5.1.5 Passo a passo No começo da aula será feita uma introdução breve sobre o conteúdo das aulas, para situar os alunos. Após essa breve introdução, iniciar a exposição histórica do estudo dos gases, apresentando Robert Boyle (1627-1691), químico e físico britânico que iniciou esse tipo de estudo no século XVII (MEDEIROS, 2005), apresentar as experiências realizadas com vácuo por Otto Von Guericke (1602-1686), 13 um defensor da ideia da existência do vácuo e seguiu o método cientifico de Francis Bacon (1561-1626), experimento esse que Boyle utilizou para realizar seus estudos. Ainda no contexto histórico, passando agora para os séculos XVIII e XIX, apresentar os estudos realizados por Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823) e Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), que estudaram o balonismo para desenvolver suas leis. Ressaltar também a importância que o advento da teoria atomística teve para as investigações realizadas pelo estudo dos gases. Outro importante fato a ser apresentado é a Revolução Industrial ocorrida na Inglaterra e como seu sucesso dependeu desses estudos gases, máquinas térmicas e o início dos estudos de Termodinâmica. Essa apresentação histórica será realizada de forma expositiva, aberta para diálogo com os alunos e dúvidas que poderão surgir. Com o objetivo de instigar a curiosidade do aluno, será apresentado como esse tipo de estudo aparece em nosso cotidiano. Dois exemplosserão discutidos, o primeiro exemplo a ser discutido será o real motivo da importância de se calibrar os pneus periodicamente e o outro exemplo a ser debatido é a forma que se pode saber se o gás de cozinha está vazando, assim os alunos poderão ver aplicações práticas do conteúdo a ser ministrado. O próximo assunto abordado na aula será o estudo das variáveis de estado, que são, pressão, temperatura e volume. Cada item será detalhado, a afim de aprofundar o conhecimento do aluno. Mostrar a importância da necessidade que há em conhecer essas variáveis e uma imagem será distribuída para os alunos, para elucidar ainda mais esse conceito (ANEXO A). As unidades de pressão e temperatura serão apresentadas na forma que a CNTP recomenda, sendo esse outro tópico que será ministrado para os alunos, condições essas que foram estabelecidas pela IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), a fim de definir padrões. Para finalizar os conteúdos teóricos, a discussão da diferença entre condições normais e condições padrão e estabelecer que será utilizado nas aulas as condições normais que são: Temperatura: 0°C = 273,15 K; Pressão: 1 atm = 105 Pa (pressão atmosférica ao nível do mar) Todo o conteúdo ministrado será realizado de forma expositiva e dialogada com os alunos, perguntas serão realizadas durante a aula, a fim de ter a noção se estão absorvendo o conteúdo. No final da aula, alguns exercícios de fixação serão realizados em conjunto com os alunos (ANEXO B). 14 5.1.6 Estratégia Segundo os autores Juan Díaz Bordenave e Adair Martins Pereira, tentam de alguma forma resolver um dos problemas que todo professor enfrenta diariamente, o melhor método de ensinar um determinado assunto, como ambos dizem, sem “massificar” ou “coisificar” o maior interessado que é o aluno. Dessa forma a estratégia escolhida para essa aula será a expositiva e dialogada, com o intuito de garantir a participação do aluno, fazendo questionamentos durante a aula, para se sintam estimulados a discutir os assuntos que estão sendo exposto. Resolução de exercícios em conjunto, para que o conteúdo fixe melhor, buscando assim um melhor aproveitamento. 5.1.7 Recursos Os recursos utilizados nessa aula serão: Giz; Lousa; Livro didático (ANEXOS C, D e E); Caderno do Aluno 2º ano do Ensino Médio, vol.1 (ANEXO F e G). 5.1.8 Desenvolvimento da aula No início da aula será passada uma lista de presença, a fim de não perder tempo com a chamada, pois o tempo é escasso. A aula se desenvolverá da seguinte forma: Introdução (~5 minutos) Na introdução será feita as condições gerais dos conteúdos ministrados e informações gerais. Estudo dos Gases na ótica da História da Ciência (~35 minutos) A exposição se iniciará com apresentando Robert Boyle e sua contribuição para o estudo dos gases e o contexto do século XVII e como fez uso do experimento de Otto von Guericke com o vácuo para fundamentar seus estudos. Continuando na linha do tempo, passando para os séculos XVIII e XIX, onde a teoria atomística teve papel fundamental para as investigações do estudo dos gases e apresentar outros dois grandes nomes para a compreensão do estudo dos gases, que são Jacques 15 Alexandre Cesar Charles e Joseph Louis Gay-Lussac e a forma que estudaram o balonismo para chegar em suas leis. Outro ponto importante no contexto histórico, será a explicação de como esses estudos dos gases, incrementando também um pouco da Termodinâmica em geral contribuíram para o sucesso da Revolução Industrial. Estudo dos Gases no cotidiano (~10 minutos) Dois exemplos do dia-a-dia do aluno serão mostrados, para trazer a sua atenção para o conteúdo, um deles é a importância da calibragem do pneu periodicamente e como saber que o gás de cozinha está com vazamento. Variáveis de Estado (~25 minutos) Um dos pontos centrais dessa aula, será mostrado a importância de conhecer essas variáveis, que são, pressão, temperatura e volume e a forma que interagem. Será detalhado, a fim de aprofundar o conhecimento do aluno e uma imagem (ANEXO A) será apresentado para exemplificar melhor essa interação. Condições Normais de Temperatura e Pressão (~10 minutos) Conhecer as unidades em sistemas físicos são extremamente importantes, portanto, parte da aula será dedicada para mostrar a CNTP, condições essas estabelecidas pela IUPAC, para padronizar essas unidades, assim será mostrado as unidades que serão utilizadas nas aulas e também mostrar a diferença entre condições-normais e condições-padrão, pois existem diferença entre ambas. Exercícios para fixação (~15 minutos) A parte final da aula será dedicada para relacionar os exercícios para fixar o conteúdo para o aluno, com auxílio do professor. 5.1.9 Avaliação das atividades O aluno será avaliado a partir de sua participação na aula e sua assiduidade, a atividade que será realizada em sala fará parte da composição de sua nota. A avaliação do exercício será feita pela entrega e não se está certo ou não, pois o objetivo da mesma é identificar nesse primeiro momento se o aluno está compreendendo o conteúdo e assim investigar possíveis dificuldades, para que assim essas dificuldades possam ser sanadas nas demais aulas. 5.1.10 Referências 16 MEDEIROS, L.I. As contribuições de Robert Boyle à química face a uma visão interdisciplinar com a geografia. HOLOS: Instituto Federal Rio Grande Do Norte, p. 112-113, maio/2005 EDISCIPLINAS USP. Introdução à atomística e a teoria cinética dos gases. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/162898/mod_resource/content/0/T3_Capitulo 2_v3.pdf. Acesso em: 9 nov. 2019. ENCYCLOPEDIA BRITANNICA. Otto von Guericke. Disponível em: https://www.britannica.com/biography/Otto-von-Guericke. Acesso em: 9 nov. 2019. BORDENAVE, J. D. e PEREIRA, A. M. Estratégias de Ensino e Aprendizagem. Petrópolis: Vozes, 1989. KAZUHITO, Y.; FUKE, L. F.; Física: para o Ensino Médio. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2016. 5.2 AULA 2 (Wesley Tiago da Silva Gomes) 5.2.1 Resumo Esta aula será ministrada a partir da abordagem ACE (atividade centrada em eventos). Será apresentada aos estudantes a importância do saber científico por trás dos eventos que ocorrem na sociedade e que são divulgados pela mídia, já que é de extrema importância o desenvolvimento da tomada de decisão diante de problemas que envolvam a sociedade como um todo. O evento escolhido é o furacão Katrina, que aconteceu em 2005 na Costa do Golfo dos Estados Unidos, e deixou dezenas de mortos. A partir da apresentação deste evento meteorológico, serão discutidas leis; equações e conceitos que definem o comportamento dos gases, afim de identificar também as concepções prévias acerca do tema. Neste primeiro momento, é importante que o aluno consiga criar uma conexão entre o conteúdo específico da disciplina e o evento, para que possam ter a ótica da importância da ciência na sociedade e como esta pode contribuir para a resolução de problemas e/ou contribuir também na resolução de problemas que resultam das consequências do comportamento humano; já que este último tem influência nos acontecimentos no que diz respeito ao aquecimento global e “desastres naturais”. Dessa forma, o objetivo desta aula é também mostrar o elevado grau de importância da consciência humana quando o envolvimento são os desastres e o aquecimento global. Depois deste primeiro momento, o conteúdo da disciplina será aprofundado e também dialogado, 17 objetivando o fortalecimento e esclarecimento de dúvidas sobre o que foi conversado até o momento. É de extrema importância a identificação do que não foi tão bem entendido ou absorvido pelos alunos, por isso, para finalizar, será proposta individualmente uma atividade que busque identificar estas lacunas, e depois serem trabalhadas. 5.2.2 Conteúdos Os conteúdos ministradosa partir da abordagem ACE: Hipótese de Avogadro e conceito de mol; Volume molar; Constante universal dos gases ideais; Equação de Clapeyron; Gás perfeito e gás ideal; Lei geral dos gases perfeitos. 5.2.3 Objetivos específicos Ao final desta aula, os alunos deverão ser capazes de saber os conceitos do item 1.3.2, bem como saber do relacionamento deste conteúdo com o evento meteorológico apresentado. Os estudantes também deverão ter a ótica da importância do saber cientifico por trás de todos os eventos que ocorrem em sociedade e da influência que o comportamento humano pode ter no que ocorre na natureza – cientificamente falando, como por exemplo, a temperatura; pressão e outras variáveis. 5.2.4 Competências e habilidades Fortalecimento da criticidade diante de temas científicos associados a eventos que ocorrem na sociedade; Identificação e interpretação das leis; equações e conceitos dos gases; A comunicação social ou escrita para análise de eventos e fenômenos; A consciência sobre a tomada de decisão diante de problemas que precisam ser resolvidos. 5.2.5 Passo a passo 18 No início da aula, o primeiro assunto apresentado será o desastre meteorológico que ocorreu nos EUA há quase 15 anos. Será apresentado um vídeo aos estudantes e depois haverá uma discussão com eles sobre as consequências que o furacão Katrina causou e as possibilidades de envolvimento do ser humano neste desastre, já que um dos assuntos mais comentados são as consequências do comportamento humano frente ao que vem acontecendo em termos de “desastres naturais” e aquecimento global. Mais adiante, será apresentada algumas variáveis - temperatura, volume, pressão - e discutidas sobre como eles acham que estas variáveis têm reflexo no surgimento e comportamento dos furacões. Com isso, será possível identificar possíveis concepções errôneas para que depois possam ser trabalhadas e modificadas em concepções certas. Logo em seguida, será desenvolvido e aprofundado o conteúdo específico da disciplina – leis, equações, definições e conceitos sobre os gases -, sempre estimulando a discussão sobre a conexão do conteúdo com o evento apresentado anteriormente. Ao final da aula, será proposta uma atividade individual que busca saber o nível de criticidade e ao mesmo tempo as possíveis lacunas sobre o assunto ministrado. 5.2.6 Estratégia A estratégia definida para ser utilizada é a aula expositiva dialogada. O professor abre caminho para questionamentos em diálogos que acontecem entre ele e os alunos durante a apresentação do conteúdo, objetivando o interesse por parte dos educandos; o prazer por aprender; o desenvolvimento da criticidade e a discussão do assunto lecionado. 5.2.7 Recursos Os recursos utilizados estão listados abaixo: Lousa e giz (eventuais anotações e demonstrações para os alunos); Projetor/slide; Notebook; Livro; Caderno do aluno 2º ano do Ensino Médio, Vol.1 (ANEXO F); Vídeo (ANEXO H). 19 5.2.8 Desenvolvimento da aula Explicação do decorrer da aula (~7 minutos) Ao iniciar a aula, será explicado como será a dinâmica da aula. Apresentação do vídeo e discussão sobre o evento meteorológico (~25 minutos) O vídeo irá mostrar como o desastre ainda deixou enormes rastros na vida das pessoas e no cotidiano delas, mesmo depois de 5 anos (em 2010), aumentando o índice de desemprego; a falta de moradia; de alimento, de modo geral, uma janela de desumanidade para quem vive na região. A partir deste vídeo será iniciada uma discussão que focalize até que ponto o ser humano pode ter influência neste tipo de desastre e qual o mínimo possível que os indivíduos que compõem a sociedade podem fazer para amenizar as possibilidades ou evitar que eventos como estes aconteçam. Apresentação de algumas variáveis (~30 minutos) Nesta parte da aula, serão apresentadas as variáveis - temperatura, volume e pressão - que estão envolvidas com o comportamento dos gases. Partindo desta apresentação, os alunos serão questionados a respeito de como eles acham que a formação e o comportamento dos furacões têm relação com estas variáveis e se para eles é possível uma mudança de comportamento destas a partir da relação de atitude que os humanos tem para com o meio ambiente, e de que forma eles acham que se dá a influência dos seres humanos para o acontecimento dos eventos que envolvem o comportamento dos gases – Isto tudo para reforçar o diálogo anterior. Esta discussão será também será uma ponte para verificação de concepções errôneas entre os alunos para que possam ser trabalhadas. Apresentação dos conceitos, leis e equações dos gases (~35 minutos) Nesta etapa da aula, será apresentada nos slides os conteúdos que contemplem a hipótese de Avogadro e conceito de mol; volume molar; constante universal dos gases ideais; Equação de Clapeyron; gás perfeito e gás ideal, e por fim, a lei geral dos gases perfeitos – lembrando que sempre haverá foco na conexão com o evento. Quando necessário, será anotada na lousa algumas anotações ou demonstrações para o melhor entendimento dos alunos. Ainda nesta parte da aula, será entregue uma proposta de atividade individual (ANEXO I) por meio de uma pergunta que instiguem os alunos a expressar opiniões críticas a respeito do tema 20 abordado. Esta atividade também será um diagnóstico para possíveis lacunas existentes acerca do tema trabalhado. Chamada (~3 minutos) Será realizada a chamada ao final da aula. 5.2.9 Avaliação das atividades O aluno será avaliado por meio do diálogo nas discussões em sala de aula e pela atividade proposta em sala para ser entregue. A atividade proposta busca a argumentação dos alunos acerca do tema trabalhado, assim como verificar também as lacunas existentes. A atividade proposta terá valor máximo de 5,0 ontos; A participação eem diálogos em sala também totalizarão em um máximo de 5,0 pontos. 5.2.10 Referências BRASIL, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. PCN+ Ensino Médio: orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Brasília: MEC/SEB, 2002. KAZUHITO, Y.; FUKE, L. F.; Física: para o Ensino Médio. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2016. 5.3 AULA 3 (Geovana dos Reis Belíssimo) 5.3.1 Resumo A presente aula tem por objetivo introduzir o conceito de teoria cinética dos gases através da perspectiva “Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente” (CTSA). Esta abordagem tem como finalidade provocar um pensamento crítico e consciente aos alunos sobre os fatores que vêm ocorrendo pelo mundo. Nesse estudo a perspectiva CTSA como uma abordagem no ensino de Física, pretende preparar os alunos para o exercício de cidadania e na tomada de decisões. O uso da temática “Teoria Cinética dos Gases” permite que os alunos desenvolvam o conhecimento físico no Ensino Médio e fiquem próximos aos problemas ambientais, em especial, a poluição atmosférica. Promovendo uma educação emancipatória e que possibilite a 21 interação com o mundo e a transformação da realidade ao seu redor. Portanto, na Teoria Cinética dos Gases, os alunos discutirão sobre a pressão em gases e como um gás exerce pressão sobre um determinado corpo. Além disso, também debaterão sobre o modelo dos gases e sua relação com a energia cinética, pressão e temperatura. As práticas argumentativas durante as aulas de Ciências ainda são uma estratégia pouco utilizada, de acordo com Vieira e Nascimento (2013) isso ocorre devido ao fato de que a argumentação não é explorada durante a educação básica dificultando aos professores a promoção e o gerenciamento das práticas argumentativas para atender os objetivos didáticos já estabelecidos pelos currículos vigentes. Nessa perspectiva, buscando amenizar tais problemáticas, essa aula irá utilizar como estratégia de ensino questões sociocientíficas (QSC). Diversosautores (ORQUIZA-de-CARVALHO, CARVALHO, 2012; LOPES, CARVALHO, 2014)defendem a utilização de QSC na sala de aula, pois potencializam um maior desenvolvimento argumentativo e a aproximação das reais condições da produção científica e suas relações com a tecnologia, sociedade e meio ambiente. Sendo assim, será proposta uma atividade baseada em júris simulados na intenção de constituir conhecimentos e procedimentos discursivos, uma vez que, para o desenvolvimento dessa atividade é necessário que os estudantes adquiram papéis discursivos durante a interação. Plantin (2008) discute sobre os papéis argumentativos em um júri simulado, segundo ele são possíveis três papéis argumentativos distintos: o proponente que defende uma opinião, o oponente que defende outra opinião, geralmente contrária à do proponente, e o terceiro que assume o papel de juiz a fim de mediar às discussões e verificar se os argumentos seguem um padrão argumentativo coerente e racional. Para promover essas discussões serão utilizados QSC relacionadas com o efeito estufa e o aquecimento global. 5.3.2 Conteúdos Os conteúdos a serem ministrados estão listados abaixo: Teoria Cinética dos Gases o Modelo dos gases: pressão, temperatura e energia cinética; o Poluição atmosférica: efeito estufa e aquecimento global. 5.3.3 Objetivos específicos 22 Espera-se que ao final do tema ministrado, o aluno seja capaz de argumentar sobre a teoria cinética dos gases e discutir por meio de júri simulado os impactos sociais e ambientais da evolução tecnológica e industrial da humanidade e sua relação com a poluição atmosférica. 5.3.4 Competências e habilidades As competências e habilidades a serem desenvolvidas estão em conformidade com o modelo proposto pela BNCC que atingirá todos os níveis de ensino da educação básica. Competência específica 1 Analisar fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas interações e relações entre matéria e energia, para propor ações individuais e coletivas que aperfeiçoem processos produtivos, minimizem impactos socioambientais e melhorem as condições de vida em âmbito local, regional e global. (BRASIL, 2017, p. 554) Essa competência será desenvolvida através do estudo sobre os conceitos físicos envolvidos na teoria cinética dos gases e sua relação com a pressão, temperatura e energia cinética, identificando os conhecimentos científicos que estão como plano de fundo nas problemáticas socioambientais atuais entre elas a poluição atmosférica, o efeito estufa e o aquecimento global e buscando através dessas discussões possíveis soluções para tais problemáticas bem como o desenvolvimento do pensamento crítico do estudante para atuar e transformar a sociedade. E as habilidades desenvolvidas relacionadas a essa competência serão: (EM13CNT101) Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas. (EM13CNT104) Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis. (EM13CNT105) Analisar os ciclos biogeoquímicos e interpretar os efeitos de fenômenos naturais e da interferência humana sobre esses ciclos, para promover ações individuais e/ ou coletivas que minimizem consequências nocivas à vida. (BRASIL, 2017, p. 555) Competência específica 2 Analisar e utilizar interpretações sobre a dinâmica da Vida, da Terra e do Cosmos para elaborar argumentos, realizar previsões sobre o funcionamento 23 e a evolução dos seres vivos e do Universo, e fundamentar e defender decisões éticas e responsáveis. (BRASIL, 2017, p. 556) Essa competência será desenvolvida através do estudo de modelos de gases e suas influências na vida das pessoas, além disso, também será realizado um estudo e debate acerca dos impactos ambientais promovidos pela evolução tecnológica, à industrialização e o aumento da produção de gases na atmosfera. E a habilidade desenvolvida relacionada a essa competência será: (EM13CNT206) Discutir a importância da preservação e conservação da biodiversidade, considerando parâmetros qualitativos e quantitativos, e avaliar os efeitos da ação humana e das políticas ambientais para a garantia da sustentabilidade do planeta. (BRASIL, 2017, p. 557) Competência específica 3 Investigar situações-problema e avaliar aplicações do conhecimento científico e tecnológico e suas implicações no mundo, utilizando procedimentos e linguagens próprios das Ciências da Natureza, para propor soluções que considerem demandas locais, regionais e/ou globais, e comunicar suas descobertas e conclusões a públicos variados, em diversos contextos e por meio de diferentes mídias e tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC). (BRASIL, 2017, p. 558) Essa competência será desenvolvida através da atividade de júri simulado onde os estudantes discutirão por meio de QSC as implicações do efeito estufa, aquecimento global e suas relações com a Teoria Cinética dos Gases. Além disso, para o desenvolvimento da atividade, os alunos terão contato com publicações científicas e terão que produzir argumentos que utilizem a linguagem científica e que explique fisicamente essas problemáticas. E as habilidades desenvolvidas relacionadas a essa competência serão: (EM13CNT301) Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica. (EM13CNT303) Interpretar textos de divulgação científica que tratem de temáticas das Ciências da Natureza, disponíveis em diferentes mídias, considerando a apresentação dos dados, tanto na forma de textos como em equações, gráficos e/ou tabelas, a consistência dos argumentos e a coerência das conclusões, visando construir estratégias de seleção de fontes confiáveis de informações. (EM13CNT304) Analisar e debater situações controversas sobre a aplicação de conhecimentos da área de Ciências da Natureza (tais como tecnologias do DNA, tratamentos com células-tronco, neurotecnologias, produção de tecnologias de defesa, estratégias de controle de pragas, entre outros), com base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis, distinguindo diferentes pontos de vista. (EM13CNT309) Analisar questões socioambientais, políticas e econômicas relativas à dependência do mundo atual em relação aos recursos não renováveis e discutir a necessidade de introdução de alternativas e novas 24 tecnologias energéticas e de materiais, comparando diferentes tipos de motores e processos de produção de novos materiais. (BRASIL, 2017, p. 559- 560) 5.3.5 Passo a passo Primeiramente, serão apresentados aos alunos os objetivos da aula, estratégias de ensino utilizadas, ferramenta avaliativa e os critérios de avaliação. Em seguida teremos uma breve discussão acerca da Teoria Cinética dos Gases, tendo em vista que será o conceito principal a ser abordado, nesse momento também discutiremos alguns aspectos sobre a poluição atmosférica e a evolução tecnológica e científica. Ainda nos primeiros minutos das aulas será apresentada aos alunos a metodologia da atividade de júri simulado e a sala será dividida em dois grandes grupos que irão produzir argumentos favoráveis ou contráriosacerca da problemática estudada. Esses dois grandes grupos serão subdivididos em grupos menores com no máximo cinco estudantes para potencializar a participação de todos. Cada grupo receberá recortes de textos científicos ou jornalísticos que nortearão suas discussões (ANEXO J) e serão responsáveis por articular os conhecimentos científicos com os seus papéis argumentativos (proponente ou oponente). A QSC que orientará as discussões no júri simulado será: Atualmente, é possível verificar que o número de queimadas vem aumentando, o caso mais recente noticiado foi o incêndio na Amazônia. Segundo o Greenpeace, de janeiro a 20 de agosto de 2019, o número de queimadas na região foi 145% superior ao registrado no mesmo período de 2018. Além disso, também é possível observar o crescente aumento industrial, o aumento do número de automóveis e a queima de combustíveis fósseis. Esses fatores ocasionam uma maior concentração de gases poluentes na atmosfera, que consequentemente vem provocando o aumento da temperatura no planeta conhecido como aquecimento global. Nessa perspectiva, articulando seus conhecimentos sobre as potencialidades da evolução tecnocientífica e o modelo dos gases e suas relações com a pressão, temperatura e energia cinética construa argumentos científicos para discutir essa problemática. Além disso, serão utilizadas algumas questões norteadoras (ANEXO K) que auxiliarão no desenvolvimento da atividade. Na primeira parte da aula os alunos realizarão um estudo sobre os conceitos envolvidos na Teoria Cinética dos Gases e a leitura dos textos. Na segunda parte da 25 aula, todos se organizarão em um semicírculo para dar início aos debates do júri simulado. 5.3.6 Estratégia As estratégias de ensino utilizadas estão de acordo com a perspectiva de Alves (2018) que a define como um “conjunto de ações intencionadas e planejadas do professor para a consecução dos objetivos de ensino propostos” (ALVES, 2018, p.102). Sendo assim, serão utilizadas QSC e atividade de júri simulado através de ensino por investigação e o discurso transacional. Esse tipo de estratégia potencializa o desenvolvimento argumentativo e aproxima o estudante das reais condições da produção científica e suas relações com a tecnologia, sociedade e meio ambiente. Os júris simulados possibilitam a constituição de conhecimentos e procedimentos discursivos, uma vez que, para o desenvolvimento dessa atividade é necessário que os estudantes adquiram papéis discursivos durante a interação. Plantin (2008) discute sobre os papéis argumentativos em um júri simulado, segundo ele são possíveis três papéis argumentativos distintos: o proponente que defende uma opinião, o oponente que defende outra opinião, geralmente contrária à do proponente, e o terceiro que assume o papel de juiz a fim de mediar às discussões e verificar se os argumentos seguem um padrão argumentativo coerente e racional. O discurso transacional é estudado por Melo e colaboradores 2015 apud (Zeidler et. al, 2005) como sendo o discurso que ocorre quando os estudantes constroem seus raciocínios a partir da internalização e articulação de seus pensamentos com os argumentos favoráveis ou contrários de seus colegas nos debates. Essa estratégia pode promover uma melhora na resolução de problemas e no desenvolvimento de habilidades relacionadas com a argumentação, pensamento científico, elaboração de hipóteses, entre outras. 5.3.7 Recursos Alves (2018) define o termo recursos como “um meio concreto e físico que auxilia o processo de ensino e aprendizagem e, ainda, é o veículo de algum conteúdo” (ALVES, 2018, p.102). Sendo assim, os recursos utilizados nessa aula serão: Lousa (quadro de giz, quadro-negro); Textos impressos. 26 5.3.8 Desenvolvimento da aula Levando em consideração a utilização de duas horas-aula com o tempo total de 100 minutos e pensando em duas aulas sequenciais. Iniciaremos a aula com a sala já organizada em subgrupos de no máximo cinco alunos. Na intenção de otimizar o tempo, a frequência dos alunos será computada através de uma lista de presença que deverá ser assinada. Primeiramente, serão apresentados aos alunos os objetivos da aula, estratégias de ensino utilizadas, ferramenta avaliativa e os critérios de avaliação. Que será feita de forma expositiva e levará cerca de cinco minutos. Em seguida teremos uma breve discussão acerca da Teoria Cinética dos Gases, tendo em vista que será o conceito principal a ser abordado, nesse momento também discutiremos alguns aspectos sobre a poluição atmosférica e a evolução tecnológica e científica. Para essas discussões serão utilizados como recursos didáticos lousa e giz a fim de exemplificar alguns conceitos físicos envolvidos. O tempo previsto para essa atividade é de cerca de 20 minutos. Ainda nos primeiros minutos das aulas será apresentada aos alunos a metodologia da atividade de júri simulado e os subgrupos serão distribuídos em dois grandes grupos e orientados a produzir argumentos distintos sobre a problemática estudada, metade da turma será proponente e a outra metade oponente. O tempo previsto para a explicação das atividades é de cerca de 10 minutos. Os subgrupos receberão pequenos recortes de textos científicos ou jornalísticos que nortearão suas discussões e serão responsáveis por articular os conhecimentos científicos com os seus papéis argumentativos (proponente ou oponente). A QSC que orientará as discussões no júri simulado será: Atualmente, é possível verificar que o número de queimadas vem aumentando, o caso mais recente noticiado foi o incêndio na Amazônia. Segundo o Greenpeace, de janeiro a 20 de agosto de 2019, o número de queimadas na região foi 145% superior ao registrado no mesmo período de 2018. Além disso, também é possível observar o crescente aumento industrial, o aumento do número de automóveis e a queima de combustíveis fósseis. Esses fatores ocasionam uma maior concentração de gases poluentes na atmosfera, que consequentemente vem provocando o aumento da temperatura no planeta conhecido como aquecimento global. Nessa perspectiva, articulando seus conhecimentos sobre as potencialidades da evolução tecnocientífica e o modelo dos 27 gases e suas relações com a pressão, temperatura e energia cinética construa argumentos científicos para discutir essa problemática. Terão cerca de 30 minutos para preparar seus argumentos. Por fim, na última parte da aula, os alunos se organizarão em um semicírculo para a atividade de júri simulado. Para essa atividade, o tempo previsto é de cerca de 35 minutos. Ao final dessa atividade será solicitado que os discentes preparem uma redação, que poderá ser entregue na próxima aula, acerca das principais opiniões defendidas no júri simulado e a importância da Teoria Cinética dos Gases para compreender o mundo ao seu redor, posicionando-se enquanto cidadão. 5.3.9 Avaliação das atividades Os alunos serão avaliados de acordo com suas produções argumentativas acerca da teoria cinética dos gases e a participação dos debates promovidos pelo júri simulado sobre os impactos sociais e ambientais da evolução tecnológica e industrial da humanidade e sua relação com a poluição atmosférica. Serão utilizados como critério de avaliação: Participação nas discussões dos subgrupos (2,0 pontos); Participação na atividade de júri simulado (2,0 pontos); Redação (6,0 pontos) o Apresentação de argumentos contrários e favoráveis acerca da problemática abordada que foram discutidas no júri simulado (2,0 pontos); o Articulação entre os conceitos envolvidos na Teoria Cinética dos Gases e a poluição atmosférica (2,0 pontos); o Posicionamento acerca da problemática, com uma argumentação coerente e racional e utilização de linguagem científica (2,0 pontos). 5.3.10 Referências ALVES, M. Características, elementos e importância doplanejamento didático pedagógico: uma revisão de termos e conceitos utilizados na área de Ensino de Ciências. 2018. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista. Araraquara, p. 132. 2018. BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação Básica. Base nacional comum curricular. Brasília, DF, 2017. Disponível em: http://basenacionalcomum.mec.gov.br/#/site/inicio. Acesso em: nov. 2019. 28 GASPAR, Alberto. Física, volume único. 1.ed. São Paulo: Ática, 2005. p. 345 – 347. LOPES, N.; CARVALHO, W. L. P. As possibilidades e as limitações da ação comunicativa no trabalho com as questões sociocientíficas na formação de professores. Uni-pluri (Medellin), v. 14, p. 126-131, 2014. MELO, V.F.; VIEIRA, R. D.; BERNARDO, J.R.R. A presença de discurso transacional como um indicador de argumentação de qualidade em uma atividade de júri simulado. In: X ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS, 2015, Águas de Lindóia. Anais Eletrônicos... APRAPEC, Águas de Lindóia, 2015. ORQUIZA-de-CARVALHO, L. M.; CARVALHO, W. L. P. Formação de professores e questões sociocientíficas no ensino de ciências. 1. ed. São Paulo - SP: Escrituras, 2012. v. 12. 400p. PLANTIN, C. A argumentação: história, teorias, perspectivas. São Paulo: Parábola Editorial, 2008. VIEIRA, R. D. e NASCIMENTO, S. S. Argumentação no Ensino de Ciências: tendências, práticas e metodologia de análise. Curitiba: Appris, 2013. 5.4 AULA 4 (Heloisa Fonseca Barcellos) 5.4.1 Resumo A aula consistirá em uma parte expositiva dialogada sobre o conteúdo mistura de gases e Lei de Dalton seguida por uma aula prática experimental com atividade em grupo realizando experimentos relacionados às aulas anteriores. Os alunos realizaram uma atividade escrita que terá a função, juntamente com a observação do professor, de analisar se os alunos alcançaram os objetivos esperados. É importante ressaltar a importância de aulas experimentais pois promovem o trabalho em grupo, o interesse pela ciência, a melhor compreensão dos conceitos e a detecção de concepções errôneas dos alunos. 5.4.2 Conteúdos Mistura de gases; Lei de Dalton; Experimentos: Movimento de partículas; relações de temperatura, pressão e volume; convecção do ar; inversão térmica; teoria cinética dos gases. 29 5.4.3 Objetivos específicos É esperado que o aluno seja capaz de compreender o que são misturas gasosas e qual o comportamento das moléculas e da pressão do gás nessa condição. Quanto aos experimentos, os alunos devem ser capazes de analisar e entender o comportamento dos gases e como se aplicam ao mundo real, sabendo identificar quais situações tratam desse assunto. 5.4.4 Competências e habilidades Elaborar comunicações orais ou escritas para relatar, analisar e sistematizar eventos, fenômenos, experimentos; Identificar fenômenos naturais ou grandezas em dado domínio do conhecimento científico; Reconhecer, utilizar, interpretar e propor modelos explicativos para fenômenos ou sistemas naturais ou tecnológicos. 5.4.5 Passo a passo A aula terá início com uma breve retomada dos conceitos de pressão e número de mol, se julgar necessário a partir da observação do desenvolvimento da turma. Em seguida, será explicada a dinâmica das misturas gasosas e o conceito da Lei de Dalton, verificando antes o que os alunos acreditam que acontece. Para a experimentação a turma será dividida, pelo professor, em grupos de quatro alunos e, em outra sala ou laboratório, serão realizados os experimentos, com os grupos alternando entre si. Os experimentos serão atividades de verificação relacionados ao movimento das partículas, à relação entre temperatura, pressão e volume, e à inversão térmica. Os experimentos serão seis: um relacionado ao movimento das partículas de um gás, três sobre as relações entre pressão, volume e temperatura, um sobre convecção do ar/inversão térmica e um sobre a teoria cinética dos gases. Durante o processo o professor observará os grupos, tirará dúvidas e fará observações sobre o conteúdo. A chamada será realizada através da atividade entregue. 5.4.6 Estratégia 30 Será realizada uma aula expositiva dialogada para a parte do conteúdo de mistura de gases, visando estimular a participação do aluno e solucionar alguma concepção espontânea que tenha restado. Em seguida, uma aula prática com atividade em grupo realizando diversos experimentos simples com o intuído de promover a discussão sobre o conteúdo e melhor entendimento, possibilitando que os alunos tirem as dúvidas entre si, porém com presença, observação e auxílio do professor, caso haja necessidade. 5.4.7 Recursos Quadro e giz; Livro didático (ANEXOS C e L); Caderno do Aluno 2º ano do Ensino Médio, vol.1 (ANEXO F); Materiais para experimentação: o Motor com base rotatória circular (exp. 1) o Tubo transparente (exp. 1) o Isopor (exp. 1) o Bolinhas leves (exp. 1) o Bomba de ar (exp. 2) o Termômetro (exp. 2) o Garrafas plásticas (exp. 2, 4, 5 e 6) o Cilindro com Pistão (exp. 3) o Algodão (exp. 3) o Bexiga (exp. 4) o Béquer ou vasilhas (exp. 4 e 6) o Água (exp. 4 e 5) o Corante (exp. 5) o Papel (exp. 5 e 6) o Vela (exp. 6) o Vinagre e Bicarbonato de Sódio (exp. 6) 5.4.8 Desenvolvimento da aula Introdução (~5 minutos) 31 Mediante observação de dificuldades da turma, será feita uma breve retomada dos conceitos de pressão e número de mol. Mistura de Gases (~5 minutos) A aula se iniciará com uma discussão sobre o que é uma mistura de gases e exemplos de onde pode ser encontrada (exemplos: ar, gás de cozinha, cilindro de mergulho), com o intuito de mostrar ao aluno a presença disso em sua vida. Em uma mistura ideal, considera-se que as partículas de diferentes gases não têm influência umas nas outras. Introdução à Lei de Dalton (~10 minutos) Breve explicação da história de Dalton, físico, meteorologista e químico inglês do século XVIII, que também foi o responsável pela da criação do modelo atômico da “bola de bilhar” e criar uma tabela de pesos atômicos, além da descoberta do daltonismo, condição de visão que tinha e hoje leva seu nome. Estudando a quantidade de vapor água presente no ar Dalton desenvolveu a lei das pressões parciais. Lei de Dalton (~15 minutos) Primeiro será verificado o que os alunos presumem sobre o comportamento da pressão dos gases em uma mistura, explicando, em seguida, a Lei de Dalton, que, para um caso ideal, define que a pressão de um gás não depende dos outros gases e é proporcional à quantidade total de partículas. Dessa forma, a pressão total é a soma das pressões parciais, que seriam as mesmas se o gás fosse o único no recipiente. Utilizando a lousa, através da Equação de Clapeyron vista anteriormente, chegar à conclusão que a pressão parcial é igual à pressão total multiplicada pela fração molar do gás. Divisão dos grupos e troca de sala (~5 minutos) Os grupos de quatro alunos previamente determinados pelo professor serão formados e será feita a troca de salas de aula para realizar a experimentação previamente montada pelo professor. Experimentação (~60 minutos) Os seis experimentos poderão ser realizados em qualquer ordem e são sobre conteúdos discutidos em aulas anteriores. Os grupos se dividirão para realizá-los conforme o tamanho da turma. O tempo estimado para a realização de cada um é 32 entre 10 e 15 minutos – com exceção dos experimentos 2 e 3, que serão realizados juntos - totalizando os 60 minutos restantes de aula. Será entregue uma folha com questões sobre os experimentos (ANEXO M), as quais devem ser discutidas, respondidas, e entregues ao final, servindo também como lista de presença. Experimento 1 (ANEXO N) O experimento consiste em uma base redonda ligada a um motor e envolta por um tubo transparente com bolinhasdentro simulando as partículas do gás e um êmbolo de isopor. Ao aumentar a velocidade de rotação da base, as bolinhas se movimento mais rápido e levantam o isopor, simulando o comportamento de um gás com o aumento da temperatura. Experimento 2 (ANEXO O) Em uma garrafa conectada à uma bomba de ar por uma mangueira, com um auxílio de um termômetro, é possível observar o aumento da temperatura ao aumentar a pressão através do bombeamento do ar. Experimento 3 (ANEXO P) Dentro de um cilindro de vidro é colocado um pedaço de algodão, em seguida é fechado com o pistão. Ao pressionar o pistão com velocidade a pressão do interior aumenta e o algodão pega fogo devido à alta temperatura. O fenômeno se compara à combustão que ocorre em motores de carros. Experimento 4 (ANEXO Q) São presas bexigas na ponta de duas garrafas plásticas. Essas garrafas são colocadas em recipientes com água fria e quente e é observado o comportamento da bexiga. Na água quente a bexiga se enche, uma vez que o aumento da temperatura aumenta também a pressão, e na água fria ela se esvazia, por conta da queda da pressão. Experimento 5 (ANEXO R) São necessárias quatro garrafas plásticas: duas com água quente e uma cor de corante e duas com água fria e outra cor de corante. Com a ajuda de um papel as garrafas são colocadas, boca a boca, uma garrafa de cada. Quando a garrafa fria fica por cima a água se mistura, sendo essa mais densa, tende a ficar no fundo, representando a inversão térmica. Quando a água quente fica em cima ambas permanecem da mesma forma. Deve ser explicado ao aluno que os gases se comportam da mesma forma. Esse comportamento deverá ser comparado ao fenômeno de inversão térmica. 33 Experimento 6 (ANEXO S) Em um recipiente são colocados bicarbonato de sódio e vinagre até ocorrer a formação de gás. Com garrafas plásticas é feito um tubo inclinado e colocada uma vela na ponta. O gás é colocado no alto do tubo e deve apagar a vela, uma vez que, sendo mais denso que o ar, o gás tende a ficar embaixo. 5.4.9 Avaliação das atividades As atividades serão avaliadas de acordo com o comprometimento do grupo em relação à realização dos experimentos, considerando o raciocínio, o trabalho em grupo, a capacidade de elaborar respostas científicas e a capacidade de buscar aplicações para a teoria. 5.4.10 Referências BRASIL, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. PCN+ Ensino Médio: orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Brasília: MEC/SEB, 2002. KAZUHITO, Y.; FUKE, L. F.; Física: para o Ensino Médio. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2016. LIMA, L.S., Lei de Dalton, Revista de Ciência Elementar, v. 3, n. 1, mar. 2015. Disponível em: http://doi.org/10.24927/rce2015.093. Acesso em: 02 de nov. de 2019. OLIVEIRA, J. R. S. Contribuições e abordagens das atividades experimentais no ensino de ciências: reunindo elementos para a prática docente. Acta Scientiae, Canoas, v. 12, n. 1, p.139-153, jan./jun. 2010. Disponível em: http://www.periodicos.ulbra.br/index.php/acta/article/view/31. Acesso em: 02 de nov. de 2019. 5.5 AVALIAÇÃO FINAL A avaliação final será composta pelos trabalhos desenvolvidos durante as quatro aulas e uma prova escrita (ANEXO T). A prova contará com quatro questões, cada uma referente a um dos tópicos estudados, cada questão terá o peso igual a 2,5 pontos e no final somará 10,0 pontos. Para o cálculo da média final do discente realizaremos uma média aritmétrica. Para isso será levada em consideração a média de cada uma das aulas (que também valerá 10,0 pontos) somada com a prova escrita. A seguir está exemplificado como 34 será feito o cálculo: (MA1 + MA2 + MA3 +MA4 + P) / 5 = Média Final Onde: MA1 é a média da primeira aula, MA2 é a média da segunda aula, MA3 é a média da terceira aula, MA4 é a média da quarta aula e P é a nota obtida na prova escrita. 6 REFERÊNCIAS BINSFELD. C. S; AUTH. A. M. A experimentação de Ciências da Educação Básica: constatações e desafios. Faculdade de Ciências Integradas do Portal – Universidade Federal de Uberlândia. BRASIL. Ministério da Educação. Base nacional comum curricular: Ensino Médio. Brasília: MEC, 2018. CRUZ, S. M. S. C. S. Aprendizagem centrada em eventos: uma experiência com o enfoque Ciência, Tecnologia e Sociedade no Ensino Fundamental. Tese (Doutorado em Educação) - Centro de Ciências da Educação, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2001. Disponível em: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/81926. Acesso em: 24 de out. de 2019. FINO, C. N. Vygotsky e a Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP): três implicações pedagógicas. Revista Portuguesa de Educação, v. 14, n. 2, p. 273-291 GLEISER, M. Por que ensinar física? Física na escola, v. 1, n. 1, out. 2000. Disponível em:https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.sbfisica.org. br/fne/Vol1/Num1/artigo1.pdf&ved=2ahUKEwiOgOL- 6dblAhUvILkGHdlXDVgQFjAAegQIBxAC&usg=AOvVaw2LP59ZXUICXzC9TjB4fUE7 MALDANER, O. A. Situações de Estudo no Ensino Médio: nova compreensão de educação básica. In: Nardi, R. (org.). Pesquisa em Ensino de Ciências no Brasil: alguns recortes. Escrituras: São Paulo, 2007. MIGUEL, J. C.; CORREA, H. P. S; GEHLEN, S. T. Abordagem Temática no Ensino de Física: relações entre a perspectiva vygotskyana e os Momentos Pedagógicos. ENPEC 2011: VIII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, Campinas, n. 8, p. 1-13. Disponível em: http://www.nutes.ufrj.br/abrapec/viiienpec/resumos/R1110-1.pdf Acesso em: 20 de out. de 2019. PINHEIRO, N. A. 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