Condutividade de Materiais: uma metodologia com recursos audiovisuais para o ensino das propriedades e aplicações

Condutividade de Materiais: uma metodologia com recursos audiovisuais para o...

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Cleiton Zucolotto

Daiara Resende Barbosa Josimar Rodrigues de Brito

Araguaína - TO Novembro de 2010

Projeto de Física IV apresentado ao professor Ms. Jaime José Zanolla como requisito parcial de avaliação desta disciplina.

Araguaína - TO Novembro de 2010

Agradecimentos

Ao professor Ms. Jaime José Zanolla, pelas orientações e motivação;

Ao Sr. João Batista de Paiva e a Igreja Adventista do Setor Oeste, por terem disponibilizado algumas ferramentas e equipamentos.

Aos colegas de turma que deram idéias preciosas.

Introdução3
01. Hipóteses5
02. Justificativa5
03. Objetivos6
Objetivo Geral6
Objetivo Geral6
04. Soluções7
05. Atividades8
06. Indicadores de êxito9
07. Supostos1
08. Recursos Materiais13
09. Recursos Humanos13
10. Cronograma14
1. Metodologia15
12. Reflexões, Resultados esperados e perspectivas futuras23
Referências24
Anexos25

3 Introdução

Esta pesquisa desenvolveu uma metodologia para o Ensino das propriedades elétricas dos materiais e suas respectivas funções sociais1, pautada na utilização de recursos audiovisuais. A premissa da pesquisa foi o planejamento participativo2 proposto pelo Professor Ms. Jaime José Zanolla utilizando uma abordagem em pedagogia de projetos e avaliação contínua, no contexto da Disciplina de Física IV, cursada no segundo semestre de 2010, do curso de Ciências com Habilitação Plena em Matemática da Universidade Federal do Tocantins.

A elaboração se deu no espaço da Universidade e nas residências destes pesquisadores iniciantes, onde nos reunimos periodicamente para estudar, planejar e executar segmentos desta pesquisa. Procuramos elaborar um projeto que demandasse baixíssimos recursos financeiros, tendo em vista a esfera populacional que procura atingir, estudantes secundaristas, de preferência de Ensino Médio, da rede estadual de ensino, e para isso, reutilizando materiais e objetos descartados, e recursos audiovisuais disponibilizados gratuitamente e de maneira legal. Inicialmente tínhamos apenas que o tema deveria circundar Materiais condutores, semicondutores, supercondutores e isolantes. Partimos então em busca de nosso problema para essa pesquisa, indagando: “o que é mais importante a se compreender quanto a esse tema?”, “Qual sua importância social?”, “O que já sabemos sobre ele?”. Logo percebemos que nosso tema seria o ensino das propriedades elétricas dos materiais, e a partir desses questionamentos definimos que nossa indagação ou problema a ser respondido seria: Que metodologia contextualizada de ensino utilizar para o ensino das propriedades elétricas dos materiais e de suas funções sociais?

1 Vários conhecimentos pertinentes a isso são arrolados no tema 5 (Matéria e Radiciação) e unidades temáticas: 1 e 4, do PCN de Física.

2 Tradução adaptada do material elaborado pela Autogestionária de Capacitação, Costa Rica. E serviu como base teórica em: ZANOLLA, Jaime José. Pedagogia de Projetos como ferramenta metodológica na formação inicial de professores de Física. 2008. 65f. Dissertação (Mestrado em Educação). Programa de Pós-graduação em Educação, UEPG, Ponta Grossa, 2008.

Daí, objetivamos de maneira geral elaborar um projeto a ser utilizado no ensino da Física numa temática contida em eletromagnetismo.

Com o advento das pesquisas conceituais que fomos realizando, nos sentimos seguros em formular as seguintes hipóteses: experimentos científicos realizados com baixo custo podem motivar uma maior quantidade de alunos a realizá-los, envolvendo-se assim com a disciplina e a ciência; O ensino de um conhecimento que gera um objeto utilizando o próprio objeto evidencia uma aplicação clara dos conhecimentos teóricos e representa um ensino dinâmico e contextualizado. Traçamos então nossos objetivos específicos: Verificar as características dos materiais condutores e isolantes, utilizando um experimento científico, e a dos semicondutores e supercondutores utilizando recursos audiovisuais; Analisar as funções sociais dos materiais dependendo de suas características de condutividade elétrica; Desenvolver um experimento científico utilizando objetos descartados e de baixo custo e uma metodologia com recursos audiovisuais para a condutividade de materiais e objetos;

As exigências sociais, econômicas e culturais necessitam cada vez mais que nunca de uma educação que prepare os sujeitos para que sejam inseridos no seu cotidiano social, dominando conhecimentos, sendo um cidadão contemporâneo e atuante, deixando de ficar excluído, através de uma pedagogia libertadora. Qualquer prática diferente dos moldes que levaram o Brasil a uma das últimas posições no ensino de ciências, segundo o ranking do OCDE, já seria plausível, e este projeto por tratar-se de uma metodologia que busca, e que espera como resultado fomentar uma prática contextualizada e fomentadora da ciência e tecnologia, dar condições para que o aluno desenvolva e assimile conhecimentos e habilidades no intuito de formar um cidadão disposto a compreender e agir sobre sua realidade, ser financeiramente viável e requerer pouco tempo, torna-se justificado.

O texto divide-se em três partes. Uma está respeitando a estrutura do planejamento participativo fornecido pelo professor Zanolla, são apontados sistematicamente as hipóteses, as possíveis soluções, os objetivos, as atividades, indicadores de êxito, supostos e recursos. A outra trata da metodologia a se adotar, mostrando também como construir um experimento a fim de classificar um objeto utilizando-o em condutor ou isolante, uma explicação conceitual para a condutividade dos materiais e em exemplos de vídeos que podem ser utilizados em sala de aula para o ensino das aplicações sócio-tecnológicas dos materiais estudados. E por último é realizado algumas reflexões e apontadas perspectivas futuras para o presente projeto.

01. Hipóteses

Distinguir a condutividade de materiais utilizando um experimento de baixo custo pode fomentar o espírito crítico e científico dos alunos e consequentemente a entenderem melhor sua realidade;

O uso de fontes populares de comunicação e entretenimento como fonte de informação científica e em específico, das funções sociais de materiais semicondutores e supercondutores, pode facilitar a aceitação e assimilação do conteúdo pelos alunos;

Compreender o poder tecnológico de materiais supercondutores e semicondutores pode estimular os alunos a sempre estarem antenados a sua utilização em novas tecnologias, e/ou aprofundarem seus conhecimentos, ou seja, buscarem compreender e/ou agir sobre seu cotidiano.

02. Justificativa

Saber o grau de condutibilidade elétrica ou condutividade de um material é sobremodo importante para se entender por que ele é utilizado ou não em determinadas tecnologias ou equipamentos de segurança, isto desperta a curiosidade, a busca pela ciência.

Alguns problemas ambientais são explicados pela exorbitante extração de alguns materiais naturais, que por suas características elétricas mantém diversos confortos tecnológicos da sociedade. Os locais onde se encontram grandes concentrações, de silício ou titânio, por exemplo, são ricas fontes de capital primário. Este é um conhecimento que aplicado na esfera educacional, abordado no contexto do cotidiano, aliando prática com fundamentação teórica, pode motivar em muitos alunos secundaristas pelo estudo da Física.

03. Objetivos Objetivo geral:

Propor uma metodologia a ser utilizado no ensino de Física com uma temática contida em eletromagnetismo, mais especificamente sobre a condutividade ou não de materiais.

Objetivos específicos:

Verificar as características dos materiais condutores, isolantes, semicondutores e supercondutores;

Analisar as funções sociais destes materiais;

Desenvolver um experimento científico voltado para materiais condutores e isolantes;

Desenvolver um ensino da condutividade de materiais baseada no experimento e em recursos audiovisuais.

7 04. Soluções

Para solucionar nosso problema, propomos algumas soluções ou alternativas arroladas a seguir:

Colocar materiais em contato com um campo elétrico e observar suas reações e a partir daí classificar os materiais e explicar suas funções sociais;

Utilizar aparelhos que meçam a voltagem dos materiais e identificar se há corrente elétrica ou não, classificá-los e explicar suas utilidades sociais;

Ligar um componente eletrônico para verificar se há passagem de corrente elétrica por um material que permita o seu funcionamento e através de pesquisa bibliográfica entender e explicar o que ocorre;

Utilizar experimentos científicos utilizando sucatas tecnológicas que comprovem as propriedades elétricas dos materiais em questão, classificando-os como condutores ou isolantes. E utilizar vídeos e/ou outros recursos tecnológicos que mostram materiais semicondutores e supercondutores, bem como suas características e funções sociais.

Após discussões entre os integrantes responsáveis por este presente projeto, foi escolhida a última alternativa para solucionar o problema proposto e atender a justificativa empregada, tendo em vista que ela oferece baixíssimo risco de acidentes (e estes pequenos), utiliza materiais de baixo custo financeiro e de fácil acesso, além de possibilitar a interação de alunos com os materiais e a comprovação de suas propriedades de forma visível, o que facilidade a compreensão do tema proposto.

8 05. Atividades

01 – A partir do modelo de planejamento participativo fornecido pelo professor, responder as questões pertencentes ao mesmo, escolhendo um problema e em seguida as possíveis soluções;

02 – Revisar bibliograficamente por que existem diferenças de condutibilidade nos materiais;

03 – Decidir entre os integrantes do grupo a melhor solução;

04 – Escolher objetos, materiais, que sejam do cotidiano e interessante ver sua condutividade;

05 – Elaborar a primeira versão do projeto, incluindo a pesquisa de vídeos didáticos que estejam relacionados à problematização escolhida;

06 – Entregar a primeira versão do projeto;

07 – Enumerar os equipamentos ou meios que serão necessários para produzir o experimento de forma segura e durável;

08 – Reunir os equipamentos para a construção do experimento;

09 – Construir o objeto para o experimento;

10 – Reunir os materiais e objetos enumerados para se realizar o experimento;

1 – Realizar o experimento; 12 – Verificar e aperfeiçoar possíveis falhas do objeto;

13 – Elaborar a última versão do projeto, com as correções sugeridas pelo professor;

14 – Organizar designer de slides, formato da apresentação, recursos materiais para a apresentação;

15 – Simular a apresentação;

16 – Apresentar o projeto que inclui experimento científico, conceitos e vídeos didáticos.

06. Indicadores de êxito

01 – Seguir à risca o planejamento;

02 – Compreender e explicar com segurança o porquê das diferenças. Tendo escolhido boas referências, que utilize uma linguagem simples e direta para uma boa fundamentação inicial. Após isto, aprofundar os conhecimentos em referências tidas como boas e mais específicas, utilizando também a Internet;

03 – A solução responder satisfatoriamente as hipóteses;

04 – Ter representado diversos tipos de materiais, principalmente os de grande respaldo socioambiental e seja de fácil acesso a alunos secundaristas;

05 – Encontrar vídeos e experimentos que falem de supercondutores, condutores, isolantes e semicondutores, além de articular os resultados encontrados com a escrita dos mesmos;

06 – Tê-lo entregado na data prevista e atendendo a maioria dos requisitos;

07 – Ter a aprovação de especialistas que sejam necessários consultarem, ou de alguém que já realizou algo semelhante, para evitar futuros erros de manuseio, vindo a estragar algo ou desperdiçar material e tempo. Obter detalhes e dicas que facilitem a segurança e a construção;

08 – Reunir todos os objetos quantitativa e qualitativamente. Obtendo os materiais de forma mais ecológica e financeiramente viável, aproveitando sucatas tecnológicas. Tomar emprestado com antecedência às máquinas e ferramentas necessárias;

09 – Ter construído um objeto seguro e que atenda o exigido. Para isso, ter manuseado máquinas de forma segura, sem acidentes, sem queimar ou quebrar equipamentos, ocorrerem traumas, etc.;

10 – Obter boas amostras, que realmente representem os objetos escolhidos e sejam seguras;

1 – Identificar a condutividade dos materiais;

12 – Rever todo o processo caso aconteça falhas, e aperfeiçoar o experimento;

13 – Revisar o trabalho teórico e prático, fazendo as alterações indicadas pelo professor;

14 – Obter todos os recursos necessários para a apresentação, e a finalização de uma estrutura organizada de slides ou algo semelhante de dados a ser projetados;

15 – Apresentar o projeto em ½ hora, com segurança e coesão, de forma didática e eficaz;

16 – Cumprir e aperfeiçoar o realizado no item anterior e ainda responder satisfatoriamente a todas as indagações e dúvidas externadas pelos ouvintes. De maneira geral, uma excelente compreensão da turma com relação à temática e a entrega do projeto impresso.

07. Supostos

01 – Agendar um horário disponível na agenda de todos os integrantes do projeto, e em local viável, seguro e com condições de estudo (Responsáveis: Cleiton, Daiara, Josimar)

02 – Estudar os conceitos em diferentes fontes, cada integrante do grupo em referencias diferentes. (Cleiton, Daiara, Josimar);

03 – Ausente;

04 – Ausente;

05 – Organizar os dados de forma sistemática com antecedência razoável a data de entrega, agendando horário viável para reunião entre os integrantes, imprimindo o trabalho com antecedência. (Daiara);

06 – Os integrantes Cleiton e Josimar lembrarem a integrante Daiara de levar o Projeto para a faculdade, viabilizarem um transporte seguro e pontual para sua chegada a Universidade e no horário previsto para a entrega. Conferir a impressão do projeto, para evitar possíveis problemas com formatação do texto. (Cleiton, Josimar);

12 07 – Ausente;

08 – Comunicar com os proprietários das ferramentas e máquinas com antecedência. (Cleiton);

09 – Ausente;

10 – Ausente;

1 – Certificar-se de que os contatos estão corretos e que os materiais previstos para acenderem realmente acenderam. (Cleiton, Daiara, Josimar);

12 – Ausente;

13 – Atender as especificações do professor, tomar orientações com antecedência, salvar os arquivos periodicamente durante a formatação, salvá-los online. (Cleiton, Daiara);

14 – Organizar os dados em arquivos diferentes formatos de arquivos compatíveis com a maioria dos softwares de apresentação de slides. Salvar também como arquivos de imagem. (Cleiton);

15 – Verificar a segurança e funcionamento dos aparelhos e equipamentos com antecedência, se os vídeos estão corrompidos, a incompatibilidade de cabos, softwares ou hardwares. Tomar cuidados especiais quanto à saúde e transporte dos integrantes para o local no dia e horário da apresentação, para que não ocorra ausência de qualquer natureza (física ou virtual) de integrantes. (Cleiton, Daiara, Josimar)

13 08. Recursos Materiais

Exemplar do Planejamento Participativo (fornecido pelo professor), Livros e artigos diversos (Biblioteca da Universidade, internet), caixa de som amplificada e cabos de áudio e vídeo, projetor, tela de projeção (Universidade, professor Zanolla), apresentador wireless, laser (IASD do Setor Oeste).

09. Recursos Humanos

Lápis e Caneta, laptops, papéis, livros, softwares de edição de texto e de slides, softwares com deep zoom, parafusos, sucatas de eletroportáteis, furadeira, chave de fenda, chave Phillips, arruelas, fios, pilha 1.5Volts, lâmpada incandescente de 1.5 Volts, serrote, lixa para madeira, segueta, cola, MDF (Medium-density fiberboard),

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