CONCEITOS BÁSICOS DA FÍSICA DOS SEMICONDUTORES APOIADO NO USO DE SOFTWARE E EXPERIMENTO DE BAIXO CUSTO

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8436695

Luana T. R. Vieira
Igor T. Padilha

RESUMO

O presente trabalho tem como proposta inserir a Física dos Semicondutores no âmbito do Ensino Médio (EM). Sob a perspectiva educacional, introduzir temas envolvendo a Física Moderna e Contemporânea (FMC) faz com que o aluno perceba que o conteúdo estudado em sala de aula explica a tecnologia do seu computador, do celular, o sistema de alarme das residências e prédios dentre outros exemplos, que mostram a transcendência dos temas abordados na escola com a vivência dele. Seguindo essa perspectiva, o objetivo geral da pesquisa é: explorar o desenvolvimento tecnológico vinculado à Física dos Semicondutores e Eletricidade, percebendo sua aplicabilidade no mundo atual, promovendo a interação aluno-professor, a investigação, debates e trabalho em grupos, tendo como base teórica a aprendizagem significativa de David Ausubel, aperfeiçoando o conhecimento e a habilidades nas soluções de problemas. A coleta de dados e aplicação da pesquisa foi realizada em uma escola pública de Manaus – AM, localizada na Zona Norte. A aplicação do produto educacional seguiu os passos de uma sequência didática, com o tema central na Física dos Semicondutores, onde os conceitos físicos desenvolvidos são avaliados com a aplicação de questionário físico e também online na plataforma Scratch, finalizando com a montagem de um circuito elétrico. A análise de desempenho dos alunos foi feita separadamente, aula por aula, a fim de mensurar da melhor forma os resultados positivos, e ao fim da aplicação os alunos puderam perceber que a contextualização dos temas tem grande diferença no processo da aprendizagem. Os resultados obtidos de um modo geral foram satisfatórios, visto o empenho nas atividades tanto em sala de aula quanto nos laboratórios de informática e ciências e a evolução dos alunos em cada avaliação aferida, sendo observada principalmente uma melhora nas argumentações escritas dos mesmos.

Palavras – chaves: Física dos Semicondutores, Aprendizagem Significativa, Ensino Médio.

1. INTRODUÇÃO

O Ensino de Física aliando a teoria e a prática nas escolas tem sido um objeto de estudo em destaque, isso porque ele não pode mais estar alienado à sala de aula, longe da realidade do aluno. Fica cada vez mais evidente que o ensino da Física Clássica aliada à Contemporânea no EM se faz necessário, porém de forma diferenciada, com intenção de despertar o interesse na física como uma ciência ainda a ser bastante explorada, sempre em construção e sujeita a mudanças, juntamente com a própria vivência do aluno. Dessa forma, ele é visto como um ser que possui conhecimentos prévios, toda uma vida de aprendizado que não será desprezada, e sim remodelada.

Este artigo tem como proposta inserir a Física dos Semicondutores aliado à experimentação de baixo custo e uso de novas tecnologias, como a simulação no programa de livre acesso Scratch, baseado na teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel de modo a usar os conhecimentos prévios do aluno, reconstruindo e adaptando aos novos conceitos.

Visando o aproveitamento da pesquisa, as ferramentas de coleta de dados utilizadas foram gravações em áudio, fotografias, questionários avaliativos além da sondagem inicial. Em tese, a pesquisa está organizada em cinco seções, mais a introdução e as considerações finais.

2. FÍSICA DOS SEMICONDUTORES E O SCRATCH

No âmbito educacional, a Física apresenta uma série de desafios que podem ser esquecidos devido a sua complexidade. O ensino acaba se fundamentando em aspectos teóricos, basta abrir um livro da área para ensino médio que se encontra um coletivo de conceitos e em seguida várias equações matemáticas relacionadas a eles, levando involuntariamente o aluno a fazer o julgamento errôneo de que Física e Matemática devem ser a mesma coisa. Isso ocorre porque segundo Grasselli e Gardelli (2014) os livros didáticos usados nas escolas, se concentram somente em conceitos matemáticos e exercícios de fixação.

A Física Clássica bem como a Contemporânea, é composta por temáticas que podem se apresentar de formar distintas, mas alguns livros didáticos já trazem uma abordagem de maneira que é possível perceber a interseção entre os temas, a junção entre a física daquilo que é palpável e aquilo que é muito pequeno.

Nas próximas seções, será apresentado um pouco da história e a Física dos Semicondutores no EM; e o referencial teórico da Aprendizagem Significativa como base da metodologia usada na inserção, respectivamente.

2.1 BREVE HISTÓRICO DOS SEMICONDUTORES

A partir de meados do século XX, avanços relacionados à tecnologia eletrônica têm experimentado um crescimento surpreendente. O progresso dos semicondutores permitiu reduzir aparelhos de tal forma que novos foram criados, aliados a vários melhoramentos. As origens dessa tecnologia também podem ser vinculadas aos gregos que foram os primeiros a observar a interação entre o âmbar e alguns pedaços de folhas.

Cientistas no mundo todo estavam à procura de um dispositivo eletrônico que pudesse substituir relés e válvulas, naquele momento se estudava todos os tipos de materiais, cada um deles era submetido a diversos testes, até que se chegou à conclusão de que alguns materiais não se comportavam como condutores nem como isolantes, ora conduziam corrente, ora bloqueavam a passagem dela, assim foi descoberto o semicondutor.

Os semicondutores podem ser divididos em duas classificações, intrínsecos, que são os obtidos diretamente da natureza, com suas propriedades naturais preservadas e os extrínsecos, que são os semicondutores retirados da natureza (intrínseco) e neles é introduzida uma impureza (processo chamado de dopagem) para adequar o material de acordo com a necessidade, (LOPES, 2005).

2.2 ESTADO DA ARTE DA FÍSICA DOS SEMICONDUTORES NO ENSINO MÉDIO

A Física dos Semicondutores é um tema que apresenta inúmeras aplicações no cotidiano dos alunos fazendo com que haja necessidade da atualização do currículo de Física no EM. Segundo Carmona (2008), o ideal é que a necessidade de mudança surja da inquietude profissional do docente levando em conta as possibilidades reais de seu contexto, pois após alguns anos percebe-se a necessidade de introduzir a Física dos Semicondutores em sala de aula.

Alves (2013) afirma que o professor esbarra em algumas dificuldades, em especial a formação continuada e até mesmo a inicial, pois alguns professores de escolas públicas que lecionam determinadas disciplinas são oriundos de outras áreas. A desatualização do currículo e o ensino tradicional dificultam a aquisição do conhecimento do aluno, que, por conseguinte acaba desmotivado a respeito da disciplina de Física.

A escola deve priorizar uma formação pela qual o indivíduo possa conhecer e interagir com os fenômenos que o rodeia. O ensino da física deve possibilitar formas de como perceber e lidar com fenômenos naturais e tecnológicos desde a sua realidade imediatamente fora da sala de aula, até a compreensão daquilo que está muito distante, a partir de princípios, leis e modelos construídos.

A abordagem da Física Clássica no EM não contempla tudo o que é necessário para a compreensão daquilo que abrange o dia a dia do aluno, sendo que justamente os avanços tecnológicos são consequência do desenvolvimento científico da Física Moderna e Contemporânea (FMC). Segundo Terrazan, (1994), inserir tal contexto na educação básica ganhou força e passou a ser objeto de pesquisa a partir de meados de 1980, quando a preocupação com o currículo defasado da Física se tornou evidente.

Além disso, de acordo com Brasil, (2006) nota-se também que os PCN+ estimulam a abordagem do tema e as habilidades que devem ser desenvolvidas com os alunos no âmbito da informática:

identificar a presença de componentes eletrônicos, como semicondutores, e suas propriedades nos equipamentos contemporâneos;

identificar elementos básicos da microeletrônica para compreender o processamento de informação: processadores, microcomputadores etc.),redes de informática e sistemas de automação;

acompanhar e avaliar o impacto social e econômico da automação e informatização na vida contemporânea.”

Conforme Osterman e Cavalcanti, (2001) a FMC por ser instigante, traz assuntos que os jovens lêem em revistas de divulgação em jornais ou na internet, podendo contribuir para minimizar algum dos problemas citados acima.

De acordo com D’Agostin et al, (2007), derivado do trabalho de Osterman e Moreira, (2000) há um levantamento dos artigos que tratam da FMC que foram publicados até o ano 2000, concluindo que existem muitas propostas de inserção dos conteúdos de FMC, mas que pouco delas chega ao EM e que na graduação isso não é muito diferente, é importante dar subsídio aos professores para que possam trabalhar de forma significativa esses conceitos.

O uso de experimentos para o ensino é fundamentado no interacionismo, ou seja, o aluno tem contato com o conhecimento que adquiriu em sala e associa à sua realidade, o que estimula a construção de hipótese e a tomada de decisões, priorizando as atividades de ensaio e erro, segundo Masetto, (1997) “a aprendizagem só se realiza quando o aluno elabora seu conhecimento, conhecer um objeto é agir sobre ele e transformá-lo”.

2.3 USO DO SCRATCH COMO FERRAMENTA DE APRENDIZADO

A atividade computacional está presente em praticamente todos os campos da nossa vida, exigindo ensinar desde o nível básico alguns conceitos, mesmo que simples, de computação. Neste cenário, para facilitar o aprendizado dos alunos propõe-se o uso de ferramentas alternativas, dentre elas simulações computacionais como o Scratch, onde Maloney et al, (2004) e Brennan, (2012), afirmam que um ambiente de programação visual possibilita a exploração de diversos conceitos, práticas e perspectivas computacionais de maneira criativa.

O Scratch possibilita que as crianças elaborem animações, histórias interativas ou jogos, tornando fácil a combinação de gráficos, imagens, fotos, música e som. Ele foi desenvolvido pelo Lifelong Kindergarten Group no MIT Media Lab e hoje possui vários dialetos, alguns distribuídos como software gratuito, ou seja, qualquer pessoa pode ter acesso ao programa de computador sem necessitar pagar por licenças ou royalties^[1] (http://scratch.mit.edu) e outros como software livre, onde qualquer programa gerado no Scratch pode ser copiado, modificado e redistribuído pelos usuário de forma gratuita (http://snap.berkeley.edu). (WANGENHEIM et al, 2014).

Segundo Scaico et al, (2013); Mata et al, (2013); Pazinato e Teixeira, (2013), várias pesquisas apontam o uso do Scratch contribuindo de forma positiva nas escolas, de modo que ao criar programas de software, crianças aprendem a pensar criativamente, a trabalhar

de forma colaborativa e pensar de forma sistemática na solução de problemas, e a grande maioria dessas experiências são realizadas no contexto do EM, ou nos anos finais do Ensino Fundamental.

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

3.1 APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DE DAVID AUSUBEL

Segundo Ausubel et al, trad, (1980), a aprendizagem diz respeito a assimilação de significados, que são concebidos como o conteúdo que emerge quando o material potencialmente significativo é incorporado a uma estrutura cognitiva, de forma substantiva e não arbitrária. Esta é uma teoria de aprendizagem orientada à explicação da aprendizagem organizada de conhecimentos caracterizada no contexto escolar, que de acordo com Ausubel et al, trad, (1980) o material é o conhecimento ou conceito em si que o aluno vai adquirir.

A teoria afirma que é necessária uma disposição por parte do aluno em relacionar o material aprendido de modo substantivo e não arbitrário, isto é, substantivo no sentido de inserir um novo conhecimento, novas ideias, e não arbitrário como relacionar o conhecimento não com qualquer aspecto da estrutura cognitiva, mas sim com conhecimentos especificamente relevantes, que Ausubel chama de subsunçores, (MOREIRA, 2011).

Ainda segundo Moreira, (2011) o conhecimento prévio serve de matriz ideacional e organizacional para a incorporação, compreensão e fixação de novos conhecimentos quando estes “se ancoram” em conhecimentos especificamente relevantes, os subsunçores, preexistentes na estrutura cognitiva. Novas ideias, conceitos, proposições, podem ser aprendidos significativamente bem como retidos na medida em que outras ideias, conceitos, proposições, especificamente relevantes e inclusivos estejam adequadamente claros e disponíveis na estrutura cognitiva do sujeito e funcionem como pontos de ancoragem aos primeiros.

Com respeito à natureza, o material a ser aprendido, deve fazer algum sentido lógico para o aluno, podendo fazer algum tipo de ligação com os subsunçores. Tem-se aqui a residência da significação lógica de um material de aprendizagem, onde materiais arbitrários como sílabas sem sentido, por exemplo, não possuem (NETO, 2006).

Na relação entre o material aprendido de modo substantivo e não arbitrário, que o conhecimento prévio se modifica adquirindo novos significados, isto é, nesta perspectiva de Ausubel, o conhecimento prévio que nada mais é que a estrutura cognitiva do aprendiz, elemento crucial para a aprendizagem significativa.

4. METODOLOGIA DA PESQUISA

4.1 VISÃO GERAL E NATUREZA DA PESQUISA

O trabalho consiste em apresentar uma sequência didática que contemple os tópicos de eletromagnetismo abordados no EM, seguido da inserção de conteúdos da FMC como a Física dos Semicondutores e o Efeito Fotoelétrico. O desenvolvimento da sequência ocorreu no período de 24 de maio a 10 de julho de 2018, em uma turma de terceiro ano do Ensino Médio de escola estadual em Manaus, Amazonas.

Certamente, especificidades não podem ser traduzidas unicamente em números de modo que a abordagem qualitativa é descrita de acordo com o que não pode ser mensurável visto que o indivíduo e a realidade são intrínsecos. Sob essa perspectiva, a natureza da pesquisa é qualitativa, pelo fato de não se preocupar com representatividade numérica, mas, sim com o aprofundamento da compreensão de um grupo social, organização, etc (GERHARDT e SILVEIRA, 2009, p. 31), assim, “o pesquisador não deve fazer julgamentos nem permitir que seus preconceitos e crenças contaminem a pesquisa” (GOLDENBERG, 2011, p. 4).

Na pesquisa qualitativa, não há verdades científicas absolutas, pois todo conhecimento científico é provisório e dependente do contexto histórico, no qual os fenômenos são observados e interpretados (ENGEL, 2000). Em vista disso, os professores, como parte essencial da prática educacional, têm a oportunidade de transformar suas salas de aula em ambientes de investigação.

4.2 CONTEXTO DA PESQUISA E PROCEDIMENTO DE COLETA DE DADOS

A presente pesquisa foi realizada em uma escola pública localizada na zona norte de Manaus, Amazonas, com uma turma de 52 alunos matriculados do terceiro ano do EM regular, turno vespertino. O turno inicia às 13h e termina às 17h30min, cada tempo de aula tem 50min de duração, a disciplina de Física contém três tempos semanais, sendo que na respectiva turma analisada, um dia da semana tinha dois tempos seguidos e no outro dia apenas um tempo.

Apesar de ser utilizada uma turma para os fins da pesquisa, essa foi em alguns momentos dividida em duas partes, o que caracteriza o trabalho com duas turmas de aproximadamente 25 alunos que representa uma quantidade conveniente em uma sala de aula.

Para a coleta de dados, dispôs-se das aulas de Física em que os alunos assistiam às aulas teóricas e em dado momento, faziam duplas, trios ou equipes para realizar as atividades propostas a fim de que nas últimas aulas os alunos fossem capazes de montar um circuito ligando uma lâmpada com LDR e identificar os processos físicos envolvidos.

Nas atividades os alunos deveriam discutir, responder exercícios propostos sobre o tema da aula e questionários avaliativos assim que fechasse uma seção, seja ele físico (em folhas de papel) ou online. Outra forma para obter registros eram as gravações em áudios e fotos das atividades. Assim, foi possível recolher informações para análises futuras de modo preciso com a observação dos fatos concretos, relatos, experiências pessoais e comentários, caracterizando um diário de campo, e de acordo com (LIMA, et al, 2007, p.97),

Enquanto forma de documentação profissional articulada ao aprofundamento teórico, o diário de campo, quando utilizado em um processo constante, pode contribuir para evidenciar as categorias emergentes do trabalho profissional, permitindo a realização de análises mais aprofundadas.

Contudo, a observação também foi uma fonte de coleta de dados.

4.3 SOBRE A SEQUÊNCIA DIDÁTICA

A sequência didática se encaixa no contexto educacional visando auxiliar o profissional da educação garantindo que os conteúdos previstos para aquele período de tempo sejam de fato ministrados e com a garantia, ou pelo menos o mais próximo possível, do aprendizado do aluno. Zabala, (1998), descreve a unidade didática ou unidade de intervenção pedagógica como uma junção de atividades que devidamente organizada visa atingir certos alvos educacionais. De acordo com Zabala, (1998, p. 18) a sequência didática é o

“conjunto de atividades ordenadas, estruturadas e articuladas para a realização de certos objetivos educacionais que têm um princípio e um fim conhecidos tanto pelo professor como pelos alunos”.

Os autores Carvalho e Perez, (2001, p. 114), consideram que a sequência didática deve ser cuidadosa, de forma que os professores saibam construir atividades inovadoras que levem seus alunos a evoluírem nas suas habilidades, conceitos e atitudes e os professores devem saber dirigir os trabalhos para que os alunos de fato alcancem estes objetivos.

Segundo a teoria ausubeliana, para o aprendizado do aluno considera-se o conhecimento prévio dele, os subsunçores, e nesse aspecto, boa parte da tecnologia que rodeia o aluno pode influenciar diretamente na compreensão científica do mundo em que vive. É possível que um aluno do EM nunca tivesse contato com estudos e teorias da mecânica quântica, mas com certeza ele sabe que para digitar uma simples mensagem de texto no celular ele precisa tocar a tela do aparelho e dessa forma está usando de um benefício da mecânica quântica, que sequer conhece.

Conteúdos mais elaborados podem ser apresentados a um aluno do EM e utilizando exemplos do dia a dia, o conhecimento prévio, se equivocado ou incompleto pode ser remodelado. Segundo (VILLAR et al, 1998), afirmam que está cada vez mais evidente que o sistema nervoso muda constantemente e que seu estado normal não é estático, ao contrário, é dinâmico e de mudanças constantes, seja pela contínua aprendizagem, como também pelo fato evidente de seu crescimento e evolução natural.

A respectiva sequência tem como objetivo explorar alguns conceitos básicos referentes a Física dos semicondutores nas aulas de Física do 3ª ano do EM e a aplicação ocorreu após o conteúdo de potencial elétrico ser ministrado em classe, sendo estruturada em quatro seções com 14 aulas ao todo. O esquema representado pela “Tabela 1” abaixo traz um resumo das atividades que foram realizadas

Tabela 1-Resumo das atividades na sequência didática.

CONCEITOS BÁSICOS DA FÍSICA DOS SEMICONDUTORES APOIADO NO USO DE SOFTWARE E EXPERIMENTO DE BAIXO CUSTO.
SEÇÃO I: CONCEITOS INICIAIS
TEMPO PREVISTO: 4 AULAS DE 50 MIN.
AULA	TÍTULO	ENCADEAMENTO DA APLICAÇÃO
1	Sondagem da Turma.	Debate inicial seguida da formação de duplas para a aplicação da sondagem da turma.
2	Corrente elétrica e condutividade em metais.	Debate inicial, em seguida apresentar os conceitos de corrente elétrica e por fim, promover um debate final.
3	1ª lei de ohm – resistores.	Apresentar o conceito de resistência e a 1ª Lei de Ohm, utilizando, preferencialmente, o resistor de carvão em sala, e logo após o Vídeo 1: Lei de ohm.
4	2ª lei de ohm – resistores e capacitores.	Apresentar o conceito de resistividade e a 2ª Lei de Ohm, o conceito de capacitores em linhas gerais e realizar a atividade avaliativa disponível no Anexo 2, referente ao tema da SEÇÃO I.
SEÇÃO II: CONHECENDO OS ELEMENTOS DO CIRCUITO E DIFERENCIANDO SEUS PROCESSOS FÍSICOS.
TEMPO PREVISTO: 5 AULAS DE 50 MIN
AULA	TÍTULO	ENCADEAMENTO DA APLICAÇÃO
5	Física dos Semicondutores	Debate inicial de introdução ao conteúdo, desenvolver o conceito de semicondutores e finalmente apresentar a teoria de bandas de energia.
6	Junção p-n	Iniciar com a Junção p-n usando o VÍDEO 2: semicondutores no ensino médio, finalizar com o VÍDEO 3: modelo atomico- teoria de bandas. Enfatizar a importância e aplicação no cotidiano. Para aprofundamento de conteúdo recomenda-se o VÍDEO 4: Microeletrônica – Aula 01- Física dos semicondutores.

7	Transistor e ldr	Apresentar contexto histórico apoiado à utilidade no cotidiano, em seguida exibir o VÍDEO 5:para quê serve 06: transístores – parte 1, por fim o debate mediado.
8	Protoboard e lâmpada incandescente halógena	Apresentar os respectivos componentes eletrônicos e os processos físicos associando a aplicações no dia a dia.
9	O relé	Apresentar os processos físicos associando a aplicações no dia a dia. Logo após, aplicar o questionário 1, Anexo 3.
	SEÇÃO III:O EFEITO FOTOELÉTRICO
	TEMPO PREVISTO: 2 AULAS DE 50 MIN
AULA	TÍTULO	ENCADEAMENTO DA APLICAÇÃO
10	O efeito fotoelétrico	Iniciar exibindo o VÍDEO 6: efeito fotoelétrico, logo depois aplicar o conteúdo efeito fotoelétrico.
11	O efeito fotoelétricoScratch	Aplicar o questionário avaliativo disponível no Link 2, mas antes deve ser instalado o programa Scratch nos computadores do Laboratório de informática ou computador do professor através do Link 1. Seguem os links para downloads necessários à aula: LINK 1 PARA DOWNLOAD O PROGRAMA SCRATCH: http://www.scratchbrasil.net.br/index.php/sobre -o scratch.html . LINK 2 PARA DOWNLOAD DA SIMULAÇÃO: https://scratch.mit.edu/projects/185753654/.
	SEÇÃO IV:O CIRCUITO
	TEMPO PREVISTO: 3 AULAS DE 50 MIN
AULA	TÍTULO	ENCADEAMENTO DA APLICAÇÃO
112	O circuito	Explanar o conceito de circuito elétrico aliando ao dia a dia, abordando os efeitos produzidos pela corrente elétrica no circuito, finalizando com o debate mediado.
113	Ligando uma lâmpada com ldr	Realizar o experimento: ligando uma lâmpada com ldr, no laboratório de ciências ou sala de aula. Guia disponível no anexo 4. Escrever o relato da execução do experimento.
114	Avaliação final	Debate mediado relembrando os principais conceitos desenvolvidos no produto e finalizar com a aplicação do questionário 2, Anexo 6.

5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Esta seção consiste na apresentação e discussão dos resultados obtidos em sala de aula com a aplicação da sequência didática, onde as 14 aulas propostas serão resumidas, expostos os relatos das principais colocações e evoluções dos alunos durante a intervenção. A turma contém 52 alunos, mas pela ausência de alguns, certas atividades em grupos com quantidades específicas de alunos precisaram ser readaptadas para a condição do momento.

5.1 SEÇÃO I: CONCEITOS INICIAIS

Na aula 1: Sondagem da turma, a atividade introdutória objetivou a averiguação. Para Ausubel, o conhecimento prévio representa a estrutura cognitiva do aprendiz, onde nessa atividade pretende-se conhecer. Foi aplicado um pré-teste com 43 alunos presentes, sendo 20 duplas e um trio, cuja intenção foi de identificar o que os alunos conheciam sobre resistividade, condutores, isolantes e até mesmo se tinham algum conhecimento sobre semicondutores. Foi orientado que os alunos se reunissem, e que evitassem o uso de livros, celular e conversas com integrantes de outras duplas. Foram colocadas as seguintes perguntas:

O que você acredita ser resistividade elétrica?
Com suas palavras conceitue: Condutores, isolante e semicondutores.

Apesar de o assunto ainda não ter sido ministrado, os alunos eram encorajados a responder segundo o respectivo entendimento, sem a preocupação de estar errado ou não. A maioria dos alunos respondeu às perguntas do pré-teste. Os alunos estarão identificados por duplas e com os seguintes códigos dos alunos na forma: AN, onde A é a abreviatura da palavra aluno e N é o respectivo número escolhido de forma aleatória.

Sobre a pergunta número 1 nenhuma resposta está correta, o que pode ser esperado devido à atividade servir para a verificação inicial, mas dentre as respostas selecionadas vamos expor como exemplo uma das respostas mais próximas do correto e outra equivocada, respectivamente.

A21 e A48: “É uma propriedade com matéria com a facilidade de transportar a eletricidade e outras não”.

A50 e A38: “É um grupo de resistência elétrica que podem limitar ou reduzir os impulsos de um corpo.”

Dentre essas e outras respostas, percebe-se que os alunos ainda não têm uma ideia formada do que seja resistividade, visto que este não é um termo comum do dia a dia. Tem-se que a resposta mais próxima do conceito é a dupla A21 e A48, apesar de ainda não ser a totalmente correta, ao citar a “propriedade com a matéria” os alunos entendem que a resistividade tem a ver com as características do material, e ao falar sobre o

“transporte de corrente” a dupla expressa a ideia de máxima velocidade, pois quando a velocidade é nula, a densidade de corrente J também é nula.

A segunda pergunta requisitava que os alunos conceituassem com as próprias palavras o que são: condutores (C), isolantes (I) e semicondutores (S), respectivamente. A dupla que mais se aproximou das definições de forma aceitável sobre condutores e isolantes, foi A49 e A36, tendo em vista o conhecimento prévio deles:

A49 e A36: “(C): Que conduz eletricidade, por exemplo, água. (I): Um material que impede da eletricidade ultrapassar. (S): É a segunda opção de condutor!.”

A dupla apresentou uma ideia simples e com exemplo prático. Sobre os semicondutores a maioria da turma apresentou respostas em branco, situação esperada, visto que não é um termo corriqueiro do cotidiano. A turma ainda não havia estudado este tópico, e fazendo uma análise geral da turma, observa-se a falta de conhecimento quando se fala de resistividade elétrica e semicondutores.

Ao final da aula, após o compartilhamento de algumas ideias, a turma formulou em conjunto um conceito físico para condutores e isolantes, onde a professora escrevia no quadro as palavras dos alunos. Para o conceito de condutores os alunos chegaram em:

“É o material onde as cargas elétricas podem se movimentar relativamente livres”. e para isolantes: “Materiais em que a movimentação dos elétrons é dificultada, pois estão fortemente ligados”.

Na aula 2: Corrente elétrica e condutividade em metais,seguindo o gatilho da aula 1, a pesquisadora iniciou relembrando os tópicos abordados no pré-teste em forma de debate. A partir disso, foi explicado sobre o conceito de corrente elétrica, neste momento foi indagado aos alunos o que sabiam sobre isso, houve a participação de alguns alunos e em seguida o desenvolvimento do tema abordando o conceito físico e os tipos de corrente, como a contínua e alternada, além de apresentar uma forma matemática de calcular corrente^[2].

A aula finalizou com um debate avaliativo e comentando que não existem condutores ou isolantes perfeitos, onde até mesmo um isolante em determinadas situações pode virar um condutor, e percebeu-se que os alunos conseguiram em sua maioria compreender o que é corrente e seus tipos.

Na aula 3: 1ª lei de ohm – resistores, o conceito de resistência e a 1ª lei de ohm juntamente com seus gráficos para resistores ôhmicos e não ôhmicos foram abordados, até o momento em que foi citado o resistor de carvão. Neste dia, a professora levou um exemplar de um resistor da ordem de 10k ohm e um ldr de 10 mm, para que os alunos pudessem visualizar e manipular os diferentes tipos de resistores.

Logo após as explicações, foi realizado um exemplo do cálculo da resistência de um resistor de carvão³ onde foi colocada na apresentação em Power Point uma tabela de resistores com as respectivas indicações por cores. Ao final da aula, foi exibido o vídeo 1 para fins de revisão:

RECURSOS DIDÁTICOS

• VÍDEO 1: Lei de ohm – (Duração 5:08s). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=rO0nEKZXcws

e os alunos, não fizeram perguntas, sobre o vídeo.

A aula 4: 2ª lei de ohm – resistores e capacitores, inicia com uma breve revisão dos temas das aulas anteriores através de um debate perguntando dos alunos o que são condutores, isolantes e alguns alunos conseguiram apresentar suas ideias de forma organizada. Ao introduzir o conceito de resistividade, a pesquisadora questiona os alunos se já ouviram falar sobre o termo, e a resposta deles é negativa, como esperado, a pesquisadora precisou relembrar que o ldr (Figura 1), visto na aula anterior, é um tipo de resistor também, neste caso, um fotoresistor, que varia a resistência conforme a luz que incide sobre ele.

Figura 1. Ldr. Fonte: BlogFazedores

Em seguida foi comentado brevemente sobre os capacitores. A intenção do trabalho não era abrir mão dos conteúdos normais do ano, mas que eles pudessem manter o foco no estudo da Física dos Semicondutores. Por isso, este tópico foi ministrado sem a preocupação com particularidades.

Ao final da aula foi aplicada uma atividade avaliativa em duplas referente aos temas da seção I^[3]. Parte significativa da turma conseguiu responder às perguntas, algumas duplas, não responderam por afirmarem não ter conseguido. Uma das perguntas solicitava a análise do gráfico e responder se tratava de um resistor ôhmico ou não, grande parte conseguiu responder que de fato era ôhmico. Os alunos fecharam a seção com um bom embasamento teórico para a compreensão da Física dos Semicondutores que será o tema principal da próxima aula.

5.1 SEÇÃO I: CONHECENDO OS ELEMENTOS DO CIRCUITO E DIFERENCIANDO SEUS PROCESSOS FÍSICOS

A aula 5: Física dos semicondutores, inicia com um debate questionando os alunos se eles sabem o que são os semicondutores, lembrando que essa pergunta já havia sido feita no pré-teste, e no decorrer da aula foi abordado sobre os tipos de semicondutores, além do processo de dopagem, onde os alunos foram indagados se teriam alguma ideia do que se tratava.

Alguns compararam com as condições que um ser humano fica ao ingerir substâncias entorpecentes e lhes foi explicado que se trata de adicionar uma impureza no material semicondutor intrínseco (aquele que vem da natureza) com a finalidade de adequar as características elétricas do material de acordo com a necessidade.

Sobre as bandas de energia, também assunto dessa aula, os alunos demonstraram ainda não ter conhecimento sobre o tema, mas foi lhes mostrado através do data-show exemplos gráficos como representação das bandas de energia (Figura 2), explicações sobre os Gap’s de energia, onde a maioria não tinha ouvido falar, a maioria deles demonstravam bastante interesse e durante o questionamento sobre o porquê dos espaçamentos entre uma banda e outra, foi necessário reformular a pergunta para que ficasse mais compreensível aos alunos, situação que pode acontecer mesmo em uma aula planejada, onde o professor deve avaliar a sua turma a fim de obter os melhores resultados de aprendizado possíveis.

Figura 2. Gap’s de energia. Fonte: QuimLab.

A aula 6: Junção P-N, despertou curiosidade dos alunos, principalmente por apresentar aplicações mais evidentes em situações do cotidiano. No decorrer da aula, a aluna A30 perguntou:

“quanto mais recebe, mais buraco fica?”

A aluna não foi clara em sua pergunta, mas pelo contexto da explicação, entende-se que a dúvida na verdade era: quanto mais um átomo recebe elétrons, mais buracos o átomo doador obtém? E a explicação dada a aluna foi dada usando uma linguagem mais próxima da científica e com o recurso do vídeo 3, link a seguir, utilizado nessa aula ficou mais clara a explicação.

RECURSOS DIDÁTICOS

• VÍDEO 3: MODELO ATOMICO- TEORIA DE BANDAS – (Duração: 2:53s). Disponível em:https://www.youtube.com/watch?v=MQ_4VV1APrE

Na aula 7: Transistores e LDR, foi apresentado um contexto histórico desses elementos que compõem o circuito que eles iriam montar ao final da sequência, sempre apresentando como eles estão presentes do cotidiano, uma das prioridades do trabalho. Os alunos foram bastante participativos, dando sua contribuição no conteúdo da aula, ao final foi apresentado o vídeo 5 para complementação do assunto.

RECURSOS DIDÁTICOS

• VÍDEO 5:PARA QUÊ SERVE 06: TRANSÍSTORES – PARTE 1 – (Duração: 08:46s). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=hQc5W_HtOJg

A aula 8: Protoboard e lâmpada Incandescente halógena, é uma aula muito simples em comparação com as demais, visto que ela tem o objetivo de apresentar aos alunos o funcionamento de uma placa protoboard e a lâmpada incandescente. Foi abordado um breve histórico de cada um e sobre procedimentos de segurança que devem ser adotados no laboratório, não somente pelo fato da fragilidade dos equipamentos que eles iriam lidar mas também pelos riscos reais de choque.

Na aula 9: o relé, tem como objetivo específico apresentar as principais características do funcionamento de um relé, dentre eles as classificações e principalmente as configurações de contatos, pois através desse entendimento que será possível identificar no circuito quando a corrente está ou não passando no circuito.

Foi repassado o questionário 1^[4] como avaliação de encerramento da seção II. O questionário contém nove perguntas referentes aos temas abordados nas seções I e II, foi aplicado com 40 alunos presentes e foram formadas 20 duplas. Para os questionários, serão analisadas as respostas das duplas fazendo um comparativo com o pré-teste aplicado na aula 1; as perguntas 1, 5 e 7, são essencialmente, as mesmas do pré-teste, dessa forma, será possível estabelecer uma comparação entre as respostas.

Segue as perguntas do questionário 1, abaixo:

O que é resistividade elétrica?
O que é a resistência de um condutor?
Caracterize os materiais não-ôhmicos.
A resistência do condutor é inversamente proporcional à seção transversal A do condutor. Essa afirmação é verdadeira ou falsa? Justifique sua resposta.
Com suas palavras, conceitue condutores e isolantes.
Explique a função do resistor no circuito.
Conceitue um semicondutor. Diferencie um semicondutor intrínseco de um extrínseco.
Explique a função do transistor no circuito. Dê exemplos de equipamentos do nosso dia a dia onde tem-se a presença de transistores.
Explique a principal vantagem do uso de uma protoboard na montagem de circuitos elétricos.

Relembrando as perguntas do pré-teste:

Pergunta 1: O que você acredita ser elétrica?

Pergunta 2: Com suas palavras conceitue: condutor, isolante e semicondutor.

Houve algumas dificuldades compreensão da letra dos alunos, em algumas duplas percebeu-se um declínio na argumentação física dos conceitos e desinteresse em participar da atividade. Na docência encontra-se por diversas vezes alunos dessa forma, atrair a atenção desse tipo de aluno é um dos maiores desafios para os professores.

Mas também, algumas duplas apresentaram evolução na capacidade de argumentação, apresentando indícios da significação do aprendizado dos temas abordados em sala, justificada pela teoria da aprendizagem significativa visto que boa parte dos exemplos citados durante as aulas teóricas são do dia a dia do próprio aluno. Relembrando as palavras de (AUSUBEL, 2003):

“conjunto de atividades ordenadas, estruturadas e articuladas para a realização de certos objetivos educacionais que têm um princípio e um fim conhecidos tanto pelo professor como pelos alunos”.

De modo geral, o desempenho dos alunos foi satisfatório, 80% acertaram mais da metade das perguntas, representando um sucesso relevante no fechamento destas duas seções iniciais que são a base para as ações futuras.

A figura 3 expõe de forma comparativa os desempenhos individuais de todas as duplas que fizeram o pré-teste, conforme os seguintes critérios:

Evoluiu: a dupla melhorou os argumentos a respeito dos conceitos físicos apresentados, em relação ao pré-teste;
Não evoluiu: a argumentação física da dupla é semelhante ao apresentado no pré-teste;
Involuiu: a qualidade da argumentação física da dupla diminuiu em relação à apresentada no pré-teste.

Figura 3. Gráfico comparativo entre as respostas do pré-teste e o questionário 1. Fonte: Autoria própria

A vertical do gráfico acima traz o total de duplas que realizaram o questionário e na horizontal e dentro das colunas o número de duplas que atendem a cada uma das classes:

Evoluiu, Involuiu, Não evoluiu. Através da observação do gráfico, é visível a evolução da maior parte dos alunos que compõem a turma pesquisada, sendo possível inferir uma resposta positiva da intervenção feita até o momento.

5.1 SEÇÃO III: O EFEITO FOTOELÉTRICO

Esta seção, composta pelas aulas 10 e 11, abordará o desenvolvimento do tema efeito fotoelétrico. Na aula 10: O efeito fotoelétrico, iniciou com um vídeo sobre o tema, seguida da aula expositiva baseada nesse vídeo que mais se aproximou de um bate-papo onde os alunos complementavam com exemplos do dia a dia: “professora, a porta automática do shopping veio a partir do efeito fotoelétrico?”, “o relé fotoelétrico também entra nisso?”, e os alunos demonstravam interesse sobre o tema.

As previsões clássicas, foi o ponto que mais intrigou aos alunos, algo esperado, pois com o pensamento que prevalecia na época, era complicado aceitar algo revolucionando tudo aquilo que já estava muito bem firmado e comprovado. Foi necessário explicar que, assim como na vida das pessoas, a rotina traz segurança, e ao mesmo tempo provoca um estado de comodismo e embarga a vontade de mudança. O que a nova teoria propôs não foi algo fácil, se de fato o que Einstein estava argumentando fosse verdadeiro, uma nova era estaria por vir, o que hoje se tem com facilidade, é fruto de muito tempo de estudo e dedicação.

Isso pode ser resultado do fato de este ponto ter sido comentado em outros momentos da sequência que serviriam de conhecimento prévio, agindo como âncora para aquisição de novos conceitos e o mais importante, conceitos que têm significado para eles.

Na aula 11: O efeito fotoelétrico-Scratch, o objetivo foi avaliar através de um programa disponível na plataforma de livre acesso, o Scratch, ao aprendizado do conteúdo e posteriormente fazer uma análise dos resultados obtidos.

Os recursos didáticos utilizados são apresentados a seguir:

RECURSOS DIDÁTICOS
LINK 1 PARA DOWNLOAD O PROGRAMA SCRATCH: http://www.scratchbrasil.net.br/index.php/sobre -o-scratch.html . LINK 2 PARA DOWNLOAD DA SIMULAÇÃO: https://scratch.mit.edu/projects/185753654/.
•	Laboratório de informática ou computador, ou Questionário do Scratch (Anexo 5).

A aplicação do questionário avaliativo na plataforma livre do Scratch (link para download acima) deu-se com 28 alunos presentes formando 14 duplas, no mesmo dia da aula expositiva. Devido a turma ser numerosa, foi necessário dividi-la em dois grandes grupos e subdividi-la em duplas, para que em cada computador no laboratório de informática tivesse no máximo duas pessoas. O grupo que ficou em sala aguardando sua vez de fazer o teste realizou o exercício de forma individual, disponível no anexo 4^[5] do produto.

Nota-se que alguns alunos assimilaram de maneira satisfatória o conceito, o aluno 20 citou um resultado da previsão clássica derrubada pela teoria quântica, ou seja, a emissão de elétrons independe da intensidade da luz,

A20: “Ele consiste na liberação de elétrons pela superfície do metal. A ocorrência da emissão de elétrons não depende da intensidade da luz incidente, sim de alcançar a frequência própria.”

As demais respostas apresentam-se incompletas ou com predominância de termos informais, como por exemplo a resposta do aluno A13,

A13: “É uma placa que recebe luz e se essa luz tiver a capacidade de tirar elétrons, temos o efeito fotoelétrico.”

O aluno A21 não apresenta coesão na resposta,

A20: “Efeito fotoelétrico obtém feixe de luz monocromático, podendo haver a emissão a corrente é proporcional à intensidade da luz.”

Abaixo, o link utilizado para a aplicação do teste avaliativo

RECURSOS DIDÁTICOS

LINK 2 PARA DOWNLOAD DA SIMULAÇÃO: https://scratch.mit.edu/projects/185753654/.

A simulação consiste em nove perguntas referentes ao tema efeito fotoelétricas ministrado na aula expositiva, caso houvesse preferência ou necessidade, o professor poderia aplicar somente o Questionário do Scratch disponível no anexo 5, que correspondem às mesmas questões que estão na plataforma virtual.

Os resultados do teste no Scratch reforçam o que foi dito acima, o gráfico apresentado na figura 4 a mostra esse resultado

Figura 4. Gráfico com os resultados do teste no Scratch. Fonte: Autoria própria

Na vertical, a pontuação dos alunos, na horizontal o total de duplas que realizaram o questionário avaliativo. Nota-se que mais de 50% dos alunos tiveram um bom rendimento, a partir de 6 acertos; a outra metade oscilou entre 1 e 4 acertos. Isso reflete que a explanação e a forma como se deu o desenvolvimento acarretou num desempenho positivo para os alunos, nota-se indícios que o conhecimento trouxe um significado e uma transcendência daquilo que eles aprendem em sala com o dia a dia deles.

A seguir, as figuras 5, 6 e 7 são fotos da aplicação da atividade avaliativa no laboratório:

Figura 7: Avaliação no scratch no laboratório de informática.

Fonte: Autoria própria

5.1 SEÇÃO IV: O CIRCUITO

Esta última seção contém 3 aulas e contempla a montagem do circuito “Ligando uma lâmpada com LDR” e a aplicação do teste final e as respectivas conclusões.

A aula 12: o Circuito, tem por objetivo conhecer o funcionamento básico de um circuito, além dos efeitos que a corrente produz ao passar por ele, foi discutido também sobre o conceito de circuito, sobre os níveis de complexidade de um circuito e sobre os efeitos da corrente ao passar pelo circuito.

Os efeitos da corrente no circuito também foram discutidos na aula elencando várias situações que podem ocorrer quando a corrente atravessa o circuito, como o efeito térmico que origina o efeito Joule e pode ser observado principalmente nas chapinhas, secadores de cabelo, ferro de passar, e todos os aparelhos que convertem energia elétrica em energia térmica. Em se tratando do efeito magnético, o componente eletrônico presente no circuito que será montado a partir da próxima aula é o relé.

A aula finalizou, com uma pergunta para estimular um debate: “Qual a importância de conhecer o funcionamento de um circuito?” Segue as respostas da maioria dos alunos:

“Para a segurança”, “Entender o que acontece lá dentro”.

Esta aula 13: Ligando uma lâmpada com LDR, representa a conclusão de toda aplicação da sequência, tudo o que foi discutido e explanado durante as aulas será observado na prática através da execução do experimento Ligando uma lâmpada com Ldr.

O desenvolvimento do experimento foi dado em duas aulas, aulas 13 e 14, em dois dias, por conta do número de alunos suportado pelo laboratório, foi necessário dividir os alunos em dois grupos: Grupo 1 – uma parte responsável para realizar o experimento naquele mesmo dia e outra parte que ficaria na sala para responder ao questionário 2^[6]. Na aula seguinte os papéis foram invertidos: Grupo 2 – Os alunos que responderam ao questionário iriam para o laboratório e os demais que foram ao laboratório responderiam ao questionário.

Sobre o Grupo 1, estipulou-se, ainda, uma subdivisão para auxiliar na avaliação posterior: Equipes 1.1, 1.2, 1.3 e 1.4: correspondem às equipes que foram ao laboratório realizar a atividade experimental, que ao chegar, cada equipe recebia um guia^[7] do experimento. Nesta aula estavam presentes 47 alunos, dentre os quais 27 foram ao laboratório e 20 em sala, sob supervisão do professor da turma. A discussão inicia com os alunos que realizaram o experimento, havia quatro equipes cujo número de integrantes está descrita na tabela 4

Tabela 2. Equipes e integrantes da execução do experimento – Dia 1.

Equipes	Número de Integrantes
1	7
2	6
3	7
4	7

Cada uma das equipes recebeu um guia de montagem^[8] do experimento, foi orientado a respeito da segurança dentro do laboratório para minimizar riscos de acidentes, e durante os dois dias de execução da atividade não houve ocorrência, percebeu-se que as equipes estavam bastante engajadas e concentradas na atividade.

Em certa etapa da montagem, era necessário o auxílio da professora para ligar a fonte a fim de alimentar o circuito, pausa importante visto que a ligação feita corretamente e a manipulação do multímetro para leitura da voltagem que estava atravessando o circuito era de suma importância no entendimento do caminho que a corrente faz pelo circuito e por fim a ligação da lâmpada no cabo de força, o que ressalta a importância da presença do relé neste experimento.

A primeira equipe a finalizar a montagem foi a 1.4, sem grandes dificuldades seguida da 1.2, 1.1 e finalmente a 1.3, que apresentou grandes dificuldades e por isso a professora teve que dar uma atenção redobrada a equipe e assim conseguiram finalizar o processo de forma satisfatória. Para instigar os integrantes da equipe que já haviam terminado foi feita a pergunta abaixo, e esta foi feita a todas as equipes: “Vocês sabem por que devemos primeiro ligar a fonte e depois o cabo de força?”.

A equipe 1.4 não conseguiu responder prontamente, as demais equipes que ouviram a explicação dada a eles conseguiram responder, mas quando a pergunta foi invertida:

“para desligar o circuito, por que desligamos primeiro o cabo de força e depois a fonte” já percebeu-se uma certa demora nas respostas.

Ao final da montagem foi entregue um questionário sobre o circuito¹⁰. Esta atividade solicitava um breve resumo sobre a montagem do circuito, os processos físicos observados e as funções dos componentes. Como exemplo, um resumo das considerações da equipe 1.4 sobre os processos físicos envolvidos e a função dos componentes:

“O relé suporta 12V, e ele que controla a corrente […] o tip 122 usado serve para controlar a corrente do circuito junto com o relé. Observamos que ao colocar o tubo preto no ldr, a lâmpada desliga, pois aumenta a resistência e ao retirar o tubo a lâmpada acende, nesse caso a corrente tem liberdade para passar.”

Nota-se que a equipe conseguiu identificar corretamente as funções de três elementos do circuito, apesar da argumentação não ser rigorosa. O resgate dos conhecimentos obtidos em sala através das perguntas, estabelecendo uma ponte com a prática realizada apresenta indícios da significância da aprendizagem proposta por David Ausubel.

Segue algumas fotos da aplicação da atividade no laboratório de ciências:

Figura 8: Leitura inicial do guia para montagem do circuito.
Fonte: Autoria própria.

Figura 9: Acompanhamento da montagem do circuito.
Fonte: Autoria própria.

Agora, os comentários sobre o Grupo 2, que corresponde aos alunos que responderam ao questionário 2^[9] neste primeiro dia. Dentre as dez duplas, 5 deixaram até duas questões em branco (número máximo de questões sem resposta nesse dia). A seguir, será apresentada na figura 10 o desempenho das duplas classificadas como

Regular: desempenho da dupla muito abaixo do esperado quando comparado às atividades do pé-teste e questionário 1, anteriores;
Bom: dupla não tem 100% de acertos, mas apresentou um desempenho satisfatório quando comparado às atividades do pé-teste e questionário 1, anteriores;

Ótimo: dupla com 100% de acertos. Todas as argumentações tem sentido físico.

Figura 10. Gráfico do desempenho das duplas no Questionário 2. Fonte: Autoria própria.

Nota-se que boa parte dos alunos, mais precisamente 70% conseguiu responder às perguntas propostas mesmo deixando algumas em branco, incorretas ou incompletas; outras duas duplas tiveram um desempenho aquém do previsto e uma dupla conseguiu responder todas às questões corretamente, vale ressaltar que a transmissão da ideia feita de forma correta pela escrita do aluno é considerada como resposta certa, não a literalidade do gabarito.

Aula 14: Avaliação final, é a última etapa da aplicação do produto educacional. As equipes que foram ao laboratório na última aula, nesta responderam ao questionário 2^[10] e os alunos que realizaram a atividade em sala foram ao laboratório.

Contou com a presença de 28 alunos, formou-se duas equipes ao todo 12 alunos foram ao laboratório e os 16 demais ficaram em sala para responder às atividades, 6 alunos que participaram da atividade prática, não estiveram presentes na aula, logo não responderam ao questionário. Segue a tabela 6 que indica a quantidade de equipes e o número de integrantes em cada.

Tabela 3. Equipes e integrantes da execução do experimento – Dia 2.

Equipes	Número de Integrantes
1	6
2	6

Após a chegada no laboratório e a entrega do guia para as equipes, foram reforçados os procedimentos de segurança e a montagem aconteceu tranquilamente. A equipe 1 foi a primeira a finalizar a montagem, e a eles, como aos demais, foi feita a seguinte pergunta:

“Vocês sabem me dizer por que devemos primeiro ligar a fonte e depois o cabo de força?” tiveram certa dificuldade em responder, mas após algumas explicações conseguiram entender o porquê.

A segunda equipe, além da pergunta acima, foi indagada sobre a função do relé no circuito e com as explicações também entenderam que ele é um dispositivo de segurança do circuito. Em seguida, os alunos escreveram o relato da execução do experimento. Segue o resumo:

“Durante a montagem do circuito observamos a presença de vários objetos de manuseios elétricos como por exemplo o ldr (que funciona como interruptor)[…] o ldr funciona com a presença da luz que gera calor […] o transistor também estava no circuito aumentando e chaveando os sinais elétricos, controlando o fluxo de corrente em circuitos, além de intermediar os sinais elétricos para controlar as conexões. […] o relé evita a sobrecarga do circuito”.

Dentre os relatos, este é o mais completo de todos. A equipe conseguiu unir a presença dos componentes do circuito com os fenômenos que eles desempenham em conjunto e isso demonstra que a equipe, de fato, entendeu o objetivo da atividade na sua totalidade. As evidências indicam, portanto, que a aprendizagem trouxe significado para estes alunos.

Um ponto interessante é que alguns dos integrantes desta equipe 2, na figura 11 abaixo, foram alguns dos que apresentaram evolução no decorrer da aplicação da sequência, evidenciado no pré-teste, questionário 1 e 2.

Figura 11: Equipe 2 finalizando a montagem do circuito – Dia 2. Fonte: Autoria própria.

Neste dia, nenhuma dupla deixou questões em branco, poucas duplas apresentaram erros nas respostas das questões, apenas uma dupla teve o desempenho considerado Regular, isso porque a maior parte das respostas estava incompleta. Considerando que os critérios de desempenho adotados na descrição da aula anterior serão os mesmos, aqui não existem duplas com desempenho ótimo, apenas regular ou bom. Fazendo uma breve análise sobre os desempenho das duplas comparando os resultados entre os questionários 1 e 2. Os critérios adotados para classificar as duplas foram a partir de avaliações do desempenho entre questões que exigem as mesmas habilidades nos questionários 1 e 2:

Evoluiu: a dupla apresentou melhora satisfatória na argumentação, os conceitos e as ideias apresentadas estão mais claras e concisas;
Não evoluiu: a dupla não apresentou melhora na argumentação;
Involuiu: a dupla não apresenta argumentos claros nas respostas desde o questionário 1 e diminuiu o desempenho no questionário 2;
Não conclusivo: dupla não respondeu ao questionário 2 e por isso não há dados para comparação.

A seguir, na figura 12 o gráfico comparativo do desempenho dos alunos no questionário 1 em relação ao questionário 2.

Figura 12. Gráfico comparativo entre questionários 1 e 2. Fonte: Autoria própria.

A coluna vertical representa a quantidade de duplas que realizaram o questionário 1 e 2, na horizontal e dentro das colunas o número de duplas que atendem a cada uma das classes: Evoluiu, Involuiu, Não evoluiu e Não conclusivo, sendo esta última referente à dupla 9 e 19, que fez o pré-teste e o questionário 1, mas não estiveram presentes no dia da aplicação do segundo questionário.

Através da observação do gráfico, nota-se que mais de 50% da turma apresentou indícios de progresso no aprendizado quando comparado aos resultados do primeiro questionário, e apenas duas duplas não apresentaram evolução, fato que deve estar relacionado pelo desinteresse que perpetuou durante a intervenção.

Sobre as duplas que nada se pode concluir por comparação entre os questionários, a evolução foi determinada através de observações da pesquisadora. Não há dados suficientes para determinar se algum aluno regrediu em relação ao questionário 1. Sobre as duplas que evoluíram, são justamente aquelas que se empenharam desde o início da aplicação do produto, que culminou num resultado e desempenho positivo.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS.

A aprendizagem unindo tecnologia e prática vem ganhando destaque no âmbito educacional, visto que o aluno não pode mais permanecer preso a um ambiente estático que é a sala de aula tradicional. Atividades experimentais e a tecnologia disponível deve ser uma ferramenta não de cunho eventual e sim frequente para o professor.

De modo geral, a proposta de ensino foi alcançada, visto que a teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel propõe trabalhar com os conceitos prévios dos alunos e a partir disso remodelar para um entendimento científico correto. Um exemplo disso foi a sondagem inicial feita na aula 1, e a partir dela foi se adequando a proposta pedagógica de acordo com o nível da turma.

A argumentação física rigorosa não foi alcançada, o que pode ser esperado, já que o objetivo não era tornar os alunos exímios entendedores do assunto, mas sim proporcionar o contato com estas noções e eles perceberem a presença do fenômeno físico no dia a dia deles que porventura ainda não tinham o conhecimento.

Outro ponto importante foi a promoção de debates para estreitar a relação com o tema. Alguns alunos colocaram suas ideias, nesse caso houve um estímulo para se obter uma resposta direcionada, tem-se aqui, uma linha behaviorista. Não houve uma exclusividade da linha de abordagem teórica, mas foi dada a oportunidade de se agregar as estratégias de diferentes pensadores com a finalidade de enriquecer o trabalho e potencializar o aprendizado dos alunos.

A principal atividade que demonstra a evolução dos alunos é o comparativo estabelecido entre o pré-teste e o resultado do questionário 1, onde a avaliação foi feita de maneira individualizada dupla a dupla. Confrontando o resultado do questionário 1 com o questionário 2, novamente, a maioria da turma obteve um desempenho satisfatório no que se refere tanto à melhora na argumentação bem como em conceituar de forma adequada conceitos físicos e identificar a presença deles no circuito que montaram.

O produto educacional foi montado com a possibilidade de se utilizar tanto integralmente, quanto particionado. O professor deve sempre adotar uma prática reflexiva e buscar cada vez mais aperfeiçoar as técnicas educacionais que possui e o conhecimento que adquiriu quando em formação.

REFERÊNCIAS

ALVES, A. G. Necessidades, anseios e concepções sobre formação continuada para professores de física participantes do pibid-física: a inserção de física moderna e contemporânea no ensino médio como um estudo de caso. (2013). Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Federal de Lavras. Lavras. (2013)..
AUSUBEL, David Paul. Aquisição e retenção de conhecimentos: Uma perspectiva cognitiva. Lisboa. Editora Plátano, p 4 (2003).
AUSUBEL, David Paul; NOVAK, Joseph Donald; HANESIAN, Helen. Psicologia Educacional. Tradução: Eva Nick e outros. Rio de Janeiro: Interamericana, (1980).
BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. PCN + Ensino Médio: orientações educacionais complementares aos parâmetros curriculares nacionais. Brasília, DF, 32 p, (2006).
BRENNAN, K.; Resnick, M. New frameworks for studying and assessing the development of computational thinking. AERA, (2012).
CARMONA, Garcia. Física de semiconductores en la educación científica secundaria. [S.l.]: Educacíon, 245 p, (2008).
D‟AGOSTIN, A.; GARCIA, N.M.D.; LEITE, A. E. Física moderna e contemporânea no ensino médio: revisitando artigos de revistas. In: Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Ciências, VI, Florianópolis. Atas (2007).
ENGEL, Guido Irineu. Pesquisa-ação. Educar, Curitiba. Editora da UFPR. n. 16, p.181-191. (2000).

GERHARDT, Tatiana Engel; SILVEIRA, Denise Tolfo. Métodos de pesquisa. Coordenado pela Universidade Aberta do Brasil – UAB/UFRGS e pelo Curso de Graduação Tecnológica – Planejamento e Gestão para o Desenvolvimento Rural da SEAD/UFRGS. – Porto Alegre: Editora da UFRGS, (2009).
GOLDENBERG, Miriam. A arte de pesquisar: como fazer pesquisa qualitativa em Ciências Sociais. 12. ed. Rio de Janeiro: Record, (2011).
GRASSELLI, Erasmo Carlos; GARDELLI, O ensino da física pela experimentação no ensino médio: da teoria à prática. Os desafios da escola pública paranaense na perspectiva do professor – Artigos. Cadernos PDE – Versão Online, v. 1. p 2, (2014).
LIMA, Telma Cristiane Sasso de; KELI, Regina Célia Tamaso Mioto; PRÁ, Regina Dal. A documentação no cotidiano da intervenção dos assistentes sociais: algumas considerações acerca do diário de campo. Revista Textos & Contextos Porto Alegre v. 6 n. 1 p. 93-104. jan./jun. (2007).
LOPES, Leandro Pereira. Física dos dispositivos semicondutores. Instituto de Física Gleb Watghain. UNICAMP, p 2, (2005).
MALONEY, J.; Burd, L.; Kafai, Y.; Rusk, N.; Silverman, B.; Resnick, M. Scratch: A Sneak Preview. Second International Conference on Creating, Connecting, and Collaborating through Computing. Kyoto, Japan, pp. 104-109, (2004).
MASETTO, M.T. Didática a Aula como centro-Coleção aprender e ensinar. 4º ed- São Paulo, Editora FTD, (1997).
MATA, Eulália C. da; PINHEIRO,Marcia F.; JÚNIOR, Antônio F. L. Jacob; FRANCÊS, C. R. L.; SANTANA, Á. L.; COSTA, João C. W. A. Proposta de sistema lúdico para ensino de programação a alunos do ensino médio. Anais do X Congresso Brasileiro de Ensino Superior a Distância, Belém/PA, (2013).
MOREIRA, Marco Antônio. Aprendizagem significativa: um conceito subjacente. Aprendizagem Significativa em Revista/Meaningful Learning Review – Vol 3. Instituto de Física da UFRGS. pp. 25-46, (2011).
NETO, José Augusto da S. Pontes. Teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel: perguntas e respostas. Série-Estudos – Periódico do Mestrado em Educação da UCDB. Campo Grande-MS, n. 21, p.117-130, jan./jun, (2006).
OSTERMAN, Fernanda; CAVALCANTI, Cláudio José de Holanda. Física naEscola 2. p.1 (2001).

OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa “Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio”. Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, v. 5, n. 1, p. 23-48, jan. (2000).
PAZINATO, A. M.; TEIXEIRA, A. C. O Uso do Software SCRATCH no Desenvolvimento da Aprendizagem e na Interação Construtivista dos Alunos. Anais do XI Congresso Nacional de Educação – EDUCERE, Curitiba/Paraná, (2013).
SCAICO, P. D. et al. Ensino de Programação no Ensino Médio: Uma Abordagem Orientada ao Design com a linguagem Scratch. Revista Brasileira de Informática na Educação, Volume 21, Número 2, (2013).
TERRAZZAN, E. A. Perspectivas para a inserção da física moderna na escola média. 241 f. Tese (Doutorado em Educação)-Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo, São Paulo, (1994).
VILLAR, M. J.; CAVAZZOLI, C. BRUMOVSKY, P. Capacidad adaptativa Del sistema nervioso: mecanismos de plasticidade neural. Acta psiquiát. Na. Lat., p. 11-27, (1998).
WANGENHEIM, Christiane Gresse Von; Nunes, Vinícius Rodrigues; Santos, Giovane Daniel dos. Ensino de Computação com SCRATCH no Ensino Fundamental – Um Estudo de Caso. Revista Brasileira de Informática na Educação, Volume 22, Número 3, (2014).
ZABALA, A. Prática Educativa: como ensinar. Porto Alegre: ARTMED, (1998).

[1] Royalties é uma palavra em inglês que significa regalia ou privilégio. Consiste em uma quantia que é paga por alguém ao proprietário pelo direito de usar, explorar ou comercializar um produto, obra, terreno, etc. Disponível em: https://www.significados.com.br/royalties/.

[2] Ver Produto> Apoio Teórico>Seção I: Conceitos Iniciais>Aula 2. ³ Ver Produto>Apoio Teórico>Seção I: Conceitos Iniciais>Aula 3.

[3] Ver Produto>Anexos do Produto>Anexo 2

[4] Ver Produto>Anexos do Produto>Anexo 2.

[5] Ver Produto>Anexos do Produto>Anexo 4.

[6] Ver Produto>Anexos do Produto>Anexos 8>Questionário 2.

[7] Ver Produto>Anexos do Produto>Anexo 6 – Guia de montagem do experimento (aluno).

[8] Ver Produto>Anexos do Produto>Anexo 6 – Guia de montagem do experimento (aluno). ¹⁰ Ver Produto>Anexos do Produto>Anexo 7 – Relato pós-montagem do circuito.

[9] Ver Produto>Anexos do Produto>Anexos 8>Questionário 2.

[10] Ver Produto>Anexos do Produto>Anexo 8 – Questionário 2 (aulas 13 e 14).

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