Sequência Didática:
Avaliando diferentes formas de produção de energia
Tempo previsto: 5 aulas
Tema gerador: Calor, ambiente e usos da energia
Competências e habilidades: Identificar as dimensões sociais, culturais,
éticas, estéticas e políticas do desenvolvimento da Física como ciência,
tendo como foco o tema Calor, Ambiente e Usos de Energia; Realizar atividades
experimentais para propor e verificar hipóteses sobre os fenômenos,
sistematizando, analisando os dados e produzindo relatórios, tendo como foco
o tema Calor, Ambiente e Usos de Energia; Identificar os principais aspectos
da matriz energética brasileira e mundial e suas consequências geopolíticas e
socioeconômicas mundiais.
Estratégias de Ensino: Leitura compartilhada de textos, debate em grupo,
pesquisa bibliográfica e realização de atividades experimentais
investigativas.
Materiais: textos para leitura, figura para análise, contas de energia, 2 coolers de microcomputados, led 1,5V, madeira ou papelão, internet, livros didáticos.
Avaliação: exercícios, pesquisa, experimento, produção narrativa.
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Etapa 1 – Leitura e
Análise de Texto
O objetivo desta sequência didática é analisar os processos
de produção de energia e a matriz energética brasileira. Para essa análise,
inicialmente, é proposta a leitura compartilhada de textos, verbais e não
verbais, abordando os temas em questão.
Os textos apresentados a seguir servirão para o início da reflexão e dos
debates sobre a matriz de produção de energia no Brasil. O primeiro texto é um
trecho de uma reportagem jornalística da revista Exame on-line e aborda a polêmica gerada quando o Governo Federal
anunciou a construção da usina hidrelétrica de Belo Monte, no Rio Xingu. O
segundo é um texto não verbal que apresenta características quantitativas e
comparativas da matriz de produção de energia brasileira.
Antes da leitura: O professor pode apresentar à sala apenas os
títulos dos textos e as fontes nas quais eles foram publicados. Com base nessas
informações, os estudantes devem ser questionados quanto aos seus conhecimentos
prévios sobre o assunto. Eles também devem ser questionados sobre o que eles
esperam do texto, estimulando a formulação de hipóteses. Essa etapa é comumente
chamada pelos especialistas de sondagem inicial.
A classe então deve ser organizada em grupos de
três a quatro estudantes para que façam a leitura compartilhada. Os estudantes provavelmente
encontrarão dificuldades para interpretar o texto, principalmente devido ao
vocabulário utilizado e as unidades físicas que representam quantidade de
energia. É interessante o professor fazer comparações entre as unidades de
quantidade de energia apresentadas no texto e as apresentadas nos
demonstrativos das contas de energia residenciais, por exemplo. Os estudantes
também podem encontrar dificuldades na leitura dos textos não verbais (gráfico
e tabela). É importante o acompanhamento e a mediação da leitura em cada grupo,
assim como o estímulo ao uso do dicionário sempre que necessário.
TEXTO 1
Entenda por que hidrelétricas dominam matriz
energética brasileira
Usinas movidas à energia hidráulica são
responsáveis pela geração de 68% da energia do país, um total de 107.802.435
kilowatts
Gabriela Ruic -
EXAME.com
São Paulo - Os esforços do governo para
viabilizar a construção da polêmica usina hidrelétrica de Belo Monte, no Rio
Xingu (PA), trazem à tona a clássica discussão sobre a lógica por trás da
matriz energética brasileira. Afinal, as hidrelétricas são, de fato, a melhor
opção para o país?
Existem exatos 2.218 empreendimentos energéticos
em operação no país, responsáveis por gerar um total de 107.802.435 kW. Nos
próximos anos, ambos o números irão subir. De acordo com a Agência Nacional
de Energia Elétrica (Aneel), o Brasil irá ganhar mais 587 geradoras de
energia elétrica, adicionando ao potencial do país mais 37.071.436 kW.
Do total de empreendimentos, 846 são
hidrelétricas, que geram 68% da energia elétrica do país, ou seja, 78.979.833
kW. E este número não para por aí. Em breve, mais 316 usinas movidas à
energia hidráulica entram em operação.
Dados do Ministério de Minas e Energia avaliam
que o potencial energético dos rios brasileiros podem chegar a 258.410 MW
(Megawatts) e que apenas 28.2% é aproveitado. As três grandes bacias
hidrográficas do país (Amazonas, São Francisco e Paraná) cobrem cerca de 72%
do território nacional e concentram 80% do volume de água do país. Uma força
hídrica que impressiona o mundo e sustenta a demanda por energia de uma nação
com dimensões continentais.
Fonte:
http://www.memesgestao.com.br/jportal/portal.jsf?post=24078 – Publicado em
26/04/2010
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TEXTO 2
Fonte:
http://cienciasinature.blogspot.com/2010/05/matriz-energetica-parte-2.html -
Acessado em 25/06/2010
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Após a leitura: Deve-se agora conduzir um diálogo para discutir o
que foi lido. As seguintes questões podem ser feitas:
1) As expectativas quanto
ao tema do texto foram comprovadas ou negadas?
2) Qual o tema do
texto?
3) Quais informações
ficam evidentes nos dois textos?
Nessa primeira etapa, é importante o estudante
desenvolver a habilidade de intertextualidade, ou seja, fazer relações entre os
dois textos. Os estudantes devem perceber que a produção de energia no Brasil é
predominantemente obtida por meio de usinas hidrelétricas. Entretanto, é
importante notar que os dois textos apresentam informações significativamente
diferentes. O primeiro texto cita que 68% da energia produzida no país provêm
de usinas hidrelétricas. Já o segundo informa que essa porcentagem é de 77%. Se
as duas informações estiverem corretas, é possível afirmar que está havendo uma
sensível mudança na matriz de produção de energia, já que o Texto 2 representa
a matriz no ano de 2007, e o Texto 1 apresenta dados de 2010. Isso denota uma
diminuição no predomínio de produção de energia por meio de usinas
hidrelétricas. Contudo, os dois textos podem simplesmente conter dados incorretos,
o que é muito comum em textos publicados na internet.
Nesse pretexto, também é interessante debater com estudantes sobre a
confiabilidade de informações publicadas nas diferentes mídias a que temos
acesso (jornais, revistas, programas de televisão, etc...).
O professor deve destacar também que existem
diferentes processos para produção de energia e que cada um deles tem suas
vantagens e desvantagens. Em seguida, pode-se aproveitar a divisão da sala em
grupos para iniciar a etapa seguinte.
Etapa 2 – Pesquisa
Bibliográfica
Aproveitando a divisão da turma em grupos, os estudantes
podem ser conduzidos à sala de informática. Deve ser solicitado aos estudantes que
pesquisem na internet vantagens e
desvantagens dos diferentes processos de produção de energia. Cada grupo ficará
responsável por pesquisar vantagens ou desvantagens de um processo de produção
específico, conforme segue o exemplo:
Grupo 1 –
Pesquisar e anotar as vantagens e desvantagens da produção de energia por meio de biomassa.
Grupo 2 –
Pesquisar e anotar as vantagens e desvantagens da produção de energia através de usinas termelétricas.
Grupo 3 – Pesquisar
e anotar vantagens e desvantagens da produção de energia por meio de usinas hidrelétricas.
Grupo 4 –
Pesquisar e anotar vantagens e desvantagens da produção de energia por meio de usinas
nucleares.
Grupo 5- Pesquisar e anotar vantagens e desvantagens da produção de energia eólica.
Grupo 6- Pesquisar e anotar vantagens e desvantagens da produção de energia das marés.
Grupo 7- Pesquisar e anotar vantagens e desvantagens da produção de energia solar
Os estudantes devem também anotar as fontes de onde
obtiveram as informações. Caso a escola não possua sala de informática (ou
possua uma sala sem condições para a realização da atividade), o professor pode
conduzir os estudantes à biblioteca, onde a pesquisa pode ser feita em livros
didáticos, revistas ou jornais; ou ainda o professor pode levar esses materiais
à própria sala para o desenvolvimento da pesquisa.
Na maioria das ocasiões, o estudante não se
preocupa com a qualidade das referências que consultam. Sendo assim, antes de
ser solicitado ao estudante que inicie a pesquisa, o professor deve orientá-lo
a buscar fontes confiáveis de informação, como sites de universidades de
qualidade, de institutos de pesquisas, de órgãos governamentais oficiais ou de
periódicos de qualidade e mérito científico. Também é imprescindível que seja
consultada mais de uma fonte de informação para o estudante perceber diferentes
pontos de vista e perspectivas sobre o mesmo tema.
Por final, cada grupo deverá apresentar para a sala
as vantagens ou desvantagens pesquisadas. Essa pesquisa deve ser feita sob a
perspectiva dos pontos de vista ambiental, potencial de produção, eficiência do
processo, econômicos, geográficos e outros que eventualmente poderão surgir
durante a pesquisa.
Etapa 3 – Pesquisa
Experimental: construindo uma mini-usina eólica para produção de energia
elétrica
Dentre os processos de produção de energia a serem
pesquisados, a produção de energia utilizando a força dos ventos se mostra como
uma importante alternativa para o Brasil, especialmente por ser um processo
limpo, seguro e renovável. O experimento proposto nesta etapa da sequência
didática tem como objetivo permitir que o aluno identifique aspectos importantes
desse processo de produção de energia, construindo o conceito de que a produção de
energia, no caso energia elétrica, é essencialmente fundamentada por processos de
transformação de energia. Mais precisamente, será construída uma mini-usina
eólica para produção de energia elétrica, através da qual o estudante deve
perceber o aproveitamento da energia cinética dos ventos para produção de
energia elétrica.
Apesar de envolver diversos conceitos de
eletricidade, o objetivo da realização desse experimento não é desenvolver
cálculos ou focar os conceitos eletromagnéticos, mas, conforma já exposto, mostrar
os processos de transformação e aproveitamento da energia.
Relação de materiais para construção do
experimento
Item
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Observações
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Cooler de
microcomputador
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2 coolers
utilizados para refrigeração de gabinete de computadores. O ideal são os
coolers com aproximadamente 8 cm de diâmetro. Eles podem ser encontrados em
lojas de equipamentos de informática.
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LED
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Existem vários
tipos de LEDs. Cada tipo necessita de uma diferença de potencial diferente
para ser aceso. Procure LEDs que podem ser acesos com 1,5V. Os 2 coolers ligados em série produzirão
uma d.d.p. suficiente para acender esse tipo de LED.
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Base de madeira ou
papelão
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Essa base será
utilizada para montagem do experimento.
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Procedimento Experimental
Cada cooler possui 2 fios que saem da ventoinha: um
preto e outro vermelho. Para obter uma diferença de potencial (d.d.p.)
suficientemente forte para acender o LED, deve-se ligar os 2 coolers em
paralelo. Para descrever a montagem do experimento, os coolers serão chamados
de Cooler 1 e Cooler 2. Sendo assim, a montagem deve ser feita da seguinte
maneira.
1) Retire o conector de
plástico na extremidade dos fios do cooler.
2) Ligue o fio preto do
Cooler 1 com o fio vermelho do Cooler 2. Utilize uma fita isolante para fixar e
isolar cada contato.
3) Fixe os dois coolers
paralelamente (um ao lado do outro) na base de madeira ou papelão. Para a
fixação, utilize uma cola de secagem rápida.
4) Restarão dois fios
sem ligação: o fio vermelho do Cooler 1 e o fio preto do Cooler 2. Esses dois
fios devem ser ligados ao LED, lembrando que o LED só acenderá se a polaridade
da ligação estiver correta.
5) Utilize um ventilador
comum para girar as ventoinhas com maior velocidade e obter maior d.d.p.
Após acender o LED da maneira descrita, o professor
pode fazer alguns questionamentos que estimulem a utilização do experimento de
forma investigativa. Para isso os estudantes deverão fazer algumas adaptações
na montagem do aparato experimental.
Questões para discussão com os estudantes:
1) Quais são as formas de
transformação de energia que ocorrem nesse experimento?
2) É possível acender o
LED utilizando apenas um cooler? Por quê?
3) É possível acender o
LED apenas com a força de um sopro humano? Por quê?
4) Seria possível
utilizar outra forma ou processo para girar a ventoinha do cooler?
5) A energia eólica
pode ser considerada um tipo de energia limpa?
6) Quais são as
vantagens e desvantagens da produção de energia elétrica aproveitando a energia
eólica?
Etapa 4 – Avaliação
da Aprendizagem
Todas as questões apresentadas podem e devem
servir como avaliação da situação de aprendizagem, já que o ideal é avaliar o
processo como um todo. Dessa maneira, A avaliação pode ser feita
individualmente com base nas habilidades propostas; na variedade e a qualidade
das manifestações do estudante durante a realização das atividades; na
participação e colaboração com o grupo na realização das tarefas e na qualidade
das hipóteses elaboradas para as questões apresentadas. O professor pode ainda
solicitar que o estudante faça uma análise crítica da matriz energética
brasileira, apontando sugestões para melhoria e diversificação da matriz e relate sua experiência como pesquisador de fontes limpas de energia através de um texto narrativo, finalizando assim sua avaliação da situação de aprendizagem.
Proposta para organização da aula
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·
Aula
1
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Etapa 1:
Antecipação da leitura e levantamento dos conhecimentos prévios (20 minutos)
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Etapa 1:
Leitura compartilhada e debate dos textos (30 minutos)
·
Aula
2
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Etapa 2:
Pesquisa bibliográfica a ser realizada pelos estudantes (50 minutos)
·
Aula
3
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Etapa 2:
Apresentação e debate dos resultados da pesquisa bibliográfica e
aprofundamento teórico (50 minutos)
·
Aula
4
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Etapa 3:
Atividade experimental (50 minutos)
·
Aula
5
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Etapa 3:
Sistematização dos resultados da atividade experimental (20 minutos)
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Etapa 4:
Avaliação e propostas de recuperação da aprendizagem (30 minutos)
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