CIENSINANDO

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.

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

TEXTO 2

Fonte: http://cienciasinature.blogspot.com/2010/05/matriz-energetica-parte-2.html - Acessado em 25/06/2010

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	Observações
Cooler de microcomputador	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.
LED	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.
Base de madeira ou papelão	Essa base será utilizada para montagem do experimento.

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

·         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)