SEQUÊNCIA DIDÁTICA: Energia por todos os lados

Sequência didática

Energia por todos os lados

Nesta sequência, serão abordadas as diferentes formas de energia, sua caracterização e definição, tendo um enfoque para a energia elétrica. Todas as aulas dessa sequência promovem a reflexão do uso consciente da energia.

A BNCC na sala de aula

Objetos de conhecimento	Fontes e tipos de energia Transformação de energia Uso consciente de energia elétrica
Competências específicas de Ciências da Natureza	2. Compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas, tecnológicas, socioambientais e do mundo do trabalho, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva. 6. Utilizar diferentes linguagens e tecnologias digitais de informação e comunicação para se comunicar, acessar e disseminar informações, produzir conhecimentos e resolver problemas das Ciências da Natureza de forma crítica, significativa, reflexiva e ética. 8. Agir pessoal e coletivamente com respeito, autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, recorrendo aos conhecimentos das Ciências da Natureza para tomar decisões frente a questões científico-tecnológicas e socioambientais e a respeito da saúde individual e coletiva, com base em princípios éticos, democráticos, sustentáveis e solidários.
Habilidades	(EF08CI01) Identificar e classificar diferentes fontes (renováveis e não renováveis) e tipos de energia utilizados em residências, comunidades ou cidades. (EF08CI03) Classificar equipamentos elétricos residenciais (chuveiro, ferro, lâmpadas, TV, rádio, geladeira etc.) de acordo com o tipo de transformação de energia (da energia elétrica para a térmica, luminosa, sonora e mecânica, por exemplo). (EF08CI06) Discutir e avaliar usinas de geração de energia elétrica (termelétricas, hidrelétricas, eólicas etc.), suas semelhanças e diferenças, seus impactos socioambientais, e como essa energia chega e é usada em sua cidade, comunidade, casa ou escola.
Objetivos de aprendizagem	Reconhecer a disponibilidade de recursos materiais e energéticos e os processos para sua obtenção e utilização. Avaliar os diferentes tipos de produção de energia elétrica. Associar a Ciência como atividade humana, histórica, econômica, político e cultural.
Conteúdos	Identificação das fontes de energia, renováveis e não renováveis Classificação das diferentes fontes de energia Aparelhos elétricos Tipos de energia elétrica

Materiais e recursos

Aula 1 - Cópias dos gráficos (1 e 2) e mapa.

Aula 2 - Cópia do texto "Milhões de brasileiros ainda não têm energia em casa, diz Aneel".

Aula 3 - Ficha com a representação esquemática das usinas produtoras de energia (hidroelétrica, termoelétrica e nuclear).

Aula 4 - Ficha de atividade, cartolinas, canetas hidrocor, lápis de cor, revistas que possam ser recortadas.

Desenvolvimento

Quantidade de aulas: 4.

Aula 1

Organizar os alunos em duplas, de forma que os pares sejam aleatórios, para isso utilizar de estratégia para a organização, como a contagem de números para separação dos alunos (ex.: 1 e 2, ou agrupamento por pares e ímpares etc.)

A proposta dessa aula é fazer uma abertura dando enfoque aos recursos da natureza. Dessa forma, a apresentação poderá ser realizada por meio de uma abordagem expositiva, que não passe de 5 minutos iniciais da aula, onde o objetivo principal é apresentar o maior significado de estudo da temática matéria e energia. O enfoque deve ser realizado em um processo de conscientização que, ao longo das aulas, será direcionado especificamente para o uso da energia.

A natureza é uma grande fonte de matéria e energia para todos os seres humanos. Ao longo da história, nossa criatividade encontrou diversas maneiras de transformar outros seres vivos e os minerais em recursos para nossa sobrevivência. Se olharmos a nossa volta, podemos notar que praticamente todos os objetos têm origem natural. Nossas roupas podem ser feitas de fibras vegetais, de animais ou mesmo derivadas do petróleo. Os combustíveis dos carros e ônibus têm origem natural, seja o álcool, petróleo e diesel. De tão comum em nossas vidas, nos esquecemos que muitos desses recursos estão acabando, por isso é importante refletir sobre seu uso, pois dependemos deles para viver. O planeta possui, no momento, 7,53 bilhões de pessoas que diariamente consomem esses recursos. Infelizmente, alguns consomem mais do que poderiam, outros consomem muito menos do que deveriam. Logo, temos de pensar algumas maneiras de os bens materiais serem utilizados, sem desperdício, a fim de que possam ser aproveitados por todos.

A importância de economizarmos recursos naturais já está sendo percebida em nosso dia a dia. Quem não fica preocupado como racionamento da energia?

A partir dessas preocupações, começam a surgir outras maneiras, menos destruidoras, de utilizar a natureza e com maior possibilidade de recuperação do ambiente. Quanto mais nos preocupamos com o meio em que vivemos, maior a chance de mantermos os recursos naturais para as gerações futuras.

É importante encaminhar uma discussão com os alunos instigando com questões problematizadoras e levantando hipóteses que podem ser anotadas em um quadro. Ao fazer o registro de todos os posicionamentos, realizar um encaminhamento para a queima de combustíveis fósseis que produz grande quantidade de gás carbônico.

A seguir, alguns exemplos de questões que podem orientar a discussão:

1. O que é o meio ambiente?

Resposta: O meio ambiente é o local onde vivemos e trabalhamos, portanto, a importância da preservação.

2. Como o mau uso de recurso natural causa problemas para a nossa vida?

Resposta: Podem ser citados diversos problemas, mas é provável que os alunos destaquem a poluição proveniente da queima de combustíveis obtidos a partir do petróleo.

3. O que é efeito estufa?

Resposta: Fenômeno natural que mantém a temperatura da Terra e permite que haja vida como conhecemos. Seus efeitos têm aumentado em razão, dentre outros fatores, da queima de combustíveis fósseis.

Após a discussão, distribua às duplas cópias dos gráficos a seguir, a fim de que os analisem e respondam o questionário sugerido.

Gráfico 1 - Temperatura Média do Planeta. Disponível em: <https://sustentabilidade.estadao.com.br/blogs/ambiente-se/wp-content/uploads/sites/92/2017/01/TemperaturaPlaneta2016.png>. Acesso em: 7 nov. 2018.

Gráfico 2 - Gás Carbônico na atmosfera. Disponível em: <https://epoca.globo.com/colunas-e-blogs/blog-do-planeta/noticia/2013/06/concentracao-de-co2-na-atmosfera-atinge-marca-recorde.html>. Acesso em: 7 nov. 2018.

1. Qual foi a temperatura média do planeta entre o ano de 1901 a 2010?

Resposta: 13,9 °C.

2. Em quantos graus Celsius aumentou a temperatura do planeta de 1976 a 2016?

Resposta: 1,02 °C.

3. Quanto subiu, na média, a concentração de gás carbônico de 1970 a 2010?

Resposta: De 320ppm a 380ppm, resulta em um aumento de 60 ppm

4. Observando os gráficos 1 e 2, qual a conclusão que podemos ter em relação à concentração de gás carbônico e a temperatura global?

Resposta: Existe uma forte relação entre o aumento na concentração de gás carbônico na atmosfera e o aumento de temperatura global. Principalmente nesse último período, quando a quantidade de gás carbônico aumentou muito, aumentando também a temperatura do planeta.

Para que os alunos consigam interpretar as informações dos gráficos e mapas, é importante esclarecer alguns pontos. A temperatura média do planeta (gráfico 1) é calculada a partir da medida da temperatura de diversos pontos do planeta, das regiões mais frias às regiões mais quentes. Somam-se todas essas temperaturas e divide-se pelo número de locais em que essas medidas foram realizadas. Assim, por exemplo, em 1944, a temperatura média do planeta foi de 14,19 °C.

Explicar a definição da unidade de medida em partes por milhão (ppm) (gráfico 2), um ppm equivale a 1 grama de determinado gás em relação a 1 milhão de gramas de ar ou uma tonelada. Por exemplo, no gráfico 2, a concentração aproximada de gás carbônico em 1960 corresponde a 320 gramas para cada tonelada de ar.

Após a análise dos gráficos e resolução do questionário sobre eles, distribuir cópias do mapa "Principal fonte de energia dos países", disponível em: <https://www.nexojornal.com.br/grafico/2018/03/27/Hidrel%C3%A9tricas-carv%C3%A3o-petr%C3%B3leo-como-cada-pa%C3%ADs-gera-sua-energia>. (acesso em: 7 nov. 2018), para que as duplas discutam a respeito da distribuição do uso de energia no mundo. Comentar sobre a diferença entre fontes renováveis e não renováveis de energia. As duplas deverão analisar o mapa e responder às questões a seguir.

1. Entre as fontes de energia do mapa, qual a fonte energética utilizada em menor quantidade no mundo? No Brasil, essa fonte energética também é a menos utilizada?

Resposta: Das fontes de energia que são apresentadas no mapa, as hidroelétricas são as menos utilizadas no mundo. No Brasil, as hidroelétricas são as principais fontes de energia, embora também sejam consumidos combustíveis fósseis, principalmente para transporte.

2. Preencha a tabela indicando as fontes de energia elétrica renovável e não renovável indicadas na Figura 1.

Fonte renovável	Fonte não renovável
Hidroelétrica, denominada como renovável (lenha e cana-de-açúcar)	Gás natural, carvão, petróleo, energia nuclear

Ainda é possível, a partir dessa comparação dos dados do mapa, fazer uma relação das diferenças existentes entre as principais fontes de energia, apresentando, a partir de uma tabela, o que é fonte renovável e o que é fonte não renovável. Algumas conclusões poderão ser realizadas nesse primeiro momento que o Brasil tem predominância de energia hidroelétrica, como fonte de energia renovável, enquanto o restante do mundo tem essa fonte de energia como menos utilizada. Para fechamento dessa discussão, relacionar as hidroelétricas como formas de energia que não liberam gás carbônico, em contrapartida, em muitos países, a energia elétrica é gerada pela queima de combustíveis fósseis (uso do petróleo, gás natural e carvão mineral) e pode fazer todo o contexto dos conceitos iniciais abordados.

Aula 2

Iniciar a aula formando novas duplas de trabalho, buscando alternar as duplas a fim de que os alunos interajam com outros colegas. Retomar alguns aspectos da aula 1, em especial a matriz energética do Brasil. Uma conexão pode ser realizada entre essa aula e a anterior a partir de uma reflexão quanto aos benefícios e riscos da Ciência e tecnologia.

Como o foco dessa aula será na identificação e a classificação dos tipos de energia utilizados em residências, comunidades ou cidades, os vários problemas discutidos poderão ocorrer em uma contextualização com a ideia de transformações.

Dessa forma, uma frase poderá ser a disparadora dessas discussões. Um exemplo encontra-se a seguir.

"Será que o mundo era melhor no tempo de nossos avós e bisavós, sem televisão, metrô e comida congelada? Será que a atual sociedade em que vivemos é melhor que as anteriores?"

A partir da frase, propor alguns tópicos para discussão e reflexão em duplas:

Vantagens e desvantagens dos conhecimentos científicos e suas aplicações, benefícios e riscos.

Qual a importância da participação de cada um, individual ou coletivamente, na transformação no uso de tecnologias e uso de recursos naturais? E quais as consequências para as futuras gerações?

Após essa primeira discussão, distribuir às duplas cópias do texto a seguir:

Milhões de brasileiros ainda não têm energia em casa, diz Aneel. Disponível em: <http://g1.globo.com/jornal-hoje/noticia/2017/04/milhoes-de-brasileiros-ainda-nao-tem-energia-em-casa-diz-aneel.html>. Acesso em: 1º nov. 2018.

As duplas deverão fazer a leitura do texto e discutir sobre os seguintes pontos:

Para você, o racionamento ou a economia de energia elétrica fazem diferença? Já passou na experiência de acabar a luz repentinamente (apagão)?

Como a interrupção da eletricidade em dada região afeta a população? Somos muito dependentes da energia elétrica?

Que atividades ficam impedidas de ser realizadas sem energia elétrica? Que aparelhos que você conhece utilizam energia elétrica?

Após as discussões em duplas, organizar a turma em semicírculo a fim de expandir a discussão para o grande grupo. É importante que todos consigam expor suas opiniões e participar de forma ativa.

Esse seria um momento para fazer em uma listagem inicial coletiva das atividades, objetos, equipamentos e aparelhos que deixam de funcionar quando falta energia elétrica. Para ampliar essa listagem, vale ressaltar para não pensar somente em casa, como também em toda a cidade (ruas, edifícios, fábricas, escritórios, lojas, parques, cinemas etc.) ou mesmo em regiões afastadas da cidade. Um novo questionamento poderia ser lançado para os alunos como: Quais desses aparelhos poderiam ser substituídos por outros que realizassem as mesmas funções?

Uma boa forma para organizar as informações seria a construção de uma tabela. A sugestão é para refletir sobre o uso da energia elétrica, tendo a primeira coluna, os aparelhos elétricos conhecidos e, a segunda coluna, a função que o aparelho executa. A terceira coluna com a forma de energia resultante da ação do aparelho (transformação de energia). Por exemplo, o chuveiro elétrico, a água fria passa por dentro do chuveiro, é aquecida, assim a energia elétrica é convertida em energia térmica (calor). O mesmo ocorre com um ferro de passar roupa ou com um aquecedor.

Sugestão da tabela:

Aparelho/ Equipamento elétrico	O que faz ou fornece	Forma de energia obtida
Chuveiro elétrico	Água quente	Calor ou energia térmica

Os aparelhos elétricos podem ser de muitos tipos, exercendo funções diferentes. Na segunda coluna poderá aparecer algo do tipo: calor, limpeza, roupa lavada, notícias, músicas, refrigeração etc.

É possível orientá-los a procurar o que há em comum nas funções dos diferentes aparelhos citados. Por exemplo, pode ter listado a batedeira, o ventilador e a furadeira. Todos eles, apesar de estarem executando tarefas diferentes, produzem algum movimento e todos possuem motores elétricos que transformam a energia elétrica em energia mecânica (movimento).

A finalização da aula deverá acontecer dentro de um contexto mais amplo, pois as transformações de energia não ocorrem apenas nos aparelhos, estão presentes em diversos eventos do dia a dia e no Universo, tanto em produtos tecnológicos como em fenômenos naturais: em um relâmpago, no crescimento das plantas, nas nossas funções vitais, na prática de exercícios físicos etc.

Aula 3

Iniciar a aula, retomando os conteúdos abordados nas aulas anteriores. Questionar os alunos:

Estamos a todo momento consumindo ou transformando algum tipo de energia?

De onde vem a energia? A eletricidade? E o calor do fogão? A energia utilizada para movimentar os veículos?

E a energia que utilizamos nas atividades físicas, até mesmo quando dormimos?

Relacionar o calor do fogo vindo da lenha, da queima de carvão ou do gás; a energia dos veículos vem da queima da gasolina, do óleo diesel ou do álcool; a energia das atividades físicas vem dos alimentos.

Após essa conversa inicial, apresentar o vídeo: Como funcionam as usinas hidrelétricas, disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=1QDosHWmRcM> (acesso em: 7 nov.2018). Em seguida, organizar a turma em grupos com 4 alunos cada, para responder questões a respeito de texto: Estamos por um fio do racionamento de energia, disponível em: <http://noticias.r7.com/blogs/economia-em-cinco-minutos/2017/10/31/estamos-por-um-fio-do-racionamento-de-energia/> (acesso em: 12 nov. 2018). Considerar apenas o trecho inicial que antecede o gráfico Nível dos reservatórios.

O que a chuva tem a ver com a eletricidade que usamos? Como a força das águas é utilizada para acender lâmpadas e aparelhos elétricos?

Resposta: Isso explica porque boa parte da energia elétrica conduzida no Brasil vem das usinas hidroelétricas.

Nas hidroelétricas, o curso do rio é represado, construindo-se uma barragem e formando-se, assim, um lago artificial ou um reservatório. A água represada é conduzida por canos desde a barragem até as turbinas, que ficam a dezenas ou centenas de metros abaixo dos reservatórios, que são constituídas de pás como as de um ventilador, só que muito maiores.

A força com que a água atinge as turbinas faz com que suas pás girem, e esse movimento das pás, por sua vez, aciona os geradores elétricos. Os geradores são dispositivos que possuem grandes imãs que, ao girar, geram eletricidade. Em resumo: a energia do movimento da água é transformada em energia elétrica. E, assim, da água se faz a luz!

Em seguida, os grupos deverão fazer uma pesquisa, que pode ser realizada em computadores conectados à internet ou livros previamente separados pelo professor, sobre usinas termoelétricas e nucleares. A proposta é que os alunos comparem os três tipos de produção de energia (hidrelétrica termoelétricas e nucleares), as vantagens e desvantagem da utilização de cada uma delas e os dados causados no meio ambiente, e qual o processo de transformação de energia envolvida em cada uma.

Essas informações pesquisadas devem ser apresentadas à turma, de forma que todos consigam participar. Para isso, em semicírculo, cada grupo deverá comentar as informações encontradas. Promover uma discussão sobre o tema e complementar sempre que necessário.

Na discussão final, é importante comparar as três fontes de energias. No Brasil, a usina hidroelétrica é a forma de geração mais comum de eletricidade (cerca de 90%), porque nosso país tem regiões muito ricas em "águas", devido ao grande número de rios que possui. Mas também apresenta usinas termoelétricas e nucleares, além de outras fontes geradoras, porém em quantidades bem menores.

Nas usinas termoelétricas nucleares (ou termonucleares) também há turbinas que se movem, acionando geradores do mesmo modo que as hidroelétricas. A diferença entre elas é que a fonte que coloca as turbinas em movimento é o calor.

Tanto na usina termoelétrica como na nuclear, o que move as turbinas é o vapor que sai com alta pressão da água aquecida, de modo semelhante ao que acontece em uma panela de pressão.

Para o fechamento da aula, propor aos alunos que pesquisem sobre outras fontes de energia além da hidrelétrica, termoelétrica e nuclear. Essas informações devem ser trazidas para a aula seguinte.

Aula 4

Retomar as fontes de energias abordadas nessa sequência didática. Em seguida, questionar os alunos a respeito da pesquisa solicitada na aula anterior sobre outras fontes de energias.

Espera-se que os alunos citem energia eólica, maremotriz, geotérmica e solar. Anotar os principais tópicos das pesquisas dos alunos na lousa e pedir que façam mesmo no caderno.

Após essa mobilização inicial, algumas imagens das fontes de energia podem ser apresentadas aos alunos.

lkpro/Shutterstock.com

Usina eólica.

Mark Agnor/Shutterstock.com

Usina solar.

Cardaf/Shutterstock.com

Usina geotérmica.

Alex Mit/Shutterstock.com

Usina maremotriz.

Em seguida, organizar a turma em grupos de 5 alunos a fim de que produzam um cartaz a respeito da energia eólica, solar, geotérmica e maremotriz, utilizando as informações das pesquisas e da discussão inicial dessa aula. Cada grupo deverá trabalhar com apenas uma das fontes de energia. Para isso, devem preencher a ficha a seguir para organizar as informações que irão compor o cartaz.

Tipo de Usina:_________________________________________________
Fonte de energia
Características e / ou definições
Vantagens
Desvantagens
Curiosidades e observações gerais

Com base nas informações organizadas na tabela, os grupos devem compor o cartaz, que pode ser feito em cartolina e utilizando lápis de cor, canetas hidrocor, colagem de imagens de revistas, dentre outros.

Os cartazes podem ser apresentados ou expostos em sala de aula. Se julgar necessário, utilizar outra aula para uma conversa final com os alunos a fim de que avaliem seus trabalhos e sua participação. Alguns tópicos podem ser usados para essa avaliação:

A representação reflete o trabalho do grupo?

A representação apresenta diferentes elementos da usina produtora de energia?

A representação retrata a participação de todos os membros do grupo e faz uso de criatividade na sua elaboração?

Não deixe de dar um feedback nas produções de acordo com os critérios da ficha de atividade. Esse momento pode ser efetivado de forma coletiva, retomando todos os objetivos de aprendizagem planejados para essa sequência.

Para trabalhar dúvidas

Caso tenha algum aluno, auxiliá-lo na leitura de textos, gráficos e imagens, que podem ser realizadas coletivamente.

Vale destacar que o trabalho em grupo permite que as dúvidas sejam minimizadas, pois assim os alunos podem auxiliar uns aos outros, e o professor pode ficar atento aos alunos que possam colaborar com seus colegas, orientando e fazendo intervenção somente quando for necessário. Um objetivo de dinâmica de trabalhos dessa forma é que o professor consiga fazer uma gestão mais significativa da aprendizagem e do tempo, proporcionando um espaço maior para o diálogo dos pares, focando nas necessidades específicas de determinados alunos para selecionar uma abordagem com toda a turma ou especificamente com um grupo de alunos.

Avaliação

As atividades de pré-leitura, levantamento de hipóteses, leitura, compreensão do texto, bem como o trabalho em duplas e a discussão com toda a turma, devem ser avaliadas. Para isso, sugerimos a ficha a seguir.

Nome do(a) aluno(a): _________________________________________________________
1. Reconhece as diferentes fontes de energia?	( ) Sim.	( ) Não.
2. Avalia os diferentes tipos de produção de energia elétrica?	( ) Sim.	( ) Não.
3. Participa das atividades em grupo e respeita a opinião dos colegas?	( ) Sim.	( ) Não.
4. Comparou as diferentes fontes de energia?	( ) Sim.	( ) Não.

Propor também aos alunos algumas questões relacionadas a conceitos essenciais, como as sugeridas a seguir.

1. Qual a relação de aumento de gás carbônico com a temperatura média da Terra?

Resposta: O aumento da emissão de gás carbônico na atmosfera aumenta o efeito estufa e com isso a temperatura média da Terra (aquecimento global).

2. Quais as vantagens de utilização de fontes de energias renováveis?

Resposta: Ajuda a reduzir impactos ambientais, reduz a dependência de combustíveis fósseis, diminui a emissão de poluentes, dentre outros.

Ampliação

Na aula 1, o aprofundamento pode ser realizado da conexão do aumento da temperatura e as mudanças climáticas e ambientais, explicando o calor, seca, tempestades, enchentes e elevação do nível do mar. Também uma abordagem da definição de combustíveis fósseis, explicando a origem dos fósseis e do petróleo. Essa questão de sustentabilidade e recursos renováveis ou não renováveis poderá ser mais intensificada a partir dessa ampliação. Outros aspectos relacionados à redução, reutilização e reciclagem de materiais pode ser abordado, caso haja possibilidade de conexão com projetos de outras áreas.

Na aula 2, o motor elétrico pode ser uma temática para ampliação. A partir de pequenos experimentos ou por simulações em softwares, é possível construir uma relação para se entender a transformação de energia em usinas.

Na aula 3, explorar o site da Usina Hidroelétrica de Itaipu, disponível em: <https://www.itaipu.gov.br/> (acesso 7 nov.2018), podendo ser uma indicação para ampliação dos conhecimentos. É possível trabalhar diversos aspectos, como o ambiental, o econômico e a história. Os vídeos institucionais, gráficos de produção de energia, esquemas de funcionamentos poderão ser explorados e associados aos conteúdos previstos para essa sequência didática. Como a energia hidroelétrica tem a predominância na matriz energética brasileira, essa indicação pode contribuir para o entendimento mais global desse tipo de produção de energia e suas respectivas vantagens e desvantagens quando colocadas frente aos desafios de preservação do meio ambiente. Essa discussão precisa estimular os alunos a questionar a respeito do racionamento de energia. Esquemas mais complexos das usinas geradoras de eletricidade também podem ser explorados, desde que o aluno reconheça o processo de transformação. É possível também explorar esquemas de outras formas de produção de energia, como usinas eólicas, usinas solares etc.

Fonte: PNLD