No atual contexto da sustentabilidade, do uso de energia elétrica e manifestações de questões ambientais a favor e contra a construção de usinas hidrelétricas, a discussões sobre a produção de energia limpa e sustentável se torna de interesse nas escolas de ensino básico do país. Além disso, o conhecimento sobre a matriz energética no Brasil tem se intensificado no contexto escolar, sem, contudo, propor uma discussão mais profunda dos conceitos científicos envolvidos nestes tipos de usinas. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta de construção de um modelo interativo de usina hidroelétrica com materiais recicláveis e de baixo custo, que pode ser utilizado para desenvolver o trabalho em equipe e o planejamento das etapas do funcionamento dessa matriz energética, aproximando-a da realidade dos estudantes. Numa época onde o ensino interdisciplinar é almejado e recomendado pelos órgãos governamentais que regularizam o ensino, ainda se veem baixos níveis no ensino de Ciências, como mostram alguns indicadores nacionais e internacionais (ENEM, 2008; PISA, 2006). Geralmente questões formuladas por estes indicadores exigem que o aluno tenha uma visão abrangente, reflexiva e, hoje, social sobre estes assuntos. Desse modo, os estudantes devem ter conhecimentos sobre como a energia elétrica é gerada e distribuída, como também, entender o processo de transformação das energias envolvidas na geração, iniciadas principalmente pela energia cinética, seja de transporte de massas de água nas usinas hidroelétricas, vento nas usinas eólicas ou devido à energia térmica que aumenta a energia cinética das moléculas de um gás, no caso das termoelétricas. Entretanto, embora existam vários tipos de usinas, grande parte delas utiliza o mesmo tipo de gerador (eletromecânico), onde a única diferença está no elemento que faz a turbina girar. Conhecer os tipos de usina e a forma de geração pode fazer o estudante refletir, por exemplo, sobre a implantação de certos tipos de usinas geradoras no país e até mesmo opinar sobre o tema, ações que o faz exercer sua cidadania, o que acontece apenas se o seu nível de alfabetização científica for significativo. (TEIXEIRA, 2007; HAZEN;TREFIL, 2003; CHASSOT, 2000).

Pela observação do funcionamento do modelo, pode-se iniciar uma discussão sobre a forma de energia utilizada para girar as pás de uma turbina ligada a um gerador eletromecânico. O modelo envolve, diversos conceitos da ciência, desde a mecânica até o eletromagnetismo. A abordagem pode ser conceitual qualitativa ou quantitativa, vindo a depender do nível de ensino em que o modelo foi utilizado., nesse caso, qualitativo. Uma estratégia interessante para a utilização do modelo é fazer os estudantes relacionarem, após a observação do funcionamento e pesquisa, o modelo com uma usina hidroelétrica real, comparando a função dos elementos principais das usinas e do modelo. A montagem do modelo da usina hidrelétrica pelos estudantes foi realizada com materiais de baixo custo e reaproveitamento de eletrônicos, utilizando: Palitos de sorvete, copinhos de café, E.VA (diversas cores), cola quente e motorzinho de impressora e LED.

Funcionamento de uma Usina Hidrelétrica, um modelo de ensino e aprendizagem.

Energias

02/2021 - 03/2021

Energia elétrica, Hidrelétrica, Ensino, Aprendizagem

Leonardo Alexandre Veltrone (Coordenador da Equipe)
KEILA NOGUEIRA DOS SANTOS (Aluno Capitão)
ZAINAB ZAHER EL ZEIN (Aluno)
KERA ADRIANA DE MELO CORREIA (Aluno)
GUILHERME GAYARDO RAK MULLER (Aluno)

Colégio Monsenhor Guilherme, Foz Do Iguaçu-PR

O colégio Monsenhor Guilherme está localizado em Foz do Iguaçu no oeste do estado do Paraná. Seus principais atrativos são as Cataratas do Iguaçu, as cidades fronteiriças, como: Ciudad del Este (Paraguay) e Puerto Iguazu (Argentina) e a Usina hidrelétrica de Itaipu. Essa região é considerada de privilégio em meio as águas, pois é banhada pelos rios Iguaçu e Paraná. No processo educacional, é importante conhecer a respeito do meio em que vive, nesse contexto é de interesse como estratégia pedagógica pelo professor a discussão com os estudantes do funcionamento da usina hidrelétrica na produção de energia elétrica. As hidrelétricas funcionam por meio de grandes turbinas que giram devido à força das águas. A água passa por tubos que são interligados às turbinas, fazendo-as girar. Cada turbina é acoplada a um equipamento chamado gerador, formando, assim, a unidade geradora que faz a transformação da energia mecânica, do movimento das pás da turbina, em energia elétrica. A atividade desenvolvida no cenário escolar, posterior aplicada, possibilitou o debate da produção de energia elétrica pelas águas, o entendimento do funcionamento de uma usina hidrelétrica, a discussão das questões ambientais envolvidas nessa matriz energética e como fechamento a produção de um produto educacional em formato de maquete (Usina hidrelétrica).

O modelo proposto apresentou algumas analogias com a usina real (itaipu) que foi abordadas pelo professor, caso da pressão de saída de água relacionado com a velocidade da água nas turbinas das usinas hidroelétricas, causadas pela pressão hidrostática ou da semelhança das turbinas construídas no modelo com as rodas d ́água e as turbinas reais das usinas. Estas analogias são importantes no Ensino de Física e de Ciências porque partem de algumas ações conhecidas dos estudantes, seja por terem conhecido em veículos de comunicação ou por terem observado no funcionamento do modelo.

Pelas falas e interatividade dos estudantes, pode ser feita uma discussão sobre a geração de energia no país, onde os mesmos levantaram problemas causados pela falta de chuvas nas represas, causando a diminuição dos níveis de água para o fornecimento nessa matriz. A compreensão dos impactos sociais causados nessa situação e pode gerar possíveis aumentos na tarifa elétrica domiciliar, assunto esse que percebe-se como potencial de abordagem em discussões transdisciplinares, com a participação de professores das áreas de Ciências Humanas, caso da Sociologia, Geografia e Filosofia. Segundo Teixeira (2007), a discussão de impactos sociais e da aplicação de conhecimento adquirido no ensino básico formal, ou seja, dentro da escola, ou na educação em espaços não-formais, como museus e centros de ciência , fazem parte de uma consciência cidadã a ser trabalhada na escola em todos os níveis de Ensino. Se ele tem competências e conhecimentos básicos que o auxiliam na discussão e na tomada de decisões que podem eventualmente mudar sua vida e da sua comunidade, seu nível de letramento científico pode ser considerado significativo (CHASSOT, 2000). Com esse trabalho, houve uma compreensão maior dos processos utilizados para a rotação das turbinas, fomentando as discussões sobre outros tipos de energia utilizados para girar as turbinas, extrapolando o uso do gerador eletromecânico em usinas eólicas, térmicas e até em outras plantas de geração de energia mais experimentais, como as usinas de marés. O fato dos estudantes construírem a usina com a ajuda do professore e fazê-la funcionar ajuda na compreensão e na habilidade de planejamento do modelo, além da pesquisa teórica sobre seu funcionamento. No caso deste modelo, os estudantes do 1º ano do Ensino Médio apresentaram para salas de outras séries, levantando dúvidas nos colegas que eles mesmos deveriam responder,o que exigiu deles um conhecimento mais profundo do assunto.

Neste trabalho a interação dos estudantes com um modelo demonstrativo pode despertar o gosto pela ciência e da conscientização deles com relação não só aos processos de geração e distribuição de energia elétrica de forma sustentável ou ecologicamente correta, mas também ao uso consciente dessa energia. Além disso, discussões no espaço de aprendizagem com os estudantes podem melhorar o seu aprendizado e sua consciência ambiental e cidadã, que atualmente são almejados nos níveis de ensino mencionados. Com a confecção do modelo de usina eles podem adquirir habilidades, como as mais simples habilidades manuais, e algumas habilidades cognitivas, principalmente as de planejamento, medidas, observação e concretização das ideias iniciais para a construção da maquete.

CHASSOT, A. Alfabetização Científica: questões e desafios para a educação.São Paulo, Edi-tora Unijuí, 2000. HAZEN, R. M.;TREFIL, J. Saber Ciência. São Paulo:Cultura Editores Associados, 2003. TEIXEIRA, J. N. Categorização do nível de letramento científico dos alunos de Ensino Médio. 2007. Dissertação (Mestrado) -Instituto de Física, Universidade de São Paulo.