Transferências de calor: uma UEPS apoiada pelo uso do Arduino

Abstract

Este trabalho apresenta uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa para o ensino de Física sobre as diferentes formas de transferência de calor, utilizando experiências didáticas apoiadas pela plataforma Arduino. O calor conduzido por uma barra metálica, a absorção/emissão de radiação térmica por um corpo e o resfriamento de uma superfície por convecção forçada são estudados com experimentos potencialmente significativos para a aprendizagem dos alunos. A análise dos resultados empíricos enfatiza o caráter didático desses experimentos, por permitirem a demonstração de fenômenos térmicos e enriquecerem a discussão sobre o que é previsto por modelos teóricos. No entanto, a ocorrência simultânea desses fenômenos e as limitações técnicas enfrentadas tornam difícil a aproximação entre os dados experimentais e os dados teóricos, especialmente, na situação em que a teoria utilizada precisa ser adequada aos estudantes do ensino médio. Os resultados educacionais indicam que os materiais elaborados têm potencial para promover uma aprendizagem mais significativa e que o uso da tecnologia é um fator que motiva a participação dos estudantes, por despertar a curiosidade deles. Apesar desses efeitos positivos, o uso desses recursos precisa ser complementado com ações que levem em consideração as características do público alvo.

Abstract: This work presents a Potentially Meaningful Teaching Unit for the teaching of Physics on the different forms of heat transfer, using didactic experiences supported by the Arduino platform. The heat conducted by a metal bar, the absorption/emission of thermal radiation by a body and the cooling of a surface by forced convection are studied with potentially significant experiments for student learning. The analysis of the empirical results emphasizes the didactic character of these experiments, as they allow the demonstration of thermal phenomena and enrich the discussion about what is predicted by theoretical models. However, the simultaneous occurrence of these phenomena and the technical limitations faced make the approximation between experimental data and theoretical data difficult, especially in the situation in which the theory used needs to be adequate for high school students. The educational results indicate that the materials developed have the potential to promote a more meaningful learning and that the use of technology is a factor that motivates students' participation, by instigating their curiosity. Despite these positive effects, the use of these resources needs to be complemented by actions that take into account the characteristics of the target audience.