ReBEQ - v.12 n.1 - Revista Brasileira de Ensino de Química by Editora Átomo

ISSN 1809-6158

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017 Coordenação Geral Pedro Faria dos Santos Filho – UNICAMP Wilon Mazalla Jr – Editora Átomo Conselheiro Emérito Aécio Pereira Chagas Conselho Editorial Vânia Gomes Zuim – UFSCar José de Alencar Simoni – UNICAMP Gláucia Maria da Silva – USP-RP Robson Fernandes de Farias – UFRN Márlon Herbert Flora Barbosa Soares – UFG Conselho Ad hoc Agnaldo Arroio – USP-SP Gildo Giroto – UNICAMP Thiago Henrique Barnabé Corrêa – UFTM Renato Henriquez Souza – UFAM Silmar José Spinardi Franchi – UFSC-Blumenau Nelson Henrique Morgon – UNICAMP Daltamir Justino Maia – IFSP Josimara Cristina de Carvalho Oliveira – UERR Adriana Vitorino Rossi – UNICAMP Simoni Alves de Assis Martorano – UNIFESP Revista Brasileira de Ensino de Química rebeq@atomoealinea.com.br www.atomoealinea.com.br/rebeq Produção Editorial

Revista Brasileira de Ensino de Química (ReBEQ) é uma publicação semestral da Editora Átomo e colaboradores. Dentro do espírito maior da editora, que é a difusão do conhecimento por meio da democratização das valiosas pesquisas e avanços cientíﬁco-educacionais, quase sempre em latência nas boas universidades, e pelo intercâmbio de ideias e experiências daqueles que participam do processo ensino/aprendizagem, a ReBEQ inaugura novo espaço, abrindo suas páginas para pesquisadores, docentes (ensino médio e superior), alunos de graduação e pós-graduação, com a visão de que o conhecimento deve ser construído e compartilhado coletivamente. O conhecimento contemporâneo deve ser apresentado de forma inter/ transdisciplinar trazendo preocupações como a ética, o meio ambiente e a humanização dos processos e serviços. Centrada nas questões ensino/aprendizagem, visa contribuir para a atualização e otimização do Ensino de Química.

Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema de Bibliotecas e Informação PUC-Campinas Revista Brasileira de Ensino de Química Campinas, SP: Editora Átomo, 2006 v. 1, n. 1, jun./jun. 2006 Semestral Publicação cientíﬁca-educacional 1. Química – Periódicos. 2. Ciências exatas – Periódicos. CDD 540

Editora Átomo Indexada

Índice para Catálogo Sistemático 1. Química

540

A DIVISION OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY

Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira

Pede-se permuta. - Pide-se cange. We ask for exchange. - On demande l’echange. Si sollecita intercambio. Wir bitten un aurstausch un publikationen.

Rua Tiradentes, 1053 - Guanabara - Campinas-SP CEP 13023-191 - PABX: (19) 3232.9340 e 3232.0047 www.atomoealinea.com.br

Sumário 7

EDITORIAL

ARTIGOS

Aplicação de um sistema de refrigeração em um laboratório de Química Analítica desenvolvido com hardware aberto construído com materiais de baixo custo Edmilson Antonio Canesin, Fernando Barreto e Guilherme Zago Canesin

Desenvolvimento de um software educativo para o ensino experimental de Química

Pesquisas sobre resolução de problemas em química: uma análise em periódicos científicos

Letícia Aparecia de Oliveira e Juliana do Nascimento Gomides

Amanda Pereira de Freitas, Verônica Tavares Santos Batinga e Angela Fernandes Campos

Cromatografia em coluna: uma proposta de experimento utilizando casca de ovo de galinha Simone Garcia de Ávila e Aleff dos Santos Rodrigues

RELATOS DE EXPERIÊNCIA

A penicilina como temática interdisciplinar para exploração de conteúdos de Química e Biologia no ensino médio

Franciane Gonçalves dos Santos, Gislayne Marília Alves de Queiroz, Carlos André de Souza, Cynthia Maria Carneiro Costa e Flávia Cristina Gomes Catunda de Vasconcelos

Memória química: uma maneira divertida de aprender química

Produção de modelos para investigação de representações sub-microscópicas de estudantes do ensino médio sobre mudanças de estado físico da matéria

Francisca Belkise de Freitas Moreira, Igor Rannes da Costa Sousa, Karla Andrômeda Nobre de Oliveira, Maria Alcilene Gomes de Menezes, Edson Fernandes Moreira e Paulo Roberto Nunes Fernandes

Tânia Cristina Vargas Sana, Daisy de Brito Rezende e Agnaldo Arroio

Projeto temático ‘Química e Energia em Prol de Um Desenvolvimento Sustentável’: apontamentos iniciais Fernanda Welter Adams, Dayane Graciele dos Santos e Simara Maria Tavares Nunes

QUÍMICA VERDE

A responsabilidade dos Químicos para um mundo melhor: desafios e potencialidades para além do laboratório Ingo Eilks, Jesper Sjöström e Vânia G. Zuin

HISTÓRIA DA QUÍMICA

107

Registro da contribuição de Theodoro Ramos para atomística

117

RESENHAS

119

NORMAS PARA PUBLICAÇÃO

Nielson José Silva Furtado, José Machado Moita Neto e Janildo Lopes Magalhães

Contents 7

EDITORIAL

ARTICLES

Application of a cooling system in an Analytical Chemistry laboratory developed with open hardware and built with inexpensive materials Edmilson Antonio Canesin, Fernando Barreto and Guilherme Zago Canesin

Development of educational software for teaching experimental Chemistry

Studies on problem solving in chemistry: analysis of scientific periodicals

Column cromatography: a proposed experiment using chicken eggshell

Letícia Aparecia de Oliveira and Juliana do Nascimento Gomides

Amanda Pereira de Freitas, Verônica Tavares Santos Batinga and Angela Fernandes Campos

Simone Garcia de Ávila and Aleff dos Santos Rodrigues

EXPERIENCES ACCOUNT

Penicillin as a theme for an interdisciplinary activity towards exploration of Chemical and Biological contents in high school Franciane Gonçalves dos Santos, Gislayne Marília Alves de Queiroz, Carlos André de Souza, Cynthia Maria Carneiro Costa and Flávia Cristina Gomes Catunda de Vasconcelos

Chemistry memory: a way of learning chemistry with fun

Production of models for investigation of submicroscopic representations of high school students about changes in physical state of matter

Francisca Belkise de Freitas Moreira, Igor Rannes da Costa Sousa, Karla Andrômeda Nobre de Oliveira, Maria Alcilene Gomes de Menezes, Edson Fernandes Moreira and Paulo Roberto Nunes Fernandes

Tânia Cristina Vargas Sana, Daisy de Brito Rezende and Agnaldo Arroio

Thematic project ‘Chemistry and Energy Towards Sustainable Development’: initial appointments Fernanda Welter Adams, Dayane Graciele dos Santos and Simara Maria Tavares Nunes

GREEN CHEMISTRY

The responsibility of Chemists for a better world: challenges and potentialities beyond the lab Ingo Eilks, Jesper Sjöström and Vânia G. Zuin

CHEMISTRY HISTORY

107

Record of Theodoro Ramos contribution to atomistic

117

REVIEW

119

EDITORIAL STANDARDS

Nielson José Silva Furtado, José Machado Moita Neto and Janildo Lopes Magalhães

Editorial

Vivemos tempos muito intensos, o momento é muito delicado em todos os seus aspectos: eco-

nômico, social, político e educacional. É certo que não temos hoje as melhores condições de vida e,

muito menos, aquelas necessárias para o exercício de nossas profissões. Isso requer muito cuidado e, principalmente, capacidade de adaptação. Teremos de nos adaptar mudando rotinas, hábitos e costumes até que esta fase passe e tudo se normalize.

Os professores, particularmente os de Química, que atuam nas escolas públicas há muito vêm

lidando com a falta das melhores condições de trabalho para bem executarem suas funções. O improviso sempre foi sua grande arma e a capacidade de adaptação sua grande aliada! Por essa razão, pouco se deixam abater e continuam atuando.

A ReBEQ sempre evidenciou essa capacidade de adaptação dos professores às condições que se

apresentam nas diferentes regiões do país, por meio da publicação de relatos de experiência que, invariavelmente, trazem a expressão “através da utilização de materiais de baixo custo e para suprir a falta de infraestrutura das escolas públicas”.

Diante da constatação de tal comprometimento, cabe-nos questionar: por que os docentes

quase não são ouvidos quando tomadas as decisões que afetam a comunidade estudantil em todos os seus níveis?

Seria muito oportuno se, contando com o apoio de outros segmentos da sociedade, os professo-

res pudessem opinar mais sobre os diferentes problemas sociais, não só dentro das salas de aulas,

mas no cotidiano e em todos os lugares. Superar as atuais dificuldades exige união de todos e o professor, pela sua experiência não só educacional, mas na solução de problemas profundos que atingem a educação, tem um papel fundamental que deve e precisa ser reconhecido.

Coordenação Editorial

Artigos Articles

Aplicação de um sistema de refrigeração em um laboratório de Química Analítica desenvolvido com hardware aberto construído com materiais de baixo custo Application of a cooling system in an Analytical Chemistry laboratory developed with open hardware and built with inexpensive materials Edmilson Antonio Canesin, Fernando Barreto e Guilherme Zago Canesin

Desenvolvimento de um software educativo para o ensino experimental de Química Development of educational software for teaching experimental Chemistry Letícia Aparecia de Oliveira e Juliana do Nascimento Gomides

Pesquisas sobre resolução de problemas em química: uma análise em periódicos científicos Studies on problem solving in chemistry: analysis of scientific periodicals Amanda Pereira de Freitas, Verônica Tavares Santos Batinga e Angela Fernandes Campos

Cromatografia em coluna: uma proposta de experimento utilizando casca de ovo de galinha Column cromatography: a proposed experiment using chicken eggshell Simone Garcia de Ávila e Aleff dos Santos Rodrigues

ARTIGO 01 | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 10-17

Resumo Os processos químicos envolvem calor no seu desenvolvimento, em alguns casos é

necessário controlar o calor liberado, para que se mantenham as condições ideais de temperatura da reação, seja para preservar as espécies ou manter os solventes envolvi-

dos no processo. Neste trabalho desenvolveu-se um sistema de refrigeração que opera na temperatura ambiente, suficiente para processos que necessitem de sistemas de

refluxo. Esse sistema utiliza hardware aberto Arduino e materiais de baixo custo, inclu-

sive reciclando sucatas e reaproveitando materiais para a fabricação do equipamento. O resultado foi um equipamento com um custo de aquisição e construção muito baixo, que economiza até 1000 litros de água por mês na rotina de laboratório. Palavras-chave: Arduino, hardware aberto, água, reciclagem. Abstract

Chemical processes involve heat in its development, in some cases it is necessary to control the heat in order to achieve ideal temperature conditions for reactions, to preserve the species or to maintain the solvents involved in the process. This work presents a cooling 1. Professor DE no Campus Apucarana da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR. 2. Professor DE no Campus Apucarana da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR. 3. Aluno de IC-Jr UTFPR.

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system that operates at normal environment temperature, which is sufficient for processes requiring reflux systems. This system uses open hardware Arduino and low cost materials, including recycling and reusing scrap material to manufacture the hardware equipment. The result is an equipment with a very low acquisition and construction cost that can save up to 1000 liters of water per month in the laboratory routine. Key-words: Arduino, open hardware, water, recycling.

INTRODUÇÃO Nos processos químicos e físicos em geral,

muitas reações liberam energia (processos exo-

térmicos), ou necessitam de aquecimento para

que ocorram com maior eficiência (processos endotérmicos). Nos dois casos, a percepção do calor é uma forma de interpretar a transferência de energia através da variação de temperatura

(Barros, 2009). Muitos dos procedimentos utilizados na rotina de um laboratório precisam contro-

lar o calor liberado, seja para recuperar ou evitar

perda dos solventes, receber destilados ou manter os reagentes em determinadas condições de temperatura. Nesses casos, normalmente são utiliza-

dos sistemas de refrigeração, que podem ser sim-

ples condensadores que utilizem água corrente de torneira, consumindo e desperdiçando água tratada de boa qualidade, ou então acoplar um

sistema ultra termostatizado de refrigeração, que normalmente tem custo elevado para aquisição e

requer manutenção especializada, além de con-

sumo de energia elétrica elevado. Os sistemas de refluxo, normalmente são utilizados em processos de digestão, extração ou destilação, como nas aná-

lises de proteínas (AOAC, 1990; ANVISA, 2005),

reações de saponificação (Salimon et al., 2014; Bursali et al., 2006) ou nos processos de demanda

química de oxigênio (DQO) (APHA, 1998; Bado et al., 2013).

Com o desenvolvimento do hardware aberto

com fácil acesso e baixo custo, pode-se elabo-

rar sistemas de automação simples ou até mais complexos utilizando linguagem de programa-

ção, entre eles podem ser citados sistemas de automação residencial através da rede celular

(Cardoso; Dias, 2014; Carvalho, 2013), protótipos de domótica de automação predial (Araújo et al.,

2012; Dias; Pizzolato, 2004), desenvolvimento de controles remotos para as mais diversas aplica-

ções (Cavalcante et al., 2014), desenvolvimento de

processos para captação de dados usados em pesquisas científicas (Moreira et al., 2013) e em moni-

toramentos ambientais (Carvalho; Amorin, 2014), além de aplicações no ensino de física (Perez et al., 2013) sendo que toda essa tecnologia pode ser

desenvolvida e aperfeiçoada, buscando soluções em programas mais simples que sejam mais adequados ao que se deseja (Santos, 2014).

O hardware aberto, a exemplo do Arduino,

possui várias interfaces analógicas e digitais que podem ser gerenciadas por software desenvolvido em linguagem de programação do Arduino,

denominada Wiring. Essas interfaces permitem interligar uma vasta gama de equipamentos físi-

cos, de sensores a atuadores, permitindo realizar

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 01

medições de variáveis no ambiente físico, cálculos

tema, transistores (BC337), 4 diodos (1N4007),

ambiente físico (Arduino, 2014).

de 300 W de um PC, radiador/condensador de

numéricos e tomar decisões lógicas no ambiente

computacional, gerando novas variáveis no

Esse projeto visou desenvolver um sistema de

refrigeração de água, usando materiais de baixo custo e outros materiais considerados sucatas, mas que pudessem atender a demanda de um laboratório de química, tanto para uso em aulas

práticas como para realização de projetos de tra-

balho de conclusão de curso, atividades de extensão e iniciação científica. 2

METODOLOGIA 2.1

Materiais utilizados

e 10 resistores de 1 Kohms e 10 Kohms. Foram

aproveitados como material reciclado, fonte

refrigerador em alumínio (30 x 25 cm), 5 coolers

(8 x 8 cm) retirados de fontes de PC inutilizadas (Figura 2), interruptores, bomba de circulação

de água (30 W/110 V), chapas em aço inox para

revestimento e reservatório de isopor de 10 L. Para a montagem da estrutura física foram neces-

sários 12 m de cantoneira em alumínio de meia polegada, rebites do tipo ‘pop’ (4 x 10 mm), parafusos em geral (2 x 12 mm) além de ferramenta-

ria como: chaves de fenda, rebitadeira, furadeira, brocas e serra.

Para o projeto, foi escolhido o hardware aberto

Arduino modelo UNO R3 (Figura 1), que apresenta

13 entradas digitais e 5 entradas analógicas, que se enquadraram de forma suficiente para os objetivos propostos com um custo compatível.

Figura 2. Desenvolvimento da estrutura física. (a) Radiador, (b) Coolers de refrigeração, (c) fonte de PC, (d) Componentes eletrônicos, (e) Estrutura em cantoneira de alumínio. Figura 1. Arduino UNO R3. Fonte: Arduino (2014).

Desenvolvimento da estrutura física

As cantoneiras de alumínio foram cortadas

e adaptadas de acordo com o tamanho neces-

Este hardware foi adquirido em conjunto com

sário para encaixe de todos os componentes.

além da placa Arduino UNO R3, cabos de cone-

água acoplado à bomba, peças de maior volume,

um ‘Kit Iniciante Arduino’ genérico (disponível em

vários sites de venda na Internet), que continha

xão em geral em diversos tamanhos, um display LCD, LED`s de diversas cores, resistores, capacitor, entre outros acessórios. Além do kit iniciante, adquiriu-se, também, um sensor de temperatura

(DS18B20) para aferição da temperatura do sis-

2.2

Inicialmente previu-se a colocação da fonte de

computador, do radiador e do reservatório de

de forma que os coolers instalados no radiador de

alumínio tivessem uma circulação adequada de ar, assim como o cooler de refrigeração da bomba

d’água (Figura 3). Previu-se um espaço destinado a alocação do circuito eletrônico (protoboard,

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placa UNO R3 e display), e também para instalação das mangueiras de silicone destinadas a

circulação de água e um filtro. Todos os recortes

necessários foram rebitados e ao final obteve-se um conjunto suficientemente rígido e apto para

tados por cabos 12 V provenientes da fonte de computador montados com o circuito envolvendo transistores, diodos e resistores (Figura 4).

transporte do sistema.

Figura 4. Conexões dos diodos, transistores e resistores dos coolers na protoboard. Figura 3. Estrutura física montada em cantoneira de meia polegada para o projeto com o reservatório. (a) Reservatório de isopor, (b) Bomba de circulação de água. 2.3

Desenvolvimento do código

O desenvolvimento do código, iniciou-se ins-

talando o display, que mostraria as informações

para o usuário do sistema de refrigeração, adaptando-se códigos prontos da biblioteca de desen-

volvimento Arduino (Arduino, 2014). Partiu-se,

então, para o sensor de temperatura (DS18B20), onde foi encontrado um problema, pois o sensor não faz a leitura da temperatura em graus Celsius,

Testou-se as conexões para verificação do sis-

tema, instalou-se os coolers no radiador e digitou-se o código para funcionamento destes em determinadas temperaturas, ligados em diagonal, para

otimização da refrigeração. No código adicionou-

-se uma ‘temperatura de referência’ e assim ao

atingir 5 °C acima desta referência acionam-se os dois primeiros coolers e após 10 °C os outros dois. A ‘temperatura de referência’ pode ser alterada a

partir de dois botões ‘up’ e ‘down’, sendo mostrada

no display junto à temperatura da água de refrigeração (Figura 5).

e sim em uma escala própria. Buscou-se, então, uma biblioteca (OneWire, 2014), com o fator de

conversão para a escala desejada, um código de

aproximadamente 35 linhas e com isso obteve-

-se o sensor de temperatura funcionando corretamente. Enviou-se, então, o valor obtido pelo

sensor diretamente para o display, para que fosse possível conhecer a temperatura em que a água do

Figura 5. Display indicador das temperaturas e acima os botões ‘up’ e ‘down’.

as conexões entre a placa Arduino, transistores,

O botão ‘up’ aumenta a ‘temperatura de refe-

sistema se encontrava a cada segundo.

A partir de então, montou-se na protoboard

resistores e diodos, até os coolers, que são alimen-

rência’ e o botão ‘down’ diminui, ambos em

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incrementos de 1 °C e assim altera-se a dinâ-

processos de saponificação ocorrem em tempera-

mica do sistema para ligar ou desligar os coolers,

turas da ordem 120 °C durante 1h30min.

mantendo-se, assim, a temperatura desejada. Para alertar quanto a um possível superaquecimento da água de refrigeração, instalou-se um ‘buzzer’

para soar como alarme no mesmo funcionamento

de código do cooler, porém em uma temperatura de 15 °C acima da “temperatura de referência” (Figura 6).

Figura 7. Sistema de refrigeração finalizado, fechado com chapas de aço inox (a). Botão liga/desliga da fonte de alimentação do Arduino (b). Botão liga/desliga da bomba d’água (c).

Figura 6. Conexões da placa UNO R3 (a) e ‘buzzer’ (b) instalados na protoboard (c). 2.4

Aplicação do sistema

Após todas as conexões finalizadas, placas de

processamento UNO R3 e protoboard instaladas,

Figura 8. Bateria de Sebelin acoplada ao sistema de refrigeração.

o sistema foi fechado com chapas de aço inox,

aparafusadas no suporte de alumínio para melhor

proteção dos componentes internos (Figura 7) e o sistema foi então acoplado em uma bateria de

Sebelin (Figura 8) com 6 provas, equipada com

balões de fundo chato de 250 mL de capacidade,

RESULTADOS OBTIDOS O sistema desenvolvido foi submetido a cali-

com juntas esmerilhadas 24/40 e condensadores

bração das temperaturas de referência e de tra-

de refluxo.

tificado de aferição modelo ASTM 11C, imerso no

determinação de DQO e reações de saponificação

que compõem a bateria de Sebelin mantidos sob

modelo Liebig de 300 mm, montados em série para execução de reações que requerem sistema A bateria de Sebelin é usada regularmente no

laboratório de química analítica para análises de de óleos, além de utilização eventual com extratores Soxhlet para óleos e graxas. A análise de DQO requer um sistema de refluxo para refrigeração

do processo de digestão que ocorre entre 180 e 200 °C por um período não inferior a 2 horas e os

balho, obtidas pelo sensor DS18B20. Para isso utilizou-se um termômetro de mercúrio com cer-

reservatório da água de refrigeração. Adicionou-se

100 mL de água destilada nos 6 balões de 250 mL refluxo por 30 min, em temperatura de ebulição

da água, e com a bomba d’água do sistema acionada para circulação da água de refrigeração por todos os condensadores. As temperaturas foram

aferidas em três valores de referência diferentes.

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Tabela 1. Valores em °C de temperatura de referência, temperaturas registradas pelo display e temperatura aferida no termômetro em temperatura ambiente de 22 ± 2 °C. Referência 15 20 25

Display 22,9 a 23,1 25,7 a 25,8 26,6 a 26,8

Termômetro 22,5 25,0 26,0

Variação % 2,25 ± 0,44 3,01 ± 0,19 2,69 ± 0,38

Os valores foram escolhidos considerando possí-

1989), procedendo-se da seguinte maneira: ini-

Observou-se que as temperaturas obtidas na

no display foi anotada após 30 min de efetiva

veis temperaturas ambientes de trabalho do laboratório (Tabela 1).

leitura do sensor e aferidas pelo termômetro cer-

tificado diretamente na água de refrigeração apre-

sentaram variações de até 0,8 °C, o que significa

uma variação percentual máxima de até 3,20%, considerando o desvio, o que não interfere signi-

ficativamente na proposta de trabalho do equipa-

mento, uma vez que o objetivo é a recuperação dos vapores de solventes, principalmente água.

Após o processo de calibração, o sistema foi

submetido a um teste de eficiência de capacidade

de refrigeração, escolhendo-se, para isso, análises de DQO, pois neste tipo de análise as temperaturas de digestão são elevadas, levando a bateria de

Sebelin a trabalhar muito próxima de sua capa-

cidade máxima de aquecimento e consequentemente, exigindo que o sistema de refrigeração proposto chegasse ao seu limite.

Foram preparadas 6 análises de DQO, utili-

zando-se o procedimento padrão (Clesceri et al.,

cialmente foi acionada apenas uma resistência

da bateria de Sebelin e a temperatura registrada

digestão, ou seja, após 30 min de ebulição em

torno de 200 °C da mistura catalítica sob refluxo. Em seguida, acionou-se a segunda resistência e novamente aguardou-se 30 min de ebulição para

anotação da temperatura e assim sucessivamente para as demais, até o acionamento de todas as 6

resistências da bateria de Sebelin. Além disso tam-

bém foi aferida a temperatura no interior dos condensadores, introduzindo-se o termômetro até a metade de sua altura.

Observou-se que à medida que as resistências

de aquecimento eram acionadas houve um incremento máximo de 1,3 °C na temperatura da água

de circulação do sistema (Tabela 2) e a variação máxima de temperatura no interior dos conden-

sadores não foi superior a 2 °C, mantendo-se estável mesmo após 2 horas de funcionamento com

a bateria de Sebelin operando em seu limite de aquecimento.

Tabela 2. Temperaturas obtidas na água de refrigeração do sistema de refluxo e no interior dos condensadores, considerando um valor de referência do equipamento de 20 °C. Tempo (min)

Temperatura do Sistema (°C)

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

22,0 23,8 24,6 24,9 25,9 27,2 28,3 29,1 29,2 29,1

22,0 25,0 26,0 26,0 27,0 28,5 29,5 30,0 30,0 30,0

– – 26,0 27,0 27,5 29,0 29,5 30,0 30,0 30,0

Temperatura dos Condensadores (°C) 3 4 – – – 28,0 28,0 30,0 30,0 30,5 30,5 30,5

– – – – 28,0 30,5 30,0 31,0 31,0 30,5

– – – – – 30,5 30,5 31,0 31,0 31,0

– – – – – – 31,0 31,5 31,5 31,5

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 01

Para se conseguir este nível de refrigeração

utilizando água corrente (água de torneira) man-

tendo um fluxo mínimo necessário, verificou-se experimentalmente que seriam gastos cerca de 75

L de água por hora de funcionamento do refluxo,

e considerando um ciclo mínimo de 2 horas de digestão e pelo menos 30 min de resfriamento,

seriam gastos aproximadamente 200 L de água a cada ciclo de trabalho do digestor. 4

CONCLUSÃO O hardware aberto Arduino possui baixo custo

e possui fácil acesso às suas bibliotecas de progra-

mação.As suas interfaces analógicas e digitais o tornam versátil para atuar em diversos sistemas

de automação de baixo custo. Quanto ao sistema construído, as temperaturas obtidas na água de

refrigeração, mesmo operando com a capacidade máxima de aquecimento da bateria de Sebelin,

foram suficientes para atender ao processo proposto. O equipamento desenvolvido atende às

necessidades de refrigeração em sistemas de

refluxo para análises de rotina no laboratório de

química analítica, possui baixo custo de construção e retorna uma excelente economia de água,

contribuindo, significativamente, para preservação de recursos naturais. 5

REFERÊNCIAS ANVISA – Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Métodos físico-químicos para análise de alimentos. Instituto Adolf Lutz, Brasília-MS, 2005.

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ARTIGO 02 | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 18-28

Resumo A Química estuda os materiais que compõem a natureza, sua estrutura, propriedades, reações, composições e as suas transformações. Para facilitar o entendimento dessa

ciência é necessária a aplicação de metodologias alternativas que possam melhorar o processo de ensino-aprendizagem. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi desen-

volver um software educativo para ser utilizado na disciplina de Química, abordando

conteúdos de Química da primeira série do Ensino Médio. Realizou-se uma pesquisa documental, com caráter qualitativo, que se baseou em leituras, análises e interpreta-

ção de textos. A pesquisa foi desenvolvida durante o primeiro semestre de 2015, com

o propósito de elaborar um software educativo, utilizando o programa “Netbeans” com versão 7.4 e linguagem de programação Java. Os resultados são positivos, pois foi pos-

sível desenvolver páginas no software a partir de conteúdos com abordagem experimental, tais como segurança de laboratório, vidrarias, práticas de densidade e trans-

formações físicas e químicas para serem trabalhados com os alunos do Ensino Médio. Posteriormente, o software foi distribuído na forma de DVD-ROM em algumas escolas

da cidade de Itumbiara-GO. Concluiu-se que o software educativo é um poderoso instrumento do processo de ensino-aprendizagem, podendo suprir as necessidades em condições materiais desfavoráveis em escolas públicas.

Palavras-chave: Programa Netbens, laboratórios, práticas experimentais.

1. Aluna do Curso de Química-Licenciatura do ILES/ULBRA.

2. Professora Mestre do Instituto Luterano de Ensino Superior de Itumbiara (Iles/Ulbra).

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Abstract Chemistry studies the materials found in the nature, their structures, properties, reactions, compositions and transformations. To facilitate the understanding of this science it is necessary the development of alternative methodologies that can improve the teaching-learning process. Thus, the aim of this study was to develop an Educational Software for use in chemistry discipline, addressing Chemical content of the first year of high school series. Documentary research based on readings, analysis and interpretation was conducted firstly. This research was conducted with the purpose of developing an educational software, using the “Netbeans” with version 7.4 and Java programming language. The results are positive and it was possible to develop pages on software including experimental approach such as laboratory safety, glassware, density practices and physical and chemical transformations. The software in the form of a DVD-ROM was distributed in some public schools in Itumbiara-GO. It was concluded that educational software is a powerful tool in the teaching-learning process that can overcome the needs of unfavorable material conditions in public schools. Key-words: Program Netbens, laboratories, experimental practices.

INTRODUÇÃO A Química é a ciência que estuda os materiais

que compõem a natureza, sua estrutura, proprie-

dades, reações, composições e transformações; ela está presente em todas as atividades que nos rodeiam, desde um simples suco feito em casa

até os mais complexos experimentos. Apesar de

sua relevância, a disciplina de Química no ensino médio é considerada de difícil compreensão, pelo distanciamento entre a teoria e a prática (Mazalla Júnior, 2006).

Para melhor entendimento dessa ciência são

necessárias aplicações de metodologias alternativas que possam melhorar o processo de ensino-

-aprendizagem dos alunos (Sousa Neto et al.,

2004). Sendo assim, é necessário que o professor deixe de ser a única fonte de informação e passe

a criar oportunidades para que o aluno participe de forma mais ativa do processo de aprendizagem, para a construção do seu próprio conhecimento.

Isso acontece quando algumas tecnologias começam a ser compreendidas e utilizadas.

Atualmente, o uso de computadores como uma

ferramenta educacional tem se tornado mais fre-

quente, pois é um instrumento de mediação educacional, e os elementos que contribuíram para

que isso fosse possível foram os programas e pro-

tocolos de comunicação, denominados softwares (Jucá, 2006). Nesse contexto, os softwares educativos são desenvolvidos para serem utilizados no processo de construção do conhecimento, facili-

tando, assim, o processo de ensino-aprendizagem. Um Software Educativo (SE) é um programa

que possui recursos projetados com a finalidade de serem utilizados em contextos de ensino-

-aprendizagem, que vão desde a aquisição de conceitos, desenvolvimento de habilidades, até a resolução de problemas (Sancho, 2008).

Nessa perspectiva, SE é uma ferramenta edu-

cacional que auxilia no processo de ensino apren-

dizagem, pois, devido à falta de alguns recursos físicos, como laboratórios, fica difícil a compreen-

são de alguns conteúdos. Visando auxiliar nesse processo, o programa possui uma interação com o aluno simulando situações reais, impossíveis

de serem observadas em aulas estritamente expositivas.

Tendo em vista os aspectos observados,

levantou-se o seguinte problema: diante dos vários recursos computacionais existentes, é possível elaborar um software educativo com abordagem de conteúdos da disciplina de Química para ser utilizado no Ensino Médio?

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 02

Acredita-se que o desenvolvimento de um sof-

Para a análise dos dados, utilizou-se a pesquisa

tware educativo possa auxiliar no processo de

qualitativa, que é substancialmente aquela que

ambiente escolar, contribuindo no desenvolvimento

trabalha com descrições, comparações e interpre-

aprendizagem, pois é uma maneira de interação

busca estudar profundamente determinado acon-

entre as pessoas, podendo ser muito aproveitada no

tecimento; especificamente, a pesquisa qualitativa

do raciocínio, envolvendo o educando com o assunto

tações (Borges; Castilho; Pereira, 2011).

em estudo, além de promover a sua socialização.

Além disso, fez-se uso do método dedutivo,

Esse trabalho teve como objetivo desenvolver

que consiste na interpretação dinâmica e totali-

um software educativo para ser utilizado na dis-

zante da realidade, considerando que os fatos não

pretendíamos eleger alguns conteúdos de Química

A pesquisa foi desenvolvida durante o pri-

ciplina de Química, abordando conteúdos da pri-

podem estar fora de um contexto social (Lakatos;

meira série do ensino médio. De forma específica,

Marconi, 2010).

aplicados na primeira série do ensino médio e

meiro semestre de 2015, utilizando o programa

desenvolver um software abordando estes conte-

‘Netbeans’ com versão 7.4 e linguagem de pro-

údos. Decidimos que este software abordaria as

gramação Java. Para a elaboração do software

normas de segurança em laboratório e o software

foram utilizados conteúdos da disciplina de

educativo apresentaria práticas experimentais e,

Química, com abordagem experimental, para

por fim, seria distribuído na forma de DVD-ROM

alunos da primeira série do Ensino Médio, tais

em algumas escolas da cidade de Itumbiara-GO.

como: segurança de laboratório, vidrarias, práti-

Essa opção se justifica pela baixa qualidade,

cas de densidade e transformações físicas e quí-

ou mesmo pela inexistência dos laboratórios de

micas, com o propósito de auxiliar no processo de

Química nas escolas de Ensino Médio. Por isso, o

ensino-aprendizagem.

software educativo seria utilizado como um recurso

Posteriormente, o software foi gravado na

didático para favorecer o processo de ensino-

forma de DVD-ROM e distribuído para professores

-aprendizagem, colocando o aluno em situações práticas que introduzam recursos tecnológicos e,

assim, de uma maneira mais interessante, favorecer a apropriação do conhecimento (Brito, 2001). 2

MATERIAIS E MÉTODOS

O presente trabalho se iniciou com a inves-

tigação documental, de caráter qualitativo, que se baseou em leituras, análises e interpretação,

fundamentando-se na consulta de livros didáticos, artigos científicos, monografias, sites e jor-

nais que apresentassem o tema a ser abordado.

De acordo com Borges, Castilho e Pereira (2011) a pesquisa documental define-se como a consulta

de fontes primárias, e abrange todos os materiais que podem servir como fonte de informação para a pesquisa realizada.

de algumas escolas da cidade de Itumbiara-GO. 3

RESULTADOS E DISCUSSÃO

De acordo com Sancho (2008) Software

Educativo (SE) é um programa que possui recur-

sos projetados com a finalidade de serem utilizados em contextos de ensino-aprendizagem.

Elaborou-se um software na forma de recurso

didático, para ser utilizado com alunos da 1ª série do Ensino Médio, permitindo ao professor utilizá-

-lo como uma ferramenta auxiliar no processo de aprendizagem dos alunos. O recurso didático foi

desenvolvido no programa ‘Netbeans’ com versão 7.4 e linguagem de programação Java, tendo como pré-requisito o Windows XP, com no mínimo 500

MB (Megabytes) de memória RAM e processador Pentium 4.

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O professor poderá utilizar o software como

uma ferramenta didática para trabalhar com seus alunos no laboratório de informática; nos casos

em que a escola possui poucos computadores, o professor pode trabalhar com grupos de alunos

ou até mesmo utilizar o Datashow, e assim todos terem uma visão de como funciona o programa.

A Figura 1 apresenta as páginas desenvolvidas

no software, que consiste em uma introdução ao laboratório, partindo da aprendizagem de nor-

mas de segurança, reconhecimento de vidrarias e,

finalmente, a realização das práticas, tendo como método de avaliação exercícios de fixação e uma tabela periódica interativa.

Figura 2. Tela de normas de segurança.

As telas do software abordam como o espaço

físico do laboratório deve ser construído, aten-

dendo um conjunto de características que permi-

tam que a permanência seja segura e tranquila.

Para isso, há necessidade de obedecer às carac-

terísticas de construção, avaliando os aspectos

de sinalização de todas as áreas do laboratório (Chrispino; Faria, 2010).

A sinalização de qualquer laboratório pode ser

feita logo após a conclusão de sua construção, ou

mesmo durante a instalação de seus equipamen-

tos. Um aspecto muito importante na sinalização dos laboratórios é a utilização de cores para a

identificação de equipamentos, delimitação de Figura 1. Tela menu inicial.

No software, o aluno terá acesso à parte intro-

dutória sobre a segurança dentro do laboratório e

abaixo cinco ícones, contendo as mais importantes

sinalizações encontradas dentro do laboratório, os equipamentos de proteção individuais (EPI) exigidos para serem utilizados durante as práticas

experimentais; equipamentos de proteção coletiva (EPC) presentes no laboratório, para serem utiliza-

das em casos de acidentes; quais as boas condutas que o aluno deve ter dentro do laboratório para evi-

tar possíveis acidentes e como deve ser realizado

o descarte correto de produtos químicos utilizados durante as práticas experimentais (Figura 2).

áreas e tubulações (Chrispino; Faria, 2010).

Nesse aspecto, elaborou-se uma tela no sof-

tware (Figura 3) com o propósito de representar

as sinalizações mais utilizadas nos laboratórios de ensino, que são: sinalização de emergência,

utilizada nos mais variados locais do laboratório, incluindo-se os acessos, as saídas e alguns equi-

pamentos; sinalização para equipamentos de combate a incêndio, utilizada para identificar o

equipamento de combate a incêndio já instalado na construção do laboratório; sinalização de proibição, utilizada para indicar atitudes que não

devem ser tomadas naquele local por serem consi-

deradas perigosas; sinalização de obrigação, que

indica tanto comportamentos quanto obrigações que devem ser seguidos em determinados locais; sinalização de aviso, utilizada para chamar aten-

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ção dos usuários do laboratório quanto aos riscos em potencial que aquela região está sujeita (Chrispino; Faria, 2010).

Alguns laboratórios fazem uso de aparelhos de ultrassom, ou possuem muitas bombas de vácuo

ligadas que ultrapassam o limite de ruídos, nesse caso, recomenda-se utilizar protetores auriculares (Chrispino; Faria, 2010).

Quanto à proteção respiratória, como o labo-

ratório de química é um ambiente muito exposto à contaminação por vapores de reagentes e solventes, é recomendável que toda manipulação

com reagentes e solventes tóxicos seja efetuada

na capela, que deve possuir um bom sistema de exaustão (Chrispino; Faria, 2010). Figura 3. Tela de sinalização em laboratório.

A próxima instrução a seguir são os equipa-

mentos de proteção individual (EPI), que a princípio devem conter o Certificado de Aprovação

e Autenticidade, expedido pelo Ministério do Trabalho, por meio do seu correspondente órgão

nacional competente em Segurança e Saúde do Trabalho (Chrispino; Faria, 2010). Para garantir

total segurança, professores e chefes de labora-

tório devem ficar atentos aos equipamentos de proteção que não são fornecidos pela instituição, e que devem ser utilizados pelos alunos.

Chrispino e Faria (2010) ressaltam que, em

todas as atividades manuais, as mãos estão sujeitas a alguma forma de agressão, seja por conta-

minação ou lesão provocada por algum objeto e, dependendo da atividade que está sendo desenvolvida, devem estar protegidas com a utilização

de luvas. Para a proteção do corpo, recomenda-se a utilização de jalecos, com comprimento até os joelhos, para uso rotineiro, e devem ser con-

feccionados com tecido de algodão e sem cinto. Finalmente, para as pernas, recomenda-se uso

de calça comprida e, para os pés, meia e sapato fechado, com solado de borracha (Figura 4).

Para melhor aprendizado, o software possui

os mais importantes equipamentos a serem utilizados dentro de um laboratório, começando pela proteção dos olhos, portanto os óculos de segurança devem ser utilizados em qualquer situação,

desde que o indivíduo esteja dentro do laboratório e, além dos óculos, existem protetores faciais, que

podem ser utilizados juntamente com os óculos, e são recomendados quando se executa algum

procedimento exotérmico, ou mesmo na fusão de algum material (Chrispino; Faria, 2010).

Além dos equipamentos de proteção indivi-

A proteção auricular normalmente não é

dual, o laboratório deve apresentar equipamen-

dos acima do limite estabelecido de 60 decibéis.

ções de emergência, pois ajudam a minimizar os danos

muito utilizada no trabalho diário dentro de um

laboratório, pois não é comum existirem ruí-

Figura 4. Tela dos equipamentos de proteção individual.

tos de proteção coletiva (EPC’s), que são aqueles

cuja utilização é necessária e imprescindível em situa

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provocados por algum acidente ou qualquer imprevisto

Diante desse cenário, o software abordou tam-

(Chrispino; Faria, 2010, p. 38).

bém algumas boas condutas práticas, a serem

podem ser classificados de acordo com o material

mento coletivo de atividades. Chrispino e Faria

A Figura 5 retrata o caso dos laboratórios esta-

rem equipados com extintores de incêndio, que que causou o acidente, como Classe A, Classe B,

Classe C e Classe D. Para cada uma das classes de

incêndio, existe o extintor adequado, carregado com um agente a ser utilizado para o seu combate.

Os principais agentes de combate ao fogo são: água pressurizada, CO2, pó químico e espuma

mecânica. A manta corta-fogo é utilizada em

seguidas dentro do laboratório, visando a uma

perfeita convivência e harmonia no desenvolvi(2010) ressaltam que uma boa conduta no labo-

ratório se dá antes mesmo de iniciar qualquer

prática; por exemplo, a leitura de rótulos dos reagentes antes de utilizá-los, uma vez que há neles muitas informações importantes (Figura 6).

muitas situações emergenciais de ocorrência de um incêndio, ou até mesmo no caso de algum

líquido em chama espirrar no jaleco de algum ocupante do laboratório; nesses casos, deve-se abafar

o corpo da pessoa para eliminar completamente as chamas (Chrispino; Faria, 2010).

Outro exemplo de EPC presente no software

são os chuveiros de emergência, essenciais e obrigatórios em qualquer laboratório em que haja

Figura 6. Tela de boas condutas em laboratório.

Outro ícone abordado na tela de segurança em

manipulação de produtos químicos; lava-olhos

laboratório refere-se ao descarte de produtos quí-

gem nos olhos nos casos deles serem atingidos por

resíduos gerados após as aulas práticas (Figura 7).

são dispositivos de segurança para a vista, dota-

dos de duchinhas pelas quais flui água, para a lavaqualquer material estranho, incluindo-se partícu-

las sólidas e respingos de líquidos manuseados no

micos, em que se pode trabalhar a relação dos pro-

dutos químicos utilizados no laboratório com os

laboratório (Chrispino; Faria, 2010) (Figura 5).

Figura 7. Tela de descarte de produtos químicos.

Os produtos químicos de laboratórios são, geral-

mente, resíduos de ‘caráter especial’. A eliminação Figura 5. Tela dos equipamentos de proteção coletiva.

de tais resíduos deve ser cuidadosa observando-se

as leis físicas válidas em seu correspondente estado (ou forma). Recomenda-se sempre o contato com

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 02

órgão responsável ou com o responsável no pro-

tica experimental. Através das telas anteriores, o

processo químico no qual ocorre transformação,

vidrarias e acessórios presentes no laboratório e

grama de descarte e higiene química da instituição.

Toda substância não desejável, resultante de um o responsável tem que prepará-la para o descarte final (Figura 7) (Chrispino; Faria, 2010).

Com o aprendizado adquirido sobre as nor-

mas e condutas de segurança, a próxima etapa a seguir é o reconhecimento das vidrarias e aces-

sórios de laboratório, pois para a realização de qualquer prática experimental é extremamente importante o aluno saber qual a vidraria correta

a ser utilizada. Portanto, a identificação de vidrarias é necessária, pois no momento da realização

da prática o aluno terá um roteiro para seguir, com

materiais necessários a serem utilizados, por isso, foram selecionadas algumas vidrarias, consideradas importantes para serem utilizadas em dife-

aluno pôde aprender quais as técnicas e normas de segurança necessárias, o reconhecimento das

quais são as suas utilidades para, enfim, poder trabalhar com cautela e total segurança.

Os conteúdos de Química abordados no sof-

tware são da primeira série do Ensino Médio e

foram escolhidos com base nas pesquisas em

livros didáticos e demonstrados através de imagens em movimento, contendo os materiais neces-

sários e os procedimentos corretos que devem ser seguidos para a realização de cada prática experimental.

A tela de inicialização, como demonstra a

Figura 9, aborda um painel com abas referentes às duas práticas: transformações físicas e quí-

micas e densidade de sólidos. Ao selecionar o

rentes práticas contendo uma figura ilustrativa e

botão ‘Transformação’ o aluno terá acesso a uma

figura 8, aborda um painel de abas com as vidra-

a explicação de transformação física, que con-

a descrição da mesma.

A tela de vidrarias, como demonstrado na

rias e acessórios mais utilizados dentro de um laboratório, e para facilitar a localização, os botões com os respectivos nomes, estão posicionados em ordem alfabética.

tela contendo uma parte introdutória do conceito de uma transformação física. A tela aborda siste na mudança das propriedades físicas tais

como tamanho, forma, densidade ou mudanças no

estado da matéria que não são acompanhadas por mudanças em composição (Hein; Arena, 1998). Um exemplo visto no cotidiano é a transformação da água em gelo, ou seja, nenhuma nova substância é formada na transformação física.

Figura 8. Tela de vidrarias e acessórios de laboratório.

É importante mencionar que, com base nos

conhecimentos adquiridos nas telas propostas no software, o aluno pode, enfim, realizar, uma prá-

Figura 9. Tela de introdução às práticas.

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Relacionando a teoria com a prática o aluno

A prática experimental presente no software

pode, enfim, visualizar o experimento referente

sobre transformação química envolve o aque-

hidratado. Após alguns instantes o aluno pode

com a liberação de gás. A Figura 11 representa

à transformação física que consiste no aquecimento do sal inorgânico sulfato de cobre penta

observar que o sal apenas ficou um pouco mais claro, porque com o aquecimento as moléculas

de água presentes no sal evaporaram, demonstrando apenas uma mudança física da matéria,

afirmando a transformação física visualizado no experimento.

Para melhor entendimento, primeiramente

é mostrado ao aluno quais os materiais necessários para a realização da prática, o procedimento

cimento de um sal; em alguns instantes ele se

funde, passando do estado sólido para o líquido, a transformação química, a qual primeiramente

apresenta ao aluno quais os materiais necessá-

rios para a realização da prática, o procedimento correto a seguir e, depois, a visualização do expe-

rimento, possibilitando ao professor usá-la como método de avaliação, a partir das conclusões do aluno.

correto a seguir e, depois, a visualização do expe-

rimento pode ser observada, possibilitando ao

professor usá-la como método de avaliação, tendo como base as conclusões do aluno (Figura 10).

Figura 11. Tela de prática de transformação química (TQ).

Posteriormente, o aluno pode acessar outra

Figura 10. Tela de prática de transformação física (TF).

A transformação química consiste na formação

de novas substâncias, com propriedades e com-

posição diferentes do material inicial; as novas substâncias não precisam apresentar semelhan-

ças com o material original (Hein; Arena, 1998). Existem vários exemplos do cotidiano que podem ser abordados como exemplos para os alunos, e que acontecem a partir de uma transformação

química, tais como a nossa respiração e o processo de fotossíntese, dentre outros.

prática experimental presente no software, que é a densidade de sólidos; como nas anteriores, ao

selecionar o botão, o aluno tem acesso ao conceito sobre densidade. A densidade é uma propriedade intensiva,

dada pela razão massa/volume, e representa a quantidade de matéria de uma substância con tida na unidade de seu volume, ou seja, uma substância é densa se contém uma grande quantidade de matéria em um pequeno volume (Schaum; Rosenberg, 1975, p. 13).

A partir da prática experimental presente no

software, o aluno poderá calcular a densidade de um sólido irregular, como demonstrado na

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 02

Figura 12. De acordo com a experiência ilustrada

fixação, e para isso foram feitas pesquisas em

massa do material sólido. Para isso, introduziu-se

Como parte do aprendizado sobre as normas

na tela do SE, o professor poderá explicar aos alunos que, inicialmente, foi necessário medir a

300 mL de água destilada dentro de uma proveta e mergulhou-se o objeto em seu interior; o nível da

água no interior da proveta se alterou. Para calcular a densidade deste sólido, primeiramente, deve ser calculada a alteração no nível da água; para

isso, basta subtrair o volume inicial do volume final indicado na proveta. Esta diferença corresponderá ao volume do objeto introduzido na água.

Com esse valor, o aluno pode calcular a densidade através da razão massa/volume.

A Figura 12 ilustra a prática de densidade de

sólidos presentes no software; primeiramente, ele

aborda quais os materiais necessários para a realização da prática, o procedimento correto a seguir,

e, depois, a visualização do experimento pode ser observada, possibilitando ao professor usá-la

livros didáticos para seleção das melhores perguntas para serem inseridas no programa.

de segurança, o aluno encontrará uma tela com a

ilustração de um laboratório, onde vários alunos estão realizando diferentes tarefas (Figura 13).

O professor poderá aplicar esses exercícios com seus alunos, para que eles expliquem quais os

erros cometidos, as condutas erradas que estão sendo realizadas dentro do laboratório, qual seria a opinião deles através do que aprenderam e a

forma correta de conduzir as atividades. Assim,

com a realização dos exercícios referentes às nor-

mas de segurança, o aluno, enfim, terá acesso aos exercícios com ênfase nas práticas de transfor-

mação física e química e densidade de sólidos e líquidos.

como método de avaliação, a partir das conclusões do aluno.

Figura 13. Tela de exercícios de fixação. Figura 12. Tela de densidade de sólidos.

De acordo com Libâneo (1999), a avaliação é

uma análise qualitativa sobre dados considera-

dos importantes do processo de ensino e apren-

dizagem que auxilia o professor a tomar decisões sobre o seu trabalho. Dessa forma, como método

de avaliação do conhecimento adquirido pelos alunos, o software possui alguns exercícios de

Os exercícios são de grande importância, pois

constituem um método de avaliação do professor em relação ao aprendizado do aluno, possibili-

tando o reconhecimento das falhas do aluno em relação aos conteúdos.

A Figura 14 representa a tela dos exercícios,

nos quais cada questão possui somente uma res-

posta correta e, após responder todas as questões, o aluno pode selecionar o botão que lhe possibilita visualizar quantas perguntas ele acertou.

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Figura 14. Tela de exercícios de fixação.

Figura 15. Tela da tabela periódica.

Finalmente, o último ícone presente no menu

Fonte: Mendes et al. (2004).

inicial é a tabela periódica, a qual trata-se de uma

Após a elaboração do software, o mesmo foi

tabela interativa, que foi inserida dentro do software visando uma melhor compreensão dos alu-

gravado na forma de DVD-ROM e doado para

elemento estar localizado em determinado perí-

SE foi exposto aos professores regentes, retra-

professores de Química de três escolas da rede

nos. A partir dela, os alunos podem compreender

pública e privada da cidade de Itumbiara-GO. O

melhor as divisões existentes, o porquê de cada

tando os requisitos de instalação, e o que con-

odo ou família e quais elementos são naturais ou

tinha em cada ícone do programa. Com isso, foi

sintéticos. Todas essas dúvidas podem ser esclare-

possível auxiliar os professores no processo de

cidas com uma investigação na Tabela.

ensino-aprendizagem dos alunos, os colocando

Dentre as possibilidades disponíveis na inter-

em situações práticas que introduzem recur-

net, a melhor tabela interativa que encontramos

sos tecnológicos para, então, favorecer, de uma

foi a tabela denominada Quiptabela (figura 15),

maneira mais interessante, a apropriação do

que foi desenvolvida pelos alunos da Universidade

conhecimento químico.

Estadual da Paraíba, com o intuito de desenvolver um ambiente virtual de ensino-aprendizagem

(Mendes et al., 2004). Esse software aborda todos os elementos químicos da tabela periódica, detalhando as suas características de uma forma bem

COMENTÁRIOS FINAIS Com base nos recursos computacionais exis-

interativa, facilitando o ensino e o aprendizado. A

tentes, foi possível o desenvolvimento de um

priedades físicas e químicas e aplicações.

os quais, normas e segurança de laboratório, reco-

cada elemento selecionado, o programa apresenta

os seus dados completos, sua história, fontes, pro-

software educativo abordando conteúdos de Química da primeira série do Ensino Médio, dentre

Essa tabela periódica foi organizada com o

nhecimento de vidrarias e práticas experimen-

priedades físicas e químicas dos elementos são

o desenvolvimento do raciocínio, podendo ser

intuito de facilitar o estudo e o seu posiciona-

mento obedece à seguinte lei periódica: “As pro-

funções periódicas de seus números atômicos”. A tabela também é subdividida de acordo com a natureza dos elementos, metal, semimetal, ametal e gás nobre (Mendes et al., 2004).

tais. Esse recurso computacional auxilia no pro-

cesso ensino-aprendizagem, contribuindo para

muito aproveitado no ambiente escolar, suprindo, inclusive, as necessidades decorrentes da falta de

estrutura e materiais para aulas de laboratório, pouco favoráveis e comuns nas escolas públicas.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 02

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ARTIGO 03 | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 29-40

Pesquisas sobre resolução de problemas em química: uma análise em periódicos científicos Studies on problem solving in chemistry: analysis of scientific periodicals Amanda Pereira de Freitas1, Verônica Tavares Santos Batinga2 e Angela Fernandes Campos3

Resumo O presente estudo analisou os aspectos teóricos e metodológicos de pesquisas que abordam a resolução de problemas em Química no período de 2003 a 2013, em diver-

sos periódicos científicos nacionais e em alguns internacionais. Os estudos encontrados nessa direção foram lidos na íntegra e examinados segundo categorias de análise pre-

viamente estabelecidas. A análise mostrou que predominam estudos empíricos sobre a resolução de problemas, a qual vem sendo utilizada como estratégia didática, em

especial, no Ensino Médio. A resolução de problemas vem sendo trabalhada de forma articulada à experimentação, sendo estruturada e implementada no contexto escolar

a fim de possibilitar nos estudantes o desenvolvimento de conceitos, procedimentos e atitudes. Apesar de sua importância reconhecida pelos diferentes autores, as experiências didáticas sob essa perspectiva e as pesquisas sobre resolução de problemas em química ainda são tímidas, se constituindo como um campo aberto de investigação. Palavras-chave: Resolução de problemas, química, pesquisa bibliográfica.

1. Licenciada em Química e mestranda em Ensino de Ciências pelo Programa de Pós-graduação em Ensino de Ciências da Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE.

2. Licenciada em Química, Mestre em Ensino de Ciências e Doutora em Educação pela Universidade Federal de Pernambuco – UFPE. É docente do Departamento de Química da UFRPE.

3. Química Industrial, Mestre em Química, Doutora em Química pela Universidade Federal de Pernambuco – UFRPE. É docente do Departamento de Química.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 03

Abstract The present study analyzed the theoretical and methodological aspects of research in problem solving in Chemistry between 2003 and 2013 in different national and international scientific journals. The articles found in this area were read in their entirety and examined according to previously established categories. Analysis showed that empirical research on problem solving predominated, and has been used as a didactic strategy, especially in secondary teaching. Problem solving has been applied in conjunction with experimentation, and structured and implemented in the school context in order to allow students to develop concepts, procedures and attitudes. Although its importance is recognized by a number of authors, the didactic experiences regarding this perspective and studies on problem solving in chemistry remain scarce, characterizing a field open to investigation. Key-words: Problem solving, chemistry, bibliographic research.

INTRODUÇÃO Abordagens de ensino pautadas na resolução

de problemas podem despertar nos estudantes

em diferentes níveis de ensino, o interesse, o questionamento, a curiosidade e propiciar a compreensão dos fenômenos químicos a partir de suas ideias prévias, além da realização de atividades no

contexto escolar que privilegiem a pesquisa orientada, o debate e a experimentação (Simões Neto, 2013; Lacerda, 2012).

A resolução de problemas (RP) é uma estraté-

gia didática que tem por finalidade uma aprendi-

zagem contextualizada, que faça sentido para os

alunos e propicie uma construção integrada do conhecimento conceitual, procedimental e atitu-

dades em sala de aula que permitam a elaboração

de hipóteses, a reflexão e o debate por intermédio

da comunicação e da argumentação (Leite, 2009; Leite; Afonso, 2001).

Sob essa perspectiva, o presente estudo faz

parte de um projeto mais amplo que visa sistematizar num único espaço (website) pesquisas sobre

resolução de problemas que permite ao pesquisador de qualquer local do Brasil ter acesso as publi-

cações, linhas e tendências de pesquisa nessa área do conhecimento. Também, corrobora para mini-

mizar um problema apontado por Torresi et al. (2012):

ral (Martins; Veiga, 1999). Pode ser implementada

[...] pouca ou nenhuma divulgação científica tem sido realizada pelas unidades de pesquisa e insti tuições públicas de ensino superior, mesmo após o Projeto de Lei 1120/07, de 2007, aprovado na Comissão de Educação e Cultura da Câmara dos Deputados, que as obriga a publicarem suas produções técnicas e científicas na internet.

químicos e ao contexto social, cultural, econômico

Além disso, os estudos encontrados nessa

dinal (Margetson, 1997), além de proporcionar ao

aluno o desenvolvimento de habilidades que lhe

serão úteis para atuar no seu contexto sociocultua partir da elaboração de vários tipos de proble-

mas escolares vinculados a temas e conteúdos e ambiental dos alunos (Brasil, 1999, 2008). Uma

direção e sistematizados num website podem con-

vivenciar características da atividade científica

fazer uso delas em sua prática docente. Nesse sen-

das potencialidades desta estratégia didática é

promover um ensino que permita aos alunos

no contexto escolar. Por exemplo, trabalhar ativi-

tribuir para que professores de química do ensino

médio em contato com as investigações possam

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

tido faz-se necessário realizar uma busca e sele-

ção das pesquisas publicadas relacionadas a esse

problema e situação-problema apresentam seme-

tema em diferentes periódicos científicos, em par-

lhanças no sentido de se apresentarem como

problemas para melhoria do ensino e aprendi-

-a-dia dos alunos, que despertem o interesse dos

ticular, os estudos que tratam sobre a proposição

de estratégias didáticas pautadas na resolução de

zagem de Química. Assim, busca-se neste estudo responder a seguinte questão de pesquisa: quais aspectos teóricos e metodológicos são contem-

plados nas pesquisas que abordam a resolução de problemas em Química no período de 2003 a 2013? 2

Neste estudo consideramos que os termos

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Pozo (1998) define problema como uma situ

ação que um indivíduo ou um grupo quer ou precisa resolver e para a qual não dispõe de um caminho rápido

e direto que o leve à solução (p. 15). Segundo Batinga

e Teixeira (2009), uma situação pode ser considerada um problema na medida em que um sujeito a

reconheça como tal, e que a busca pela resolução

envolva um processo de reflexão e/ou tomada de decisão pelo indivíduo ou grupo envolvido.

De um modo geral, a resolução de problemas é

uma estratégia didática que pode ser introduzida a partir de um problema (P) ou situação-problema

(SP). Para Meirieu (1998), situação-problema é

uma situação didática na qual se propõe ao sujeito uma tarefa que ele não pode realizar sem efe-

tuar uma aprendizagem efetiva. Esta aprendizagem se dá quando o sujeito vence um obstáculo

na realização de uma tarefa. Veríssimo e Campos (2011) ressaltam que a situação-problema deve estar ajustada ao nível e possibilidades cogniti-

vas dos estudantes, sendo assim, não deve ser tão fácil, pois a sua resolução ocorrerá de forma

imediata, nem tão difícil contribuindo para que os estudantes evitem o processo de resolução. Além disso, a SP deverá despertar interesse e motivação

dos estudantes pela aprendizagem (Veríssimo; Campos, 2011).

situações contextualizadas a partir de temas

sociocientíficos ou fenômenos vivenciados no dia-

estudantes, e que possam ser trabalhadas durante todo o processo de resolução, de forma que o

ensino e aprendizagem venham a ser significativos para os estudantes.

Leite e Afonso (2001) propõem quatro fases

para o processo de resolução de problemas, as

quais possuem objetivos e duração diferentes. A primeira fase é a seleção do contexto, na qual o

professor já tendo elaborado os problemas que serão abordados deve propiciar um contexto pro-

blemático que possa fazer emergir dos alunos questionamentos e interesse na busca da reso-

lução, visando possibilitar a aprendizagem dos conteúdos relacionados com os problemas. Para

o momento da problematização pode-se utilizar

materiais impressos e videogravados, como, por exemplo, artigos de revistas ou de jornais e notícias de televisão, filmes e vídeos relacionados com o problema a ser abordado. É importante

que estes recursos sejam adequados ao nível dos

alunos e que despertem o seu interesse, por lhes colocar desafios, questões e tomada de decisão.

A segunda fase é a formulação dos proble-

mas, que está focada no trabalho do aluno sobre

o contexto problemático que foi selecionado pelo professor. Nessa fase, o professor possui o papel

de orientar de forma mais indireta o processo de delimitação do problema, como afirma Leite e Afonso (2001):

A partir da análise do(s) contexto(s) proble mático(s), os alunos devem explicitar os pro blemas e questões que este(s) lhes suscita(m), competindo ao professor a tarefa de promover a clarificação dos problemas formulados, a rejei ção de problemas irrelevantes, a constatação de eventuais sobreposições entre problemas for mulados [...], com vista à identificação dos pro

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 03

blemas a considerar para efeitos de resolução pelos alunos (p. 257).

A terceira fase, considerada a mais longa, con-

siste na resolução do(s) problema(s) pois depende do tempo que o aluno levará para concluir o ciclo

de atividades necessárias para a resolução. Nessa fase, o professor continua desempenhando um

papel de orientador das atividades, porém compete aos alunos trabalharem a fim de resolver os problemas propostos. Nesta fase de resolução Leite e Afonso (2001) afirmam que:

Para resolver um problema identificado, os alunos terão que começar por reinterpretá-lo, planificar a sua resolução, implementar as estra tégias de resolução planificadas, obter a solução (se ela existir) e avaliá-la (p. 257).

Assim, os alunos precisarão consultar diferen-

tes fontes de informação, tais como: livros, revistas, filmes, relatórios e documentários e, se neces-

sário, realizar diversos tipos de atividades, como

experimentação, entrevistas, visitas técnicas e

trabalhos de campo. O professor deve certificar-se de que as informações necessárias para a resolu-

ção do problema estão acessíveis aos alunos, mas estes devem ser estimulados a busca e identificação de outras informações relevantes.

A última fase é direcionada à avaliação, deno-

minada por Leite e Afonso (2001) de síntese e avaliação do processo. Esta fase é realizada em

conjunto por professor e aluno e visa avaliar se os problemas propostos foram resolvidos, ou se não possuem uma solução através da síntese final dos conhecimentos conceituais, procedimentais e ati-

tudinais adquiridos e/ou desenvolvidos durante o processo de resolução. Também é o momento de

avaliar se houve eficácia na aprendizagem, desen-

volvimento pessoal, ético, moral e social durante todo o processo de resolução.

Quanto à tipologia dos problemas, Pozo

(1998) destaca que os problemas podem ser do tipo científico, escolar e cotidiano. Neste trabalho

enfatizaremos o problema escolar, que pode ser classificado como: qualitativo, quantitativo e

pequenas pesquisas. Para Pozo e Crespo (2009), o problema escolar busca propiciar ao aluno o

aprendizado de conceitos, procedimentos e atitu-

des próprios da ciência, os quais são necessários não somente para resolver os problemas escola-

res, mas, também, para compreender e responder com um maior embasamento científico a pergun-

tas que podem ser propostas sobre fenômenos científicos e processos tecnológicos que ocorrem na vivência cotidiana (Pozo; Crespo, 2009).

O problema escolar pode ser entendido como

uma forma de auxiliar os alunos a adquirir hábitos e estratégias de resolução de problemas mais pró-

ximos aos da ciência, respeitando as potencialida-

des e limitações do contexto escolar (Pozo, 1998). Este tipo de problema pode proporcionar aos alunos o interesse, o reconhecimento e a neces-

sidade de resolver problemas no âmbito escolar e não apenas como uma questão proposta pelo professor.

O problema escolar qualitativo é aquele cujo

processo de resolução requer dos alunos raciocí-

nios teóricos baseado em conhecimentos químicos, sem a necessidade de realizar cálculos numéricos e/ou manipulações experimentais para

obter sua solução (Pozo; Crespo, 2009). O objetivo deste tipo de problema é permitir que o aluno

procure relacionar os conceitos científicos com os fenômenos que acontecem no seu dia-a-dia, a

partir da mobilização de seu conhecimento prévio e de novos conhecimentos adquiridos durante o processo de resolução, além de incentivar os alunos a propor hipóteses e explicações para fenômenos relacionados com o problema.

O processo de resolução do problema esco-

lar quantitativo envolve o trabalho com grande-

zas químicas e dados numéricos. As informações fornecidas no enunciado do problema abrangem, principalmente, quantidades e a estratégia de resolução, baseia-se na utilização de algoritmos,

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

fórmulas, equações, operações matemáticas e na

Na fase de elaboração, a resolução de proble-

relação e comparação de variáveis, grandezas e

mas articulada à experimentação pode ser usada

lares que requerem do aluno a elaboração e exe-

não para resolver o problema proposto, bem como

dados (Pozo; Crespo, 2009).

para testar as hipóteses iniciais formuladas com

As pequenas pesquisas são problemas esco-

o intuito de perceber se estas são suficientes ou

cução de estratégias de resolução por meio de

testar hipóteses sobre conceitos e métodos cientí-

um trabalho prático, que pode ser realizado no

ficos relacionados ao problema e ao experimento.

laboratório escolar, em sala de aula ou em ativida-

É um momento propício para que o aluno possa

des de campo para solucionar o problema (Pozo;

(re)construir seus modelos teóricos iniciais e

Crespo, 2009). As pequenas pesquisas possuem

também propor novas explicações. Nessa fase, os

algumas características semelhantes aos pro-

experimentos podem contribuir na promoção da

blemas qualitativos e quantitativos, como, por

assimilação de novos conhecimentos e na credibi-

exemplo, a interpretação de um fato/situação e a

lidade das novas concepções (Posner et al., 1982).

sar dados, relacionar variáveis e refletir sobre os

estratégia didática eficiente para a sistematização

determinação de grandezas químicas. Nesse tipo

Por fim, na fase de aplicação, a resolução de pro-

de problema há a necessidade de coletar e anali-

blemas integrada à experimentação pode ser uma

procedimentos adotados e os resultados obtidos

do conhecimento químico aprendido durante o

(Pozo, 1998), proporcionando aos estudantes o

processo de integração, na aplicação de um con-

desenvolvimento conceitual, de habilidades e ati-

ceito ou um método para resolução de um novo

tudes durante o processo de resolução. Por exem-

problema em contexto similar, e também para

plo, De Jong (1998) realiza pesquisas que abordam

analisar a possibilidade de aplicação do conheci-

a articulação entre as estratégias de resolução de

mento aprendido e de seu significado em contex-

problemas e a experimentação. O autor aponta um

tos diferentes (Posner et al., 1982). Assim, a arti-

modo como pode ocorrer esta articulação, deno-

culação destas duas estratégias pode contribuir

minando-o de ciclo de aprendizagem que consta

para que os estudantes desenvolvam uma melhor

de três fases: aprendizagem de exploração, elabo-

assimilação e integração de conteúdos conceitu-

ração, e aplicação.

ais, procedimentais e atitudinais trabalhados nas

Durante a fase de exploração, a resolução de

problemas integrada à experimentação pode ser utilizada para estimular o interesse dos alunos

em conhecer e compreender novos fenômenos e a formular hipóteses para resolver o problema

aulas de química (Batinga, 2011). 3

METODOLOGIA

Este estudo envolve uma pesquisa biblio-

proposto a partir de seus conhecimentos pré-

gráfica (Oliveira, 2005) referente à resolução de

fundamental para que os alunos possam observar,

dológicos nas pesquisas sobre resolução de pro-

vios. É nessa etapa que a realização de atividades experimentais pode servir como um instrumento

descrever, elaborar hipóteses iniciais que possam explicar quimicamente o fenômeno observado

através do experimento. Portanto, as atividades experimentais podem ajudar a instigar o aluno a necessidade de se construir novas concepções e conceitos (Posner et al., 1982).

problemas no ensino de Química. Para tanto, bus-

cou-se analisar alguns aspectos teóricos e metoblemas em Química em periódicos científicos da

área de ensino de ciências/química no período de 2003 a 2013. Os dados obtidos a partir do levan-

tamento bibliográfico foram abordados de forma qualitativa e quantitativa (Oliveira, 2005). Foram selecionados 15 periódicos que constam no Qualis

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 03

da CAPES, sendo 13 nacionais e 02 internacionais,

categorias de análise as quais estão descritas no

Pesquisa, Ensaio – Pesquisa em Educação em

Quadro 1. Categorias de análise dos artigos

descritos a seguir: a) Nacionais: Ciência & Ensino,

Ciência em Foco, Ciência em Tela, Educação e

Ciências, Investigações em Ensino de Ciências, Perspectiva, Pro-posições, Química Nova, Química

Nova na Escola (QNEsc), Revista Brasileira de

Ensino de Química (ReBEQ), Revista Brasileira de

Ensino de Ciência e Tecnologia (RBECT) e Revista

Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências (RBPEC); e b) Internacionais: Alambique – Didáctica de las Ciencias Experimentales e Revista

Electrónica de Enseñanza de las Ciencias (REEC). A escolha destes periódicos deu-se pela abrangên-

cia de pesquisas na área de ensino de ciências e, em particular, no ensino de química.

O levantamento bibliográfico foi realizado

através do acesso eletrônico em todas as edições

disponíveis nos quinze periódicos selecionados, durante o período delimitado para a pesquisa.

Quadro 1.

Categoria1

A pesquisa no artigo analisado é de cunho teórico ou empírico.

Categoria2

A resolução de problemas é utilizada no artigo analisado como uma estratégia didática.

Categoria 3

O artigo analisado define ou conceitua o que é problema.

Categoria 4

O artigo analisado utiliza o termo resolução de problema ou situação ‑problema.

Categoria 5

É possível identificar o tipo de problema proposto no artigo analisado, de acordo com a Tipologia dos problemas.

Categoria 6

A resolução de problema proposta no artigo analisado se apresenta articulada à experimentação.

Na categoria 1 buscou-se analisar a natu-

De um modo geral, a busca/acesso foi feita pelas

reza da pesquisa a fim de identificar se trata de

Resolução de Problemas

ou estudo teórico que traz uma revisão de litera-

palavras-chave expostas na Figura 1.

Química

um estudo empírico, relacionado a atividades

desenvolvidas com estudantes ou professores, tura sobre a resolução de problemas. Na segunda

Situação-Problema

categoria buscou-se identificar de que forma a RP estava sendo utilizada nos trabalhos de pesquisa

analisados, especificamente, como estratégia didática. Na terceira categoria buscou-se obserAprendizagem Baseada em Problema

Resolução de Situação-Problema

Problema

Figura 1. Palavras-chave utilizadas no processo de busca dos artigos sobre resolução de problemas em química.

Para análise dos aspectos teóricos e metodoló-

gicos dos artigos que versam sobre a resolução de

problemas em Química, foram estabelecidas cinco

var se os artigos analisados apresentavam uma definição ou conceituação do que é problema. Na

categoria 4 buscou-se identificar se os autores dos artigos analisados utilizavam o termo resolução de problemas (RP) ou situação-problema

(SP) para abordar/introduzir a proposta didática

discutida no artigo. Já na categoria 5 procurou-se identificar, se possível, os tipos de problemas pro-

postos nos artigos analisados, conforme tipologia

de problemas escolares: qualitativo, quantitativo

ou pequenas pesquisas. E, por fim, na categoria 6 procurou-se identificar se resolução de problemas apresentava-se articulada à experimentação.

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1

Análise dos aspectos teóricos e metodológicos em artigos que abordam a Resolução de Problemas em Química

Os artigos encontrados, 16 (dezesseis) no

total, foram selecionados e lidos na íntegra para uma análise mais aprofundada. Após uma leitura

completa e minuciosa dos 16 (dezesseis) artigos identificamos que apenas 12 (doze) abordavam a resolução de problemas em Química.

Dentre os 15 (quinze) periódicos pesquisados,

apenas 6 (seis) apresentaram artigos que trata-

vam da temática resolução de problemas, são eles: Alambique, REEC (internacionais), Química Nova,

QNEsc, RBECT e RBPEC (nacionais). No Quadro 2 apresentamos a distribuição dos 12 (doze) artigos

sobre resolução de problemas em Química encontrados nestes periódicos.

Quadro 2. Quantidade de artigos sobre RP em Química encontrada por periódico. Periódicos

Quantidade de artigos

Alambique

Ensenanza de lãs Ciências

Química Nova

Química Nova na Escola (QNesc)

Revista Brasileira de Ensino Ciência e Tecnologia

Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciência

Total

A análise dos 12 (doze) artigos (Apêndice A)

doravante denominados de A1 a A12 e publicados nos 6 (seis) periódicos mostrou que a resolução

de problemas ainda é uma temática pouco pesquisada na área de Química, configurando-se também como uma estratégia didática pouco utilizada no

contexto escolar. Isto se torna evidente pela baixa

quantidade de artigos encontrados nos periódicos pesquisados. Entretanto, observou-se que a partir de 2009 esta temática vem adquirindo reconheci-

mento em função do aumento na quantidade de trabalhos publicados.

Dentre os 12 (doze) artigos, 9 (nove) foram

publicados em periódicos nacionais e 3 (três) em internacionais. A análise apontou que apenas 2

(dois) tratam de estudos teóricos e 10 (dez) de estudos empíricos.

A análise dos 2 (dois) artigos (A1 e A8) que tra-

tam de estudos teóricos mostrou que estes apresentam uma discussão que abordam a Resolução

de Problema como: Estudo sobre a RP articulada à experimentação e Estudo sobre estratégias para

RP. O A1 apresenta uma proposta didática sobre a utilização da RP articulada à experimentação para

promover a aprendizagem do conteúdo de polímeros a estudantes de ensino médio. Já o A8 apre-

senta uma discussão sobre estratégias didáticas que visam melhorar o desempenho dos alunos na resolução de problemas, ancorado em pressupos-

tos teóricos da teoria de Piaget e neopiagetianas e em outras categorias, tais como: representacional, metacognitivo e transferência de aprendizagem.

A análise apontou 10 (dez) artigos (A2 a A7

e A9 a A12) que apresentam estudos empíricos. Os trabalhos A5, A6, A9 e A12 foram publicados

na QNEsc, a qual apresentou um maior número de artigos na área de RP em Química. Nos traba-

lhos A2 e A4 percebe-se que a RP é concebida e utilizada como estratégia didática. O A2 apresenta

uma pesquisa que investigou as concepções de professores de química do ensino médio sobre a elaboração e processo de resolução de situa-

ções-problema. Enquanto isso, o A4 investigou as concepções de alunos e professores de quí-

mica no âmbito universitário sobre resolução de problemas.

No artigo A4 não é apresentado um problema

específico no decorrer de sua estruturação e dis-

cussão, entretanto, menciona o tema Hidrólises, o qual foi selecionado para a realização de uma entrevista realizada com professores e alunos sobre o uso da RP como estratégia de ensino.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 03

Em geral, foi observado que os 12 (doze) arti-

pesquisas. Apenas o artigo A8 apresenta um pro-

fases propostas por Leite e Afonso (2001), que são

propostos em 8 (oito) artigos analisados foram

gos analisados buscam estruturar a estratégia de resolução de problemas considerando as quatro

nesta ordem: a seleção do contexto, a formulação

dos problemas, a resolução do(s) problema(s) e, por fim, a síntese e avaliação do processo.

Na análise da categoria 3 foi observado que

apenas um artigo (A4) apresentou uma conceituação sobre o que é problema:

Falar de problemas implica considerar aquelas situações que demandam reflexão, pesquisa, investigação e para responder [a estes proble mas] tem que se pensar nas soluções e definir uma estratégia de resolução que não conduz, precisamente, a uma resposta rápida e ime diata [tradução nossa] (Coronel; Curotto, 2008, p. 463).

Esta conceituação destacada no artigo A4

se aproxima da que é adotada neste trabalho (Batinga; Teixeira, 2009, p. 3).

Na quarta categoria foi analisado se os arti-

gos usavam o termo problema (P) e/ou situação

‑problema (SP). Esses termos são instrumentos utilizados para introduzir, estruturar e abordar a

estratégia de resolução de problemas. Foi obser-

vado que apenas no artigo A11 os dois termos estão presentes. Entretanto, houve predominân-

cia do termo problema, sendo 8 (oito) dentre os

12 (doze) artigos analisados, conforme mostra o quadro 3.

Quadro 3. Relação dos artigos que adotam o termo SP e/ou RP; Termo adotado

Artigos

Resolução-problema

A1, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A11

Situação-problema

A2, A9, A10, A12

Quanto à análise da categoria 5, que trata da

tipologia dos problemas, percebeu-se que a maio-

ria dos problemas propostos nos artigos analisados é do tipo escolar qualitativo e pequenas

blema do tipo escolar quantitativo.

Consideramos que os problemas escolares

classificados como qualitativos pelo fato de propiciar aos estudantes relacionar conceitos científicos com os fenômenos que acontecem no seu cotidiano e por requerer a mobilização dos conhe-

cimentos prévios e o incentivo a elaboração de novos conhecimentos durante o processo de reso-

lução destes problemas. Em quatro artigos o pro-

blema escolar foi classificado como quantitativo

por apresentar no seu enunciado grandezas quí-

micas envolvendo quantidades numéricas e a realização de operações matemáticas para resolvê-lo (Pozo; Crespo, 1998). Alguns problemas foram

classificados como pequenas pesquisas, pois para resolvê-las seria necessária a realização de uma

pesquisa que envolvesse um trabalho prático,

tanto em sala de aula e/ou no laboratório, ou atividades de campo (Pozo; Crespo, 1998). Uma sín-

tese da análise da quinta categoria está disposta no Quadro 4.

Quadro 4. Análise da tipologia dos problemas. Tipologia dos Problemas

Escolar

Qualitativo e Pequena Pesquisa

Escolar

Qualitativo

Escolar

Qualitativo

Escolar

Qualitativo e Pequena Pesquisa

Escolar

Qualitativo e Pequena Pesquisa

Escolar

Qualitativo e Pequena Pesquisa

Escolar

Quantitativo

Escolar

Qualitativo e Pequena Pesquisa

A10

Escolar

Quantitativo

A11

Escolar

Qualitativo e Pequena Pesquisa

A12

Escolar

Quantitativo

Na análise da sexta categoria (quadro 5) obser-

vou-se que os artigos A1, A3, A5, A6, A7-A12, apre-

sentaram propostas didáticas que contemplavam a abordagem de resolução de problemas articulada

à experimentação no ensino de Química. Isso pode indicar que os estudos têm enfatizado a utilização

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

das atividades experimentais como instrumento

quantidade de artigos encontrados nos periódicos

habilidades práticas de laboratório. Foi possível,

em perspectivas diferentes no âmbito do ensino

para resolução de problemas que visem à unidade

teoria-prática, e o desenvolvimento de técnicas e também, identificar nestes artigos que a RP arti-

culada à experimentação contemplou as três fases (ou pelo menos uma) de aprendizagem, segundo De Jong (1998) que são exploração, elaboração, e aplicação.

Quadro 5. Relação dos artigos articulados ou não à experimentação. Resolução de Problemas articulada à Experimentação

A1, A3, A5, A6, A7, A9, A10, A11 e A12

Resolução de Problemas não articulada à Experimentação

A2, A4, A8

Em linhas gerais, a discussão dos resultados

obtidos nas propostas didáticas aplicadas, aponta que a articulação da RP à experimentação propor-

cionam ao aluno a experiência e o aprendizado de habilidades características da atividade científica no contexto escolar, e também o desenvolvimento

de habilidades práticas nas manipulações de materiais, emocionais e de pensamento (Batinga,

2011; De Jong, 1998). Isso pode facilitar a compre-

ensão dos alunos sobre os conteúdos científicos durante a realização de atividades experimentais que não priorizam o método de “receita de bolo” e apenas a aplicação da teoria. 5

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os resultados apresentados neste trabalho

representam um panorama de alguns aspectos teóricos e metodológicos relativos a pesqui-

sas sobre a resolução de problemas na área de Química, que foram publicadas em alguns periódi-

cos nacionais e internacionais no período de 2003 a 2013.

A resolução de problemas é considerada uma

linha de pesquisa ainda recente na área de Didática das Ciências/Química. Isso é refletido na pequena

nacionais e internacionais pesquisados. A resolução de problemas vem sendo estudada e discutida de Química como foi observado, por exemplo,

na investigação das concepções dos professores

e alunos sobre a RP, em pesquisas que propõem estratégias para um melhor desempenho na reso-

lução dos problemas pelos alunos, e em propostas didáticas que articulam a RP à experimentação

para abordagem de diversos conteúdos na área

de Química. Aproximadamente 17% dos artigos

são de cunho teórico e 83% de cunho empírico. A RP também vem sendo utilizada como estratégia didática e a estruturação do processo de resolução

apresenta aspectos da proposta sugerida por Leite e Afonso (2001), tais como: seleção do contexto, formulação do problema, resolução dos proble-

mas e síntese e avaliação do processo. Apenas 1

(8%) artigo apresentou a conceituação do que é

problema. Por tratar-se de um termo polissêmico, é importante que os pesquisadores que atuam na área de resolução de problemas em Química possam destacar em seus trabalhos a conceituação adotada em relação ao termo problema.

Percebemos que a estratégia de resolução de

problemas objetiva valorizar mais o processo de resolução do que apenas a solução final do pro-

blema. Essa estratégia foi introduzida por meio de um problema ou situação-problema (SP).

Aproximadamente 33% dos artigos analisados

utilizaram o termo situação-problema e 67% adotaram o termo problema. Estes termos podem

apresentar significados semelhantes por tratar de situações contextualizadas em que os alunos pre-

cisam pensar, refletir, elaborar estratégias de reso-

lução, tomar decisão e buscar informações relevantes para obter possíveis e diversas soluções.

Foram encontrados três tipos de problemas

escolares, sendo a maior parte do tipo qualitativo (37%) e pequena pesquisa (54%) e apenas (9%) do tipo quantitativo. A RP vem sendo bastante

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 03

utilizada articulada à experimentação. Esta arti-

culação pode contribuir para uma maior integra-

ção e aprofundamento dos conteúdos conceituais, procedimentais e atitudinais abordados nas

aulas de Química (Batinga, 2011). Nesses artigos,

o papel da experimentação no ensino de Química refletiu uma visão mais contemporânea de ciên-

cia, no sentido de que os experimentos realizados

pelos alunos se constituem como um instrumento mediador entre a unidade teoria-prática, e direcionado a busca de possíveis respostas para a resolução do problema proposto.

Na perspectiva discutida neste trabalho, a

resolução de problemas no ensino de química

ainda é considerada uma estratégia didática inovadora por possibilitar que os alunos vivenciem

o desenvolvimento de habilidades cognitivas e sociais no contexto escolar, que são característicos da atividade científica, buscando a promoção de uma aprendizagem de Química mais con-

textualizada e que faça sentido para os alunos.

Entretanto, esta estratégia é pouco utilizada nas escolas da Educação Básica no Brasil, por reque-

rer do professor em exercício uma apropriação dos aspectos teóricos e metodológicos relaciona-

dos a esta estratégia didática no contexto escolar. Nesse sentido, os estudos encontrados que tratam a resolução de problemas numa perspectiva de

estratégia didática e de sua implementação em sala de aula serão considerados e sistematizados em um website sobre esse tema que está em fase

de elaboração. Acredita-se que tal procedimento

contribuirá para que professores/pesquisadores possam ter acesso aos estudos sobre o tema possibilitando o aprofundamento e desdobramento de

novas linhas de pesquisa. Além disso, a sistematização dos estudos em um website pode facilitar

a implementação desta estratégia pelo professor de Química em sua prática docente, uma vez que

estará disponível o planejamento de problemas e

situações-problemas de diversos conteúdos químicos e as atividades a eles vinculados.

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VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

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Reações de Combustão e Impacto Ambiental por meio de Resolução de Mara Elisângela JappeGoi e Flávia Maria Problemas e Atividades Experimentais Teixeira dos Santos

El aprendizaje basado en problemas como estrategia para el cambio Juan-Antonio e Llorens-Molina metodológico en los trabajos de laboratório

Variables cognitivas y metacognitivas en la resolución de problemas de Joan josepsolaz-portolés química: propuesta de estrategias didácticas

Ensino Experimental Contextualizada

Abordagem das propriedades coligativas das soluções numa perspectiva de Valéria Barboza Veríssimo, Angela ensino por situação-problema Fernandes Campos

Aprendizagem baseada em problemas: uma experiência no ensino de Renato M. Lopes, Moacelio V. Silva Filho, Química Toxicológica Melissa Marsden e Neila G. Alves

Abordagem dos Conceitos Mistura, Substância Simples, Substância Cristiana de Castro Lacerda, Angela Composta e Elemento Químico numa Perspectiva de Ensino por Situação- Fernandes Campos e Cristiano de Problema Almeida Cardoso Marcelino-Jr

A10

A11

A12

Abordagem

Experimentação no Ensino de Química: Caminhos e Descaminhos Rumo à Cleidson Carneiro Guimarães Aprendizagem Significativa

Uma

La resolución de problemas como estrategia de enseñanza y aprendizaje

Química:

Resolución de problemas experimentales de Química: una alternativa a las Merino, J.M. e F. Herrero prácticas tradicionales

Concepções de professores de química do ensino médio sobre a Resolução Verônica Tavares Santos, Maria Angela de situações-problema. Vasconcelos de Almeida e Angela Fernandes Campos.

Enseñanza de las Ciencias

RBPEC

Alambique

Periódico

Investigativa Luiz Henrique Ferreira, Dácio Rodney Hartwig e Ricardo Castro de Oliveira

Qnesc

Química Nova

RBCET

Qnesc

Química Nova

Qnesc

Maríadel Valle Coronel y María Margarita Enseñanza de lasCiencias Curotto

AndoniGarritz Ruiz e GlindaIrazoque El trabajo práctico integrado Com la resolución de problemas y e la prendizaje conceptual en la química Palazuelos. de polímeros.

Autor

Título

Apêndice A. Relação dos artigos analisados por título, autor, ano de publicação e tipologia do estudo.

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2005

2004

Ano

Empírico

Teórico

Empírico

Teórico

Tipologia do estudo

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 03

ARTIGO 04 | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 41-46

Resumo Este artigo relata uma proposta experimental que permite a separação de pigmentos

existentes no espinafre (β-caroteno e clorofila) utilizando colunas cromatográficas

empacotadas com carbonato de cálcio (CaCO3) e óxido de cálcio (CaO), ambos obtidos

a partir da casca de ovo branco de galinha. Trata-se de um experimento simples, que

utiliza materiais de baixo custo. O experimento permite a discussão de temas como

interações intermoleculares, técnicas de separação, reações de decomposição, além de possibilitar a reflexão sobre reaproveitamento de resíduos. Palavras-chave: Casca de ovo, cromatografia, separação. Abstract This article shows an experimental propose that enables the spinach pigments (βcarotene and chlorophyll) separations using chromatographic columns packed with calcium carbonate (CaCO3) and calcium oxide (CaO), both obtained from white chicken eggshell. This experiment, which uses low cost materials, permits the discussions of topics like intermolecular interactions, separations techniques, decompositions reactions and promotes the reflection about materials reuse. Key-words: Eggshell, chromatography, separation.

1. Professora da Universidade Anhanguera de São Paulo, UNIAN; Pós-doutorando do IQ-USP. 2. Discente (Bacharel em Química) – Universidade Anhaguera de São Paulo, UNIAN.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 04

INTRODUÇÃO Este trabalho teve como proposta o desen-

volvimento de experimentos didáticos utilizando

casca de ovo de galinha para a construção de fases estacionárias para cromatografia, de modo a viabilizar custos em aulas práticas no ensino de quí-

mica e outras disciplinas em que se faz necessária a utilização de métodos de separação de substâncias orgânicas.

O método de separação que será exposto é de

grande utilidade para o ensino de química, pois

abrange conceitos como solubilidade, polaridade

e interações intermoleculares. Assim, a atividade

pode proporcionar o contato do aluno com técnicas de separação e também com uma diversidade de conteúdos químicos (Oliveira et al., 1998).

De acordo com as exigências governamentais

expressas por meio dos Parâmetros Curriculares

Nacionais, no que se refere ao ensino das Ciências Naturais, o aluno deve estar apto a compreender a

ciência como um processo de evolução decorrente

de atividades humanas, associando logo a aspectos históricos, sociais, políticos e econômicos; combinar leituras, experimentações e registros para

coletas de informações, associando-os a aspectos teóricos que permitam a discussão e interpreta-

podem ser criados e previstos.

Assim como descrito por Salvadego e Laburú

(2009), o currículo no ensino de química deve

conter experimentos práticos que auxiliam no entendimento dos fenômenos químicos na sua

forma teórica, trazendo um conteúdo prático mais completo do assunto abordado em sala.

A cromatografia é um método utilizado para

separação, identificação e determinação de substâncias. A técnica envolve uma fase estacionária e uma fase móvel (eluente) para fazer a separação. O prin-

cípio de separação é baseado na interação da fase

móvel com os analitos, sendo estes transportados pelo eluente através da coluna (fase estacionária). As substâncias que apresentarem maior interação

com a fase móvel, tendem a percorrer com mais facilidade a fase estacionária (Degani et al., 1998; Skoog

et al., 2013). O conhecimento de solubilidade, pola-

ridade e interações intermoleculares são importantes no entendimento das separações cromatográ-

ficas, assim como o estudo das propriedades dos compostos orgânicos (Ribeiro; Nunes, 2008).

Este trabalho propõe a separação de β-caroteno

e clorofila (Figura 1), presentes no espinafre, uti-

lizando colunas cromatográficas constituídas de

CaO e CaCO3. Estes compostos serão obtidos a

ção de dados científicos, bem como valorizar o tra-

partir da casca de ovo de galinha. Essa proposta

importantes, pois não só permitem a realização de

ceitos importantes dentro da Química.

balho em grupo (Brasil, 1998, p. 80). Dentro deste contexto, as atividades experimentais se mostram trabalho em grupo, como também a interpretação

e discussão de dados experimentais, mostrando

ao aluno como os modelos e fenômenos científicos

tem por objetivo desenvolver um experimento de

baixo custo e que proporcione o trabalho com conForam construídas quatro colunas cromato-

gráfica, utilizando sílica gel 60, giz de lousa e CaO

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

Figura 1. Estruturas moleculares do β-caroteno (a) e clorofila (b).

e CaCO3. Estes últimos foram obtidos por meio da

casca de ovo de galinha. Trabalhos da literatura já

proposta didática desenvolvida, mas a mesma foi

ração de pigmentos e aplicação como ferramenta

CaCO3 e também para caracterizar quimicamente

mostram a utilização do giz de lousa na constru-

ção de experimentos deste tipo, visando a sepa-

didática (Oliveira et al., 1998; Paloschi et al., 1998; Silva et al., 2006).

Esta etapa do experimento não faz parte da

EXPERIMENTAL 2.1

Purificação do CaCO3 e obtenção do CaO por meio da decomposição térmica da casca de ovo de galinha

Com o objetivo de realizar a caracterização da

casca de ovo, foi realizado um ensaio termogra-

vimétrico empregando a termobalança modelo TGA-51 da marca Shimadzu. Os ensaios foram

realizados em atmosfera dinâmica de ar sintético

(50 mL min ), utilizando β = 10 °C min , entre 25 -1

-1

e 1000 °C. Por meio deste estudo, foi possível veri-

ficar as condições de temperatura para a purifica-

ção do CaCO3 existente na casca do ovo e também a obtenção do CaO.

necessária para conhecimento das melhores condições de temperatura para produção do CaO e a casca de ovo de galinha.

A Figura 2 mostra a decomposição térmica

da casca de ovo de galinha. São observados três eventos de perda de massa. O primeiro evento

(Δm1 = 1,02%) que ocorre entre 25 e 100 °C é atribuído à perda de umidade. A partir de então,

é observada a decomposição da matéria orgânica presente na película existente na casca de ovo.

Esse evento ocorre entre 250 e 600 °C, intervalo

de temperatura característica da decomposição de material orgânico, mostrando que a película orgânica representa 7,68% da massa da casca.

O último evento de perda de massa (Tpico = 749 °C)

é característico da eliminação de CO2 proveniente

da conversão de CaCO3 em CaO, conforme a reação abaixo:

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 04

100

∆m1 = 1,02%

∆m2 = 7,68% [1]

0.0 -0.50

505 °C

-1.00

Massa (%)

568 °C

-1.50

-2.00 ∆m3 = 39,47%

-2.50

-3.00

DTG (%/min)

-3.50

-4.00

749 °C [1]

200

400

600

800

-4.50

1000

Temperatura (ºC)

Figura 2. Curvas TG/DTG obtidas em atmosfera de ar sintético (50mL/min) β = 10 °C/min entre 25 °C e 1000 °C, utilizando 15 mg de casca de ovo de galinha (branco).

Por meio dos estudos termogravimétricos,

foi possível determinar as condições de temperatura para produção dos compostos de inte-

resse. Considerando a purificação do CaCO3, 100

g de casca de ovo branca foram colocadas em

um cadinho de porcelana e introduzidas em um

forno mufla. O conjunto foi mantido a 600 °C por 5 horas, de modo a promover a retirada da matéria orgânica e isolamento do CaCO3.

Para a produção do CaO foram utilizadas

as mesmas condições descritas anteriormente, porém, a temperatura utilizada foi 800 °C, de modo a garantir a decomposição total da matéria

orgânica e também a decomposição do CaCO3 e,

consequentemente, a formação do CaO. Após a calcinação, as amostras foram mantidas em um dissecador para impedir o contato com a umidade do ar. 2.2

Separação do β-caroteno e da clorofila presentes no espinafre

Materiais utilizados: • Algodão;

• Almofariz e pistilo;

• Arame grosso (aproximadamente 15 cm); • 8 Béqueres de 50 mL; • Funil de vidro;

• Giz de lousa branco;

• Pipeta de Pasteur ou conta gotas; • 4 Seringas de 20 mL. Reagentes utilizados: • Acetona (50 mL); • Hexano (50mL);

• Sílica gel 60 (SiO2);

• Casca de ovo de galinha calcinada a 800 °C (CaO) e 600 °C (CaCO3);

• Espinafre fresco (6 folhas). 2.3

Preparo do extrato do espinafre para extração dos pigmentos β-caroteno e clorofila

Para se fazer a extração foi preparado aproxi-

madamente 10 mL de uma mistura de hexano e

acetona (8:2 v/v). As folhas de espinafre foram trituradas com o auxílio de um almofariz e pis-

tilo, juntamente com a mistura de solventes. Em

seguida houve a transferência da solução verde obtida para um béquer, de modo a separar o líquido das folhas do espinafre. 2.4

Empacotamento das colunas cromatográficas

Com o auxílio de um arame, foi introduzido um

chumaço pequeno de algodão nas quatro seringas, pressionando-o, de modo a fixá-lo no interior das mesmas. A função do algodão foi de impedir a pas-

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

sagem das partículas pela extremidade da seringa.

Foi preparada uma mistura de sílica e 10 mL de hexano. O mesmo procedimento foi realizado para o CaSO4, CaCO3 e CaO, porém foi necessário tritu-

rar essas substâncias antes de seu uso, a fim de diminuir o tamanho das partículas e aumentar sua área superficial.

Cerca de 5 a 10 mL de hexano foi inserido e

eluido em cada uma das colunas, a fim de se remover as impurezas presentes nas fases esta-

cionárias das colunas, tomando o cuidado para

Figura 4. Colunas cromatográficas para extração da clorofila do extrato do espinafre.

rezas, foi posicionado na extremidade inferior

por CaCO3 apresentaram menor tempo de reten-

que a fase estacionária estivesse sempre coberta pelo solvente. Após a remoção de possíveis impu-

Os compostos eluídos na coluna constituída

de cada coluna um béquer para a coleta dos pig-

ção quando comparados às separações feitas em

ras que seriam eluidas, cada uma em sua devida

mais rápida e eficiente, seguida pela coluna cons-

mentos contidos nas soluções que seriam eluidas.

outras fases estacionárias, ou seja, foi a coluna

Finalmente, houve a transferência das mistu-

que promoveu a extração dos pigmentos de forma

seringa. 2.5

tituída por giz de lousa, que tem como compo-

nente principal o CaSO4. A coluna constituída por

Separação dos pigmentos

CaO teve um tempo de retenção um pouco maior

Com a ajuda de um conta gotas, foi transferido

sendo a que obteve a coloração dos pigmentos

parte do extrato do espinafre para as colunas e,

menos intensa. Já a coluna constituída de sílica

logo em seguida, foi feita a adição de hexano para

apresentou o maior tempo de retenção em relação

a extração do β-caroteno. Após a obtenção de um

extrato amarelo, foi trocado o solvente e passou a ser utilizado acetona como fase móvel. Novos béqueres foram colocados na parte inferior das colunas, nos quais um extrato de coloração verde foi coletado (Figuras 3 e 4).

às demais. 3

CONCLUSÃO O experimento realizado mostrou que as colu-

nas constituídas por derivados da casca de ovo de galinha podem ser utilizadas em substituição

à sílica na extração dos compostos presentes nas

folhas de espinafre. As colunas cromatográficas

mostraram-se eficientes separando os pigmentos vegetais da forma desejada. Deste modo, a utili-

zação destes insumos no ensino de química traria melhor viabilidade, possibilitando o trabalho

com materiais de baixo custo e, ao mesmo tempo,

possibilitando o contato do aluno com atividades Figura 3. Colunas cromatográficas para extração do β-Caroteno do extrato do espinafre.

experimentais, que permitem o trabalho e a dis-

cussão de temas importantes desenvolvidos no Ensino Médio.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | ARTIGO 04

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Relatos de Experiência Experiences Account

A penicilina como temática interdisciplinar para exploração de conteúdos de Química e Biologia no ensino médio Penicillin as a theme for an interdisciplinary activity towards exploration of Chemical and Biological contents in high school Franciane Gonçalves dos Santos, Gislayne Marília Alves de Queiroz, Carlos André de Souza, Cynthia Maria Carneiro Costa e Flávia Cristina Gomes Catunda de Vasconcelos

Memória química: uma maneira divertida de aprender química Chemistry memory: a way of learning chemistry with fun Francisca Belkise de Freitas Moreira, Igor Rannes da Costa Sousa, Karla Andrômeda Nobre de Oliveira, Maria Alcilene Gomes de Menezes, Edson Fernandes Moreira e Paulo Roberto Nunes Fernandes

Produção de modelos para investigação de representações submicroscópicas de estudantes do ensino médio sobre mudanças de estado físico da matéria Production of models for investigation of submicroscopic representations of high school students about changes in physical state of matter Tânia Cristina Vargas Sana, Daisy de Brito Rezende e Agnaldo Arroio

Projeto temático ‘Química e Energia em Prol de Um Desenvolvimento Sustentável’: apontamentos iniciais Thematic project ‘Chemistry and Energy Towards Sustainable Development’: initial appointments Fernanda Welter Adams, Dayane Graciele dos Santos e Simara Maria Tavares Nunes

RELATO DE EXPERIÊNCIA 01 | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 48-61

A penicilina como temática interdisciplinar para exploração de conteúdos de Química e Biologia no ensino médio Penicillin as a theme for an interdisciplinary activity towards exploration of Chemical and Biological contents in high school Franciane Gonçalves dos Santos1, Gislayne Marília Alves de Queiroz2, Carlos André de Souza3, Cynthia Maria Carneiro Costa4 e Flávia Cristina Gomes Catunda de Vasconcelos5

Resumo Este trabalho apresenta os resultados da aplicação de uma Oficina Pedagógica Interdisciplinar (OPI) contextualizada, integrando conteúdos de Química e Biologia,

a partir da temática ‘Penicilina’. A mesma foi realizada em uma turma do 3º ano do Ensino Médio, discutindo os assuntos: grupos orgânicos, funções biológicas de um antibiótico e sua ação quando interage com um fungo ou bactéria, com as complica-

ções relacionadas ao uso descontrolado de antibióticos pela sociedade. A partir da análise dos resultados, percebeu-se que os alunos fizeram relações pertinentes sobre

os assuntos explorados com as ações metabólicas do antibiótico no ser humano. Neste sentido, identificou-se que a estratégia utilizada contribuiu para a construção de um conhecimento mais significativo, crítico e consciente nos alunos quanto ao uso da

1. Licenciada em Química pela Unidade Acadêmica de Serra Talhada na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UAST-UFRPE).

2. Bacharel em Ciências Biológicas pela Unidade Acadêmica de Serra Talhada na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UAST-UFRPE). 3. Doutor em Química pelo Programa de Pós-graduação de Química da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e professor do Curso de Licenciatura em Química pela Unidade Acadêmica de Serra Talhada na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UAST-UFRPE). 4. Doutora em Biologia de Fungos pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e professora do Curso de Bacharelado em Ciências Biológicas pela Unidade Acadêmica de Serra Talhada na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UAST-UFRPE).

5. Doutora pelo Programa Interunidades em Ensino das Ciências da Universidade de São Paulo (USP) e professora do Curso de Licenciatura em Química pela Unidade Acadêmica de Serra Talhada na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UAST-UFRPE).

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

Penicilina e de antibióticos, além de possibilitar a aplicação de um conhecimento escolar relacionado com uma situação cotidiana.

Palavras-chave: Ensino das ciências, interdisciplinaridade, OPI, Penicilina. Abstract This paper presents the results of the application of a contextualized Pedagogical Workshop Interdisciplinary (PWI) integrating chemistry and biology contents from the theme “Penicillin”. This was directed to third year high school students, discussing the following contents: organic groups, biological functions of an antibiotic and its action when interacting with a fungus or bacteria with complications related to uncontrolled use of antibiotics by society. From the analysis of the results, one realizes that the students made relevant relations on the issues explored in the metabolic actions of antibiotics in humans. In this sense, it was identified that the strategy used helped to build a more meaningful, critical and conscious awareness in students as the use of penicillin and antibiotics, as well as allowing the application of a school knowledge related to an everyday situation. Key-words: Science education, interdisciplinary, PWI, Penicillin.

INTRODUÇÃO No cenário educacional do Brasil, é recorrente

a discussão na área de Ensino das Ciências que o

ensino precisa ser articulado entre as disciplinas, principalmente entre Química e Biologia. Contudo, o discurso sobre este tipo de integração, especificamente sobre a interdisciplinaridade foi dissemi-

nado a partir das pesquisas de Japiassu na década de 70 e 80, sendo continuados a partir das pesqui-

sas de Fazenda (Abreu; Lopes, 2010). Considera-se que esta forma de exploração é necessária devido

ao processo de ensino e aprendizagem na sala de

aula ocorrer de forma desarticulada e distante do cotidiano dos alunos, pois na medida em que eles aprendem a resolver problemas a partir das

diversas áreas do conhecimento, eles relacionam a teoria na prática, contribuindo para a construção do seu conhecimento (Albuquerque et al., 2009).

Assim, acredita-se que parte do insucesso

durante a aprendizagem dos conteúdos escolares é devido a não integração das informações que são

exploradas pelos professores de diferentes dis-

ciplinas e por não se relacionar com a realidade

dos alunos (Garrutti; Santos, 2004). Desse modo, os professores devem reconhecer que precisam

melhorar sua prática docente, e que estas favoreçam uma aprendizagem significativa, buscando estratégias metodológicas que valorizem o desenvolvimento cognitivo do aluno, levando-o a desen-

volver um pensamento crítico durante o processo da construção do conhecimento.

Uma das possibilidades para a mudança no

cenário educacional é através da interdisciplina-

ridade e no ensino contextualizado, como é apresentado nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+),

a contextualização no ensino de ciências abarca competências de inserção da ciência e de suas tecnologias em um processo histórico, social e cultural e o reconhecimento e discussão de aspectos práticos e éticos da ciência no mundo contemporâneo (Brasil, 2002, p. 31).

Neste caso, identifica-se que o professor

deve explorar os conteúdos de forma integrada a outras disciplinas estabelecendo inter-relações

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 01

entre saberes distintos, tentando compreender

as relações entre os conhecimentos compartilha-

disso, possibilitando que haja a adoção de uma

dade é o esforço de correlacionar as disciplinas,

os fenômenos cotidianos a partir de uma visão de conhecimento de forma multifacetada. Além abordagem histórico-cultural dos acontecimen-

tos na ciência; discussão dos conteúdos de forma transversal com os conceitos científicos, relacionando com aspectos sociais, ambientais, econô-

micos, políticos e éticos, além de proporcionar

o desenvolvimento de uma visão holística de mundo nos estudantes (Santos, 2007; Gondim; Mól, 2008; Schnetzler, 2012). Ou seja, a exploração de aulas contextualizadas vão além da apre-

sentação de termos científicos ou da descrição de um fenômeno com uso da linguagem científica (Santos, 2007).

Entretanto, sabe-se que a construção de aulas

e intervenções didáticas de forma contextualizada é um trabalho árduo, que envolve pesquisa e lei-

tura ampla por parte dos professores. Este pode ser um dos motivos que geram a resistência dos mesmos em desenvolverem práticas nesta ver-

tente, considerando também que não há como apresentar um contexto que está centrado apenas

em uma única área de conhecimento. Além disso, a reforma curricular ainda não é uma realidade

nas escolas, pois ainda se ensina de forma linear e fragmentada, onde cada professor trabalha, geralmente, de forma isolada na sua própria disciplina.

Assim, destaca-se o uso e conhecimento sobre os PCN, no qual se apresenta um eixo estruturador da reforma do currículo numa perspectiva interdisciplinar (Brasil, 2002; Abreu; Lopes, 2010).

Logo, considera-se que uma abordagem con-

textualizada que explora aspectos associados a

Ciência, Tecnologia e Sociedade, torna-se bastante ampla, não pertencendo a uma única forma de ensino, mas apresenta a necessidade de interação com outros campos do conhecimento, sendo uma

possibilidade da reforma curricular. Exigindo-se assim, muito mais que a incorporação dos

conhecimentos, é preciso levar o aluno a perceber

dos entre as áreas afins.

Segundo Nolêto (2002) a interdisciplinari-

uma vez que todas elas são inter-relacionadas e que algumas, por sua própria natureza, pedem a

interdisciplinaridade. Dessa forma, ao se propor essa estratégia, é preciso conhecer bem os conhe-

cimentos específicos de cada disciplina, sendo necessário o diálogo entre professores de disci-

plinas distintas, mas que apresentam objetivos comuns, sendo possível planejar ações que englo-

bem a interdisciplinaridade, através da identificação de intersecção entre as disciplinas.

Destaca-se, ainda, que a interdisciplinaridade

não visa desvalorização das disciplinas nem o abandono delas. Como critica Fazenda (1979,

p. 89) em relação a abordagem das disciplinas ocorrerem de forma isolada, na qual ela propõe

a promoção de grupos interdisciplinares a partir

de professores com conhecimentos em disciplinas específicas, onde os mesmos irão compartilhar objetivos comuns entre disciplinas, trabalhando

os conceitos de forma integrada, percebendo e mostrando para os alunos as relações entre as disciplinas.

Pois, como apresentado nos PCN,

A natural relação entre interdisciplinaridade e contexto pode levar à conclusão apressada de que seria mais difícil a presença do contexto no aprendizado de uma única disciplina. O fato de o contexto ser usualmente transdisciplinar não dificulta seu tratamento em cada disciplina. Isso deveria ser objeto de atenção na preparação para o ensino, por exemplo, ao se sistemati zarem e organizarem os temas, em torno dos quais se conduz o aprendizado disciplinar que chamamos de temas estruturadores do ensino (Brasil, 2002, p. 29).

Ou seja, a exploração dos conteúdos através

de temas ou temáticas, de forma estruturada,

possibilita que os estudantes possam participar de forma inteligente na tomada de decisões e isto

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

não só afeta o seu aprendizado, mas também a

culturas de bactérias do gênero Staphylococcus,

é o principal recurso utilizado pelo professor em

não haver proliferações dessas bactérias próxi-

comunidade ao seu redor e o ambiente escolar

(Krasilchick, 2000). Como o livro didático ainda sala de aula (Echeverría et al., 2010), se faz neces-

sária a adoção de outros materiais que podem ser utilizados nesta proposta de ensino, como jornais,

filmes, vídeos, programas de TV, livros, revistas etc. (Brasil, 2002, p. 136).

Nessa perspectiva, o presente trabalho apre-

senta uma Oficina Pedagógica Interdisciplinar (OPI) explorando a Penicilina como temática. A

oficina buscou apresentar a estrutura e funções orgânicas presentes na molécula deste antibiótico,

além de promover nos alunos a identificação das relações entre Química e Biologia, evidenciando a ação biológica da Penicilina e sua atuação no orga-

nismo contra infecções bacterianas, bem como

a conscientização destes no que se refere ao uso indiscriminado dos antibióticos. 2

Considerando que a descoberta da Penicilina

representa um marco importante da era dos antibióticos e da saúde pública, foi a partir deste feito

que houve a diminuição das mortes causadas por

doenças infecciosas (Calixto; Carvalheiro, 2012). Sendo os antibióticos uma classe de substâncias

terapêuticas que combatem de forma eficaz as

infecções bacterianas (Menegatti et al., 2001), o

feito realizado em 1928, pelo médico e professor de bacteriologia Alexander Fleming e seus colabo-

radores, possibilitou explorar os ferimentos nos soldados oriundos das guerras, investigando uma

grande variedade de microrganismos que acometiam os enfermos.

Os estudos tinham como foco o combate às

bactérias responsáveis pelas patologias infeccio-

sas humanas. Nesse período, Fleming e os demais realizavam

experiências

experiências, objetivando identificar o porquê de mas aos fungos (Menegatti et al., 2001; Pereira;

Pita, 2005; Calixto; Cavalheiro, 2012). Ao isolar o bolor, Fleming descobriu que este pertencia ao

gênero Penicilliumnotatum, e através de seu metabolismo produzia uma substância que apresen-

tava ação antibacteriana, denominando-a assim de Penicilina (Goodman; Gilman, 2010; Calixto; Cavalheiro, 2012).

Em 1939, no contexto da II Guerra Mundial,

os cientistas da Universidade de Oxford, com des-

taque para Howard Florey e Ernst Chain, intensificaram o estudo sobre a Penicilina, realizando

experimentos com animais infectados com estreptococos demonstrando a validade das proprieda-

des terapêuticas da Penicilina (Fleming, 1974). Posteriormente, comprovaram a eficácia do novo

medicamento no tratamento em humanos. Assim, em 1945 foi atribuído a Alexander Fleming,

ASPECTOS QUÍMICOS E BIOLÓGICOS DA PENICILINA

pesquisadores

investigando a presença de um bolor em suas

com

Howard Florey e Boris Chain o Prémio Nobel de Medicina e Fisiologia pela descoberta e aplicação da Penicilina (Pereira; Pita, 2005).

Mesmo com a validação do uso do medica-

mento, um dos grandes desafios encontrados pelos cientistas era a produção em larga escala da

Penicilina. Nessa época, eram necessários 100L do caldo produzido pelo bolor para tratar um

paciente por 24 horas. Devido à grande demanda da Penicilina para tratar soldados feridos, em 1942, os EUA iniciaram um programa de incentivo à pesquisa para sua produção. No ano seguinte, o

programa obteve êxito e duzentos soldados puderam ser tratados com a Penicilina natural, deno-

minada Penicilina G (Silva, 2003; Guimarães et

al., 2010; Calixto; Carvalheiro, 2012), devido ao procedimento de fermentação para a biossíntese dessa Penicilina (Goodman; Gilman, 2010).

A resistência bacteriana e a instabilidade em

meio ácido da Penicilina G estimulou a produção

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 01

das Penicilinas semi-sintéticas, que foram produ-

Cavalheiro, 2008). Destacando-se a Penicilina G de

que reduziu significativamente os custos de sua

o tratamento de doenças causadas por bactérias

zidas após a descoberta do ácido 6-amino penicilâ-

nico (6-APA), em 1976, pelo pesquisador Beecham, comercialização (Menegatti et al., 2001). Assim, foi possível a sua produção em larga escala.

Considerando a variedade de Penicilinas sin-

téticas, a sua estrutura química, de modo geral,

é composta por um anel de cinco membros, com três ramificações, duas metilas e um grupo car-

boxílico na posição 3 (Figura 1). Em um contexto mais biológico, destaca-se que os β-lactâmicos

possuem em sua estrutura molecular, os amino-

ácidos cisteína e valina (Menegatti et al., 2001). Na descrição química, informa-se que o primeiro

anel da estrutura é denominado anel tiazolidínico, devido à presença dos átomos de enxofre e nitro-

gênio e está fundido a um segundo anel de quatro membros com uma função amida, denominado

anel azetidinona ou β-lactâmico, com três átomos de carbono e um átomo de nitrogênio. Da união

desses dois anéis, origina-se o ácido 6-amino

origem natural, ela apresenta como cadeia lateral R um anel benzeno (Figura 2a), e é utilizada para

Gram-positivas. Esta, por não ser resistente ao

pH do suco gástrico, não é adequada para ser administrada pela via oral. Também cabe ressal-

tar que essa Penicilina não apresenta resistência ao mecanismo de defesa criado pelas bactérias,

através de uma enzima denominada penicilinase, a qual hidrolisa o anel β-lactâmico, inutilizando a ação da Penicilina (Dewick, 2001). O segundo

tipo de Penicilina, representado na Figura 2b, é semissintética denominada a amoxicilina, a qual

apresenta um espectro de atividade mais amplo,

exercendo atividade contra algumas bactérias Gram-negativas, e também não apresenta resis-

tência a penicilinase, além de apresentar melhores propriedades de absorção por via oral (Guimarães et al., 2010). (a)

H N

penicilânicos (6-APA) que se fixa a uma cadeia lateral (R) por intermédio de uma função amídica

na posição α à carbonila. O 6-APA garante a ação

de Penicilinas sobre agentes infecciosos e essa ação consiste na destruição da síntese da parede

celular provocando a sua quebra (lise), matando a bactéria (Rodrigues, 2009). R

N COOH

(b)

NH2 H N O

H N

N O

O O

Figura 1. Estrutura química geral das Penicilinas.

Na estrutura molecular, o grupo ‘R’ é o que

Figura 2. Penicilinas com diferentes substituintes no grupo ‘R’: Penicilina G (a) e Amoxicilina (b). Fonte: Guimarães et al. (2010, p. 668).

Assim, considerando que os antibióticos são

diferencia as Penicilinas, pois é através da modi-

substâncias químicas que podem ser naturais

atividade antimicro biana específica (Calixto;

pode ser bem explorada de forma interdiscipli-

ficação da cadeia lateral que se obtém uma

variedade de substâncias, as quais apresentam

ou semi sintéticas, que inibem o crescimento de fungos e bactérias, acredita-se que esta temática

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

nar relacionando assuntos que são explorados

Referência do Ensino Médio (EREM) do município

e molecular; pH e temperatura; Interações bio-

metodologia da intervenção didática, os pres-

nas disciplinas de Química e Biologia (Funções orgânicas e suas classificações; Estrutura química lógicas entre as espécies; Vacinas e antibióticos;

Metabolismo bacteriano e humano; Interação

enzimática; Morfologia de uma bactéria, dentre outros). Dentro desta abordagem, algumas discus-

sões podem ser levantadas pelo professor como: o uso indiscriminado dos antibióticos; a alta dosa-

gem e seus efeitos colaterais; as ‘superbactérias’ e a resistência desenvolvida por elas com o trata-

mento de antibióticos. Parte destes conteúdos e discussões foram exploradas na OPI apresentada neste trabalho conforme será visto a seguir. 3

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

A intervenção didática apresentada neste tra-

balho foi estruturada e aplicada por uma bolsista do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação

à Docência (PIBID) do Curso de Licenciatura em Química da Unidade Acadêmica de Serra Talhada da Universidade Federal Rural de Pernambuco

(UAST-UFRPE) e uma monitora de Microbiologia,

da mesma instituição, em uma turma com 31 alunos do 3º ano do Ensino Médico de uma Escola de

de Serra Talhada no Estado de Pernambuco.

Para a sua estruturação foi considerada como

supostos da Oficina Pedagógica Interdisciplinar (OPI) que é uma metodologia de ensino que explora atividades contextualizadas, as quais possibilitam a exploração de diversos aspectos rela-

cionados a várias disciplinas, de forma integrada,

possibilitando o desenvolvimento de uma visão mais ampla de mundo (Albuquerque et al., 2009). Segundo as autoras, o eixo norteador de uma OPI

é uma situação problema, a qual permite definir o contexto a ser compreendido de forma interdisci-

plinar. Divididas em etapas, a OPI possibilita que o participante da mesma reveja suas ideias prévias;

a identificação de conceitos; o desenvolvimento de trabalho em grupo e utilização de situações próxi-

mas a realidade para a exploração das concepções (Albuquerque et al., 2009, p. 113-115).

Nesta intervenção, devido ao tempo limitado

por parte dos alunos, foram exploradas as etapas

de identificação das concepções prévias, a discussão de uma situação problema e atividade experimental ilustrativa. O fluxograma apresentado na

Figura 3 apresenta todas as etapas desenvolvidas durante a realização da intervenção didática.

Sondagem dos conhecimentos prévios dos alunos sobre o uso de antibióticos

Contexto histórico da descoberta da Penicilina

Abordagem dos conteúdos biológicos: Morfologia geral dos fungos e bactérias

Explicar atuação dos antibioticos no organismo

Abordagens dos conhecimentos Químicos: classificação da cadeia carbônica e funções orgânicas

Atividade prática com fungo do gênero Penicilliun

Discurssão sobre o uso inadequado de antibióticos e suas consequências para saúde

Aplicação de questionário final

Figura 3. Fluxograma das etapas estruturais da aplicação da OPI.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 01

Na primeira etapa, foi utilizado como ponto

e a formação de ligações cruzadas bacterianas.

namentos que se referiam ao conhecimento dos

no organismo, modelo este formulado por Emil

de partida o antibiótico, amoxicilina, que é um

Utilizou-se a analogia do esquema chave-fecha-

dos mais utilizados pela sociedade, com questio-

dura, que acontece com a atividade enzimática

alunos sobre este medicamento e para qual fina-

Fisher;

lidade ele era utilizado. Ampliando-se as discus-

poderia ser relacionado com os conteúdos de

uma vez identificada a estrutura do fármaco (a chave) e sabendo-se quais grupos funcionais estão presentes em sua molécula (os “dentes” da chave) poder-se-ia “compor” a topografia provável, aproximada, do bioreceptor (a fecha dura) (Barreiro, 2001, p. 7).

das para um contexto mais histórico sobre a des-

Por fim, a problemática discutida em sala de

sões, foi questionado se eles conheciam a origem desse medicamento, e de que forma o assunto Química e Biologia.

Posteriormente, as discussões foram conduzi-

aula se referiu ao uso desenfreado dos antibióti-

coberta da Penicilina e a importância deste feito no tratamento de enfermidades. A explanação foi

cos pela sociedade, relacionando com a necessi-

pela temática. Esta contextualização possibili-

por parte das novas espécies de bactérias, com

dade de se compreender a ação de um antibiótico

realizada com projeção de slides, na qual os alu-

no organismo e o desenvolvimento da resistência

nos foram participativos, demonstrando interesse

fins de diminuição de seu uso de forma irregular.

tou uma exploração do contexto biológico, com a

Após a realização das apresentações dialo-

estrutura do fungo e da bactéria bem como sua

gadas e dos debates, os alunos responderam um

diferenciação. Ainda foi realizada uma atividade

questionário que apresentava cinco questões

prática demonstrativa sobre um fungo do gênero

abertas não diretivas (Quadro 1). Estas questões

Penicillium que foi visualizado no microscópio

possibilitaram no estudante a apresentação de

do laboratório de Ciências da escola. No contexto

respostas mais argumentativas, as quais refletiam

químico, foi apresentada a estrutura molecular da

o que efetivamente eles compreenderam sobre a

Penicilina G, as funções orgânicas presentes em

temática explorada.

sua molécula e sua relação com a ação do medicamento no organismo e a classificação da cadeia carbônica da referida substância.

Após a apresentação destas relações, foi

explorado como ocorre a atuação dos antibióticos derivados da Penicilina no organismo, discu-

tindo sobre as Proteínas de ligação das Penicilinas (PLPs) que impedem a reação de transpeptidação

RESULTADOS E DISCUSSÃO No início das discussões, foram realizados

alguns questionamentos para os alunos se situ-

arem sobre a temática e para identificar se eles conheciam informações referentes aos antibió-

Quadro 1. Questões apresentadas no questionário final após a OPI.

1. Quais suas considerações sobre vivência interdisciplinar entre biologia e química? 2. Durante o estudo sobre Penicilina, você gostou mais da parte química ou da parte biológica do tema abordado. Justifique sua resposta. 3. Quais temas você gostaria de estudar de forma interdisciplinar que envolva as disciplinas de Química e Biologia. 4. Sobre a Penicilina o que você considerou mais relevante. 5. De acordo com o estudo sobre Penicilina, comente como os antibióticos β-lactâmicos atuam no organismo.

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

ticos, especificamente sobre a Penicilina. Sobre

são geradas a partir de adaptações biológicas

planta”. Esta foi a resposta mais atrativa, no início

isso possibilita um mecanismo de defesa contra

como a Penicilina é produzida, o aluno P3 respondeu que era “Alguma coisa que foi extraída de uma das discussões, o que fomentou o direcionamento

para as monitoras da OPI explorarem o contexto histórico da Penicilina, relacionando com outros

antibióticos mais conhecidos popularmente como a Amoxicilina, que é um derivado da primeira.

Ao se explorar o contexto histórico, percebeu-

-se que os alunos ficaram mais atentos, o que pode

proporcionar um melhor aprendizado, que instiga a curiosidade, tornando-os mais atentos às infor-

oriundas do uso abusivo dos antibióticos e a sua posologia de forma incompleta, explicou-se que

o antibiótico (Calixto; Cavalheiro, 2012). Assim,

foram explicadas as problemáticas da automedicação e a Resolução da Diretoria Colegiada (RDC) da Agência Nacional de Vigilância Sanitária

(ANVISA), referente à orientação de venda de anti-

bióticos apenas sob prescrição médica.

Como prediz Mortimer e Machado (2003) a

construção do pensamento químico e a (re)elabora ção de visões de mundo (p. 9) é que possibilitam o

mações e compreendendo que a Ciência não está

diálogo entre os diferentes sujeitos presentes

dos cientistas. O desenvolvimento científico é acom-

da interdisciplinaridade. Assim, percebeu-se que

pronta e acabada (Pozo; Crespo, 2009). Ou seja,

acontece com o tempo e por meio de erros e acertos panhado de conflitos (São Paulo, 1988, p. 15-16), como os que ocorreram na descoberta da Penicilina.

Em seguida, foram explorados os conteúdos

de Química e Biologia que serviram de base para

compreensão do mecanismo de ação do antibi-

ótico, onde foi descrito a estrutura morfológica da bactéria e sua diferenciação comparada aos

fungos. Além disto, também foram exploradas

as funções orgânicas presentes na molécula, tais como: amida, ácido carboxílico, amina, fenol,

entre outros. Os alunos também visualizaram o

Penicillium com auxílio de um microscópio e ficaram empolgados com esta experimentação.

Na sequência das discussões, ao perguntar

se os alunos se automedicavam por antibióticos, cerca de 15 alunos informaram que sim, como

o aluno P12 que informou que tomou o medicamento por orientação da mãe, que possuía

amoxicilina em casa e este poderia ser utilizado

na sala de aula, no caso, os professores e alunos,

sendo este fato um dos mais importantes dentro mesmo com uma limitação no tempo de realização

da oficina, os alunos demonstraram-se preocupa-

dos em relação às consequências do uso inadequado deste tipo de medicamento.

Após as discussões e análise do Penicillium no

microscópio, visando analisar as percepções dos alunos sobre a aula interdisciplinar, foi aplicado

um questionário com 5 perguntas. O objetivo geral

do questionário era verificar se os alunos percebiam que a temática explorada apresentava conte-

údos distintos mas que poderiam ser relacionados entre as disciplinas, e se essa metodologia tinha

melhorado a percepção deles em relação à aprendizagem das mesmas, uma vez que estas, quando

exploradas de forma fragmentada e descontextua-

lizada, acabam por não despertar tanto interesse no aluno. O Quadro 2 apresenta os objetivos esperados para cada questão e os resultados obtidos.

Os critérios analisados foram construídos a

para tratar de inflamação na garganta. Esse erro

partir da estruturação da intervenção didática.

vido deste tipo de medicamento.

esperava que os alunos compreendessem e a par-

ainda é cometido pela sociedade, a qual precisa de uma maior orientação sobre os riscos do uso inde-

Ao se ampliar as discussões sobre a auto-

medicação e a origem das ‘super bactérias’, que

Ou seja, no momento em que foi escolhido o que

seria explorado na oficina, foi definido o que se tir disto, foi possível organizar as perguntas que estariam presentes no questionário.

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Quadro 2. Porcentagem de respostas dos alunos que se enquadram nos critérios de análise das questões. Questões

Porcentagem de alunos que alcançaram o objetivo da questão

1. Quais suas considerações sobre a vivência • Perceber a relação entre as disciplinas na interdisciplinar em uma aula que explorou temática explorada. Biologia e Química ao mesmo tempo?

2. Durante o estudo sobre Penicilina, você gos – tou mais da parte química ou biológica do tema abordado. Justifique sua resposta.

–

3. Quais temas você gostaria de estudar de for • Compreender a proposta interdisciplinar; ma interdisciplinar que envolva as disciplinas • Identificar e propor temática com a inte de Química e Biologia? gração de Química e Biologia.

4. Sobre a Penicilina o que você considerou • Analisar e definir pontos importantes fun mais relevante. damentados na aula.

5. De acordo com o estudo sobre Penicilina, • Apresentar os principais pontos da ação comente como os antibióticos β-lactâmicos do antibiótico; atuam no organismo. • Empregar os termos e conceitos científi cos explorados.

Como apresentado no Quadro 2, na primeira

conhecimento, ultrapassando as fronteiras que

correlação entre as áreas de conhecimento, como

as discussões sobre a interdisciplinaridade nas

questão 58% dos alunos evidenciaram a relação entre as disciplinas, percebendo que existe uma é apresentado em algumas respostas dos alunos:

P26: “As ciências ‘andam’ juntas. Não pode separar Biologia e Química, uma precisa da outra.”

P8: “Colossal, pois ambas são ligadas por

sua natureza, e utilizar uma para conhecer profundamente a outra é fundamental para uma melhor compreensão.”

P5: “Eu simplesmente amo Biologia e odeio Química, mas adorei a junção das duas disciplinas.”

P23: “Auxiliará nos estudos para o ENEM, pois a intertextualidade está presente na prova. Um ótimo recurso disciplinar.”

Na descrição dos alunos P26 e P8, identifica-

-se que eles compreenderam o objetivo da aula,

a qual buscou compreender a temática de forma

integrada, tendo em vista que a interdiscipli-

naridade possibilita a relação entre as áreas de

Critérios de análise

são impostas no ensino linear e tradicional. Como defende Moura e Santos (2006), é preciso ampliar escolas, visto que esta abordagem é um caminho

para superar o ensino tradicional, contribuindo,

assim, para o desenvolvimento de uma visão mais crítica e complexa dos fenômenos que são explo-

rados na sala de aula. Entretanto, ressalta-se que essa forma de ensino é reflexo da formação exclusivamente disciplinar dos professores das disci-

plinas de Ciências da Natureza (Química, Física

e Biologia) que possuem muita bagagem teórica e pouca didática direcionada para o ingresso à

Universidade, ao invés de uma formação substantiva (Pozo; Crespo, 2009, p. 247).

Considerando que os alunos precisam de moti-

vação para estudar (Pozo; Crespo, 2009, p. 40), pode-se considerar que a proposta interdiscipli-

nar apresentada motivou o aluno P5 a perceber a ‘Química’ com outros olhos, pois o mesmo diz ‘odiar’ Química, possibilitando assim o seu inte-

resse em querer aprender. Consequentemente, o aluno P23, faz referência à prova do ENEM que apresenta em suas questões abordagens inter-

disciplinares e contextualizadas, mas o mesmo se

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

confundiu quando apresentou a ideia de ‘recurso

relacionassem a Química e a Biologia, uma relação

de ‘metodologia’. Ressalta-se que, inicialmente, o

disciplinaridade no primeiro questionamento,

interdisciplinar’, o qual considera a ‘intertextu-

alidade’ um recurso, que é melhor ser chamado

aluno não precisa saber desta informação, mas é preciso deixar claro que as abordagens interdis-

ciplinares, as quais podem ocorrer com duas ou mais disciplinas, podem auxiliar os alunos a compreenderem os fenômenos do dia a dia.

Os demais alunos fizeram suas considerações

separando as disciplinas, o que evidencia que não

conseguiram de forma nítida perceber as relações exploradas na temática, como o aluno P22 que disse que “Foi bom. A biologia fala geral e a quí-

mica só as substâncias”. Assim, percebe-se que este aluno ainda identifica a estratégia de forma frag-

mentada, separando os ‘assuntos’ por disciplinas, não explorando as relações existentes entre elas.

Também destacamos a fala do aluno P19:

“Aprendizado de conhecimentos avançados”. O argumento do aluno, mostra sua dificuldade em

relacionar os conceitos explorados, tendo em vista

que os conhecimentos avançados, na verdade, não são apenas os específicos de cada disciplina, mas a

junção deles. Entretanto, isto era esperado devido à prática escolar ser vivenciada de forma fragmentada. Assim, explicita-se que a abordagem temática se faz necessária para que os alunos possam compreender de forma mais ampla o que é explorado na mesma (Santos; Mol, 2005).

Na segunda pergunta os alunos apresentam

respostas mais variadas, nas quais 58% deles informaram que se identificaram mais com a

parte biológica, destacando a relevância do tema

devido às relações com fungos e bactérias. 29% dos alunos informaram ter gostado de ambas, demonstrando que existiam pontos comuns

entre as disciplinas e 13% se identificaram com a parte química. Contudo, os alunos não justifica-

ram suas respostas. No questionamento seguinte, os alunos, para responder de forma consciente,

deveriam apresentar exemplos de temáticas que

direta com a pergunta 1. Assim, identificou-se que dos 58% dos alunos que apresentaram a inter-

52% propuseram temas interdisciplinares, como

o aluno P26, que propôs os temas como “Lixo, medicamentos e Meio Ambiente”. Ressalta-se que seria interessante explorar deste aluno, quais

os conteúdos que seriam explorados dentro da temática, mas considerou-se que estes questiona-

mentos seriam melhor explorados se os sujeitos investigados fossem os professores das discipli-

nas de Química e Biologia, pois o desenvolvimento

de projetos interdisciplinares pelos professores possibilitariam a construção do conhecimento e a

(re)elaboração do ensino fragmentado.

Outros alunos (32%) apresentaram temas mais

gerais, como: Bioquímica, corpo humano, doenças e plantas. Os demais alunos (16%) apresentaram

os temas de forma fragmentada, demonstrando

assim não compreender o que foi proposto, como o aluno P12 que apresentou a seguinte resposta:

“Fungos e Bactérias: Biologia. Radioatividade e oxidação: química”.

Na quarta pergunta, foi solicitado que eles

explorassem os pontos mais relevantes sobre a oficina realizada sobre a Penicilina. 74% dos alu-

nos apresentaram pontos relevantes, conforme destaca-se as respostas a seguir.

P2: “As formas como são ‘criadas’ a Penicilina, e a sua estrutura molecular.”

P29: “Como a descoberta do antibiótico ajudou os feridos na guerra.”

P14: “Ser derivado de um fungo e como atua no organismo”

P1: “Que seu uso pode trazer riscos à saúde se ingerido sem prescrição médica.”

Identificou-se que na escrita do aluno P2 ele

destacou a ‘criação’ das Penicilinas; quando per-

guntado ao mesmo sobre o processo, ele argumen-

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 01

tou que “parte da criação é no laboratório e outra

organismo vivo, possibilitando que haja o des-

deu o processo de modo geral, pois atualmente

(Santos; Schnetzler, 2003).

parte de forma natural”. Como isto foi explorado

na oficina, identificou-se que o aluno compreena criação de derivados da Penicilina ocorre em duas etapas. Na primeira, a partir da produção de

um intermediário biossintético, o ácido 6-amino-penicilâmico obtido da interação catalítica entre

a enzima Pencillium acilase e a Penicilina G (ori-

ginada a partir da fermentação de fungos). Na segunda etapa, a reação do intermediário biossintético com cloretos de acila substituídos é útil

configurando uma formação cidadã consciente

Por fim, na última pergunta do questionário,

foi solicitado aos alunos que eles explicassem como os antibióticos β-lactâmicos atuam no orga-

nismo. Para analisar as repostas, foram estabelecidos 3 critérios:

1. Satisfatória: para as respostas que esta-

vam completamente de acordo com atuação do antibiótico no organismo;

para a produção semissintética de outros tipos de

2. Pouco satisfatória: para as respostas que

ram a ação da Penicilina no organismo e a desco-

3. Insatisfatória, para as respostas confusas

Penicilina (Menegatti et al., 2001).

Destaca-se, ainda, que 22% dos alunos indica-

berta deste antibiótico; isso foi considerado um

ponto relevante porque eles conseguiram apre-

sentar informações que contextualizam os conte-

apresentavam afirmações verdadeiras, mas com ideias não concluídas e

ou com informações equivocadas.

Os 53% de alunos apresentados no Quadro 2

údos explorados em Química e Biologia, pois esta

representam as respostas ‘satisfatória’ (12%) e

Além disto, foi identificado que 19% dos alunos

responderam que não sabiam ou deixaram em

abordagem pode trazer motivação e um conhecimento mais integrado com o cotidiano do aluno.

destacaram a importância de se compreender a estrutura molecular da Penicilina e a sua atuação

no organismo, o que vai além do que é explorado nas tradicionais aulas sobre as Funções Orgânicas

no Ensino Médio. Como também foi identificado no trabalho de Pazinato et al. (2012), que sugere uma atividade experimental para explorar o

assunto, identificando que tanto os professores quando os livros didáticos não exploram o assunto

de forma experimental e relacionado com o cotidiano dos alunos.

A identificação, por parte dos alunos, da estru-

tura molecular, vai além da simples identificação das funções orgânicas presentes na molécula, con-

siderando que é necessário explorar cada vez mais como ocorre a interação dos sítios ativos e ligantes presentes na mesma com os receptores biológicos. Assim, é possível compreender a real função

destes ligantes e como ocorre a sua atuação no

pertar para o uso consciente dos medicamentos,

‘pouco satisfatória’ (41%). 25% dos alunos ainda

apresentaram respostas ‘insatisfatórias’ e 22% branco. A classificação e avaliação das respostas estão descritas no Quadro 3.

Identificou-se que o quantitativo de respos-

tas classificadas como satisfatórias foi baixo, mas

conseguiram expor os pontos principais do mecanismo de ação de antibióticos, que é a destrui-

ção da parede celular bacteriana, pois segundo Lehninger (2006) a parede bacteriana é constituída por um polímero denominado peptideogli-

cano, formado por ligações (β1→4) com ligações

cruzadas entre N-acetilglucosamina e o ácido N-acetilmurâmico. A enzima lisozima hidrolisa as

ligações (β1→4), destruindo a síntese da parede

celular e matando a bactéria. Mesmo o aluno P29 não apresentando estas explicações, a sua resposta resume este entendimento.

As respostas classificadas como pouco satis-

fatórias, apesar de apresentarem afirmações verdadeiras, foram superficiais, indicando que o

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

Quadro 3. Exemplos de parte das respostas dos alunos seguindo os critérios de classificação da quinta pergunta do questionário. Critérios

Respostas dos alunos

Satisfatória

P26: “Os antibióticos tem como principal função, destruir a parede bacteriana.” P29: “Esse antibiótico é ligado a enzima nas paredes das bactérias rompendo-as e assim destrói esse micro ‑organismo.”

Pouco satisfatória

P3: “Atuam combatendo doenças e melhorando o funcionamento do organismo.” P4: “Os antibióticos lactâmicos atuam para melhorar o funcionamento do organismo para que as bactérias não criem defesas contra os medicamentos.” P5: “Elimina as bactérias.” P6: “É ligado a uma enzima nas paredes das bactérias.” P8: “Inibi a síntese da parede celular.” P11: “Ele atua contra as infecções em diferentes partes do corpo.” P14; P27: “Atua contra infecção no corpo e como inibidor.” P20: “Como inibidor.” P24: “Eliminando as bactérias.”

Insatisfatória

P12: “Os antibióticos quebram as enzimas do nosso organismo.” P13: “Eles atuam no intestino acelerando o metabolismo, fazendo a pessoa ter uma boa digestão.” P15: “Ajuda no funcionamento do organismo intestinal.” P17: “Ele ajuda o intestino a funcionar melhor.” P19: “Inibindo.” P28: “Ajuda a melhorar o funcionamento e aceleramento intestinal.” P30: “Como protetor de bactéria.” P31: “Inibindo os fungos.”

aluno não apresenta conclusões sólidas sobre as

antibióticos, como se possibilitasse a sua produ-

que isso pode ter acontecido porque os alunos não

certa confusão no que se refere a ação de bactérias

questões, com ideias fragmentadas sem relacio-

nar com o conhecimento científico. Acredita-se estavam adaptados a este tipo de questionamento,

como se identificou nas respostas dos alunos P3 e P4, que generalizaram a mesma sem apresentar informações sobre o mecanismo de ação dos anti-

bióticos. Merece destaque, também, as respostas dos alunos P8 e P25 que falam sobre a ‘eliminação’

da bactéria, o que não deixa de estar certo, porém a resposta foi considerada simplista mediante as informações que foram apresentadas a eles. Além

destas, os outros alunos (P5, P11, P24) apresen-

taram respostas baseadas no senso comum, iden-

tificando-se, assim, a pouca assimilação com os termos que foram explorados.

Por fim, as respostas classificadas como insa-

tisfatórias foram equivocadas, conforme se apresentou no Quadro 3. Por exemplo, as respostas

dos alunos P30 e P31, que invertem a ação dos

ção. Destaca-se que as respostas dos alunos P15 e

P28 falam sobre a ação no intestino, identificando no organismo humano e a ação dos antibióticos no mesmo, conforme foi explorado na OPI sobre as bactérias benéficas que constituem a mucosa

intestinal e com inúmeras funções fisiológicas. Assim, percebeu-se que 47% dos alunos se distanciaram completamente do que foi abordado no encontro.

Com a análise dos resultados, percebeu-se

em alguns alunos a dificuldade de relacionar as

disciplinas, como consequência de um ensino

tradicional e descontextualizado. Destaca-se, assim, a necessidade de se propor aos professores da Educação Básica que estruturem aulas

que viabilizem a aprendizagem dos seus alunos,

deixando-os mais curiosos, incentivando-os a per-

guntarem, contestarem e pesquisarem de forma crítica os fatos que lhes são apresentados (Santos;

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 01

Schnetezler, 2003). Ainda assim, ao se realizar a

oficina temática, houve o despertar da atenção da

comunidade escolar, atentando para novos cami-

nhos de se trabalhar os conhecimentos escolares, articulando-os diretamente à vida dos estudantes, como a abordagem temática sobre os antibióticos e medicamentos afins. 5

CONSIDERAÇÕES FINAIS Mesmo não sendo utilizadas todas as etapas de

uma OPI na estratégia apresentada neste trabalho,

compreendeu-se que a interdisciplinaridade e as relações dos conteúdos com o cotidiano dos alu-

nos podem ser exploradas através de temáticas, sendo uma estratégia válida que pode ser incorpo-

rada no ambiente escolar, com fins de desenvolver

nos alunos um conhecimento mais amplo sobre os antibióticos e os cuidados de seu uso.

Mediante a análise realizada no questionário,

principalmente na questão 5, identificou-se que

os alunos não compreenderam de forma eficaz a ação dos antibióticos no organismo. Isso evidencia a fragilidade de se ter unicamente esta forma para

avaliar se os alunos entendem como ocorrem as ações metabólicas do medicamento no organismo. Por outro lado, os resultados apresentados neste trabalho expõem as potencialidades existentes em uma OPI, que utilizou a observação do fungo no

microscópio para instigar a curiosidade dos alunos

a respeito desse fármaco e a sua ação frente a uma bactéria, além de identificar as funções orgânicas e sua importância. Assim, reforça-se a perspectiva de

se explorar diferentes assuntos que são correlatos em diferentes disciplinas dentro de uma mesma temática, viabilizando, assim, uma aprendizagem mais ampla e significativa para o aluno. 6

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RELATO DE EXPERIÊNCIA 02 | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 62-68

Memória química: uma maneira divertida de aprender química Chemistry memory: a way of learning chemistry with fun Francisca Belkise de Freitas Moreira1, Igor Rannes da Costa Sousa1, Karla Andrômeda Nobre de Oliveira1, Maria Alcilene Gomes de Menezes1, Edson Fernandes Moreira2 e Paulo Roberto Nunes Fernandes1

Resumo Os jogos educativos visam estimular o raciocínio lógico, proporcionando uma forma

dinâmica de aprendizado e construção de conhecimentos. Estes podem atuar como um recurso de ensino auxiliando o professor na complementação das aulas, proporcionando estímulo e interesse aos alunos. Reconhecendo a relevância deste recurso tão importante, este trabalho propõe o desenvolvimento de um jogo intitulado “Memória Química”, para auxiliar no ensino das Reações Químicas. Os materiais

utilizados na construção das peças do jogo foram: folha A4 peso 60, fita transparente para fixar as cartelas em sua respectiva base, tesoura, computador e impressora. Antes da aplicação do jogo foi ministrada uma aula teórica sobre o assunto

em questão e logo após foi realizado um teste para avaliar o nível da aprendizagem. Em seguida, o jogo foi aplicado com 28 alunos da 1ª série do Ensino Médio da

Escola Estadual Professor Antonio Dantas do município de Apodi. A dinâmica ocor-

reu como num jogo da memória tradicional, porém numas peças continham as reações e em outras os nomes. Os resultados obtidos após o jogo foram satisfatórios. O percentual de notas abaixo e acima de 6,0 foram respectivamente 29% e 71%, tendo uma melhora de 16% com relação ao teste antes do jogo. O jogo Memória Química

mostrou ser um recurso lúdico válido, tornando o ensino de Química no Ensino Médio mais contextualizado, interessante, atrativo e divertido.

Palavras-chave: Memória química, jogos educativos, reações químicas. 1. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte – Câmpus Apodi. 2. Escola Estadual Professor Antonio Dantas.

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

Abstract The educational games are designed to stimulate logical reasoning, providing a dynamic learning and knowledge building. These can act as a teaching resource in assisting the teacher complementation classes, providing stimulus and interest to students. Recognizing the significance of this resource as important, this work proposes the development of a game called “Memory Chemistry”, to assist in the teaching of Chemical Reactions. The materials used in the construction of parts of the game were: A4 paper weight 60, clear tape to secure the cards in their respective base, scissors, computer and printer. Before the application of game theory was given a lesson on the subject in question and after a test was performed to assess the level of learning. Then the game was applied to 28 students from the 1st grade of High School State School Professor Antonio Dantas municipality of Apodi. The dynamics occurred as a traditional memory game, but some pieces contained reactions and other names of the reactions. The results were satisfactory after the game. The percentages of grades below and above 6.0 were respectively 29% and 71%, with an improvement of 16% compared to the test before the game. The game proved to be a chemistry Memory feature playful valid, making the chemistry teaching in high school more contextualized, interesting, attractive and fun. Key-words: Memory chemistry, educational games, chemical reactions.

INTRODUÇÃO O ensino da Química é de fundamental impor-

tância na formação da cidadania, pois esta ciência faz parte da sociedade tecnológica moderna.

Tradicionalmente, as ciências têm sido ensinadas

como uma coleção de fatos, descrição de fenômenos e enunciados de teorias que o aluno tem

que memorizar (Santos, 2004). A maioria dos educadores não procura fazer com que os alunos

discutam as causas dos fenômenos, estabeleçam

relações da ciência com o cotidiano, enfim, ou

que entendam os mecanismos dos processos que estão estudando (Zanon, 2008).

Segundo Silva et al. (2009), é muito comum

que não seja dada a devida importância ao que é chamado, na literatura, de processo da ciência,

ou seja, aos eventos e procedimentos que levam

às descobertas científicas. Em geral, o ensino fica limitado à apresentação dos chamados produtos da ciência. Assim, como afirma Domingos

e Recena (2010), para muitos alunos, aprender Química é decorar um conjunto de nomes, fórmu-

las, descrições de instrumentos ou substâncias e enunciados de leis.

Diante dessas circunstâncias, as atividades

lúdicas, mais do que serem aceitas como rotina da educação dos alunos, são uma prática privilegiada para a aplicação de uma educação que visa o desenvolvimento pessoal e a atuação coopera-

tiva na sociedade. Eles são também instrumentos

motivadores, atraentes e estimuladores do pro-

cesso de construção do conhecimento, podendo ser definida, de acordo com Soares (2004), como uma ação divertida, seja qual for o contexto lin-

guístico, desconsiderando o objeto envolto na

ação. Se há regras, essa atividade lúdica pode ser considerada um jogo.

O jogo, considerado como um tipo de atividade

lúdica, segundo Kishimoto (1994 apud Santana,

2006) possui duas funções: a lúdica e a educativa,

em que as mesmas devem coexistir em equilíbrio. Se a função lúdica prevalecer, não passará de um

jogo e se a função educativa for predominante será

apenas um material didático. Segundo Campos (2002) o lúdico apresenta dois elementos que o

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 02

caracterizam: o prazer e o esforço espontâneo,

ramentas alternativas que dão um bom suporte/

ções com regras pré-definidas. O mesmo deve ser

adquirir conhecimento. Eles têm inúmeras van-

além de integrarem as várias dimensões do aluno,

apoio tanto para o professor que quer transmitir

como a afetividade, o trabalho em grupo e as rela-

conhecimento, quanto para o aluno que deseja

inserido como impulsor e instigador nos traba-

tagens, mas uma das principais é que, ao mesmo

lhos escolares, isso por apresentar funções tão

tempo em que ensinam, eles divertem facilitando,

importantes.

assim, a aquisição de conhecimentos.

O jogo pedagógico ou didático tem como obje-

Diante disso, o objetivo principal do trabalho

tivo proporcionar determinadas aprendizagens,

foi desenvolver e aplicar o jogo didático Memória

diferenciando-se do material didático por conter

Química como metodologia alternativa didático-

o aspecto lúdico e por ser utilizado para atingir

-pedagógica, visando melhorar o processo de

determinados objetivos pedagógicos, sendo uma

ensino-aprendizagem na disciplina de Química

alternativa para melhorar o desempenho dos alu-

aos alunos da 1ª série do Ensino Médio, na Escola

nos em alguns conteúdos de difícil aprendizagem

Estadual Professor Antonio Dantas (EEPAD), do

(Cunha, 1998).

município de Apodi, no Rio Grande do Norte (RN).

O jogo não é o fim, mas o eixo que conduz a

Diante das inúmeras possibilidades de diversifica-

um conteúdo didático específico, resultando em

ção de recursos didáticos no ensino de Química,

um empréstimo da ação lúdica para a aquisição de

essa seria uma tentativa de superar o desinteresse

informações (Kishimoto, 1996). Segundo Borges e

dos alunos por esta ciência e promover uma reor-

Schwarz (2005), ao criar ou adaptar um jogo ao

ganização diferenciada dos conteúdos.

conteúdo escolar ocorrerá o desenvolvimento de

O desenvolvimento deste material didático

habilidades que envolvem o indivíduo em todos os

para o Ensino de Química da 1ª série do Ensino

aspectos: cognitivos, emocionais e relacionais. A

Médio na referida escola, foi realizado por alunos

atividade lúdica tem como objetivo tornar o indi-

do Curso de Licenciatura em Química do IFRN

víduo mais competente na produção de respostas

campus Apodi, e que fazem parte do Programa

criativas e eficazes para solucionar os problemas.

Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência

Ser competente implica saber mobilizar, de forma

(PIBID). Este programa, assim como outros, veio

criativa e eficaz, as habilidades nas quais os conhe-

para melhorar a realidade do ensino, não só inse-

cimentos, valores e atitudes são usados de forma

rindo o aluno da licenciatura na sala de aula,

integrada frente às necessidades impostas pelo

como também buscando melhorar o processo de

meio. As habilidades se constroem e manifestam

ensino-aprendizagem desta disciplina, visto que

na ação, a qual se aprimora pela prática, levando à

o ensino nas escolas estaduais do município de

reconstrução do conhecimento.

Apodi encontra-se fragilizado, descontextualizado

Na elaboração de um jogo didático deve-se ter

bastante cuidado, respeitar as condições físicas e o desenvolvimento dos educandos, bem como o nível de interesse, a faixa etária e o(s) tema(s)

escolhido(s) para ser trabalhado. Cumprindo

METODOLOGIA O processo de realização deste trabalho envol-

esses pontos os resultados esperados serão alcan-

veu várias etapas, a primeira foi a confecção do

no processo de ensino e aprendizagem, sendo fer-

troca e dupla troca para serem utilizadas no jogo,

çados com sucesso (Nardin, 2010).

Os jogos didáticos têm um valor indispensável

e desmotivado.

jogo. Foram selecionadas 36 Reações Químicas

envolvendo as de decomposição, síntese, simples

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

sendo 9 de cada tipo. Algumas peças continham

Para dar início à atividade, as peças foram

as equações das reações e outras os nomes das

espalhadas numa mesa. Foi necessária a interrup-

A4 peso 60, fita transparente para fixar as carte-

o assunto explicado. O jogo só acabava quando

mesmas, como mostrado na Figura 1. Os materiais

ção do jogo durante alguns minutos para fazer um

utilizados na construção das peças foram: folha

levantamento das dificuldades e dúvidas sobre

las em sua respectiva base, tesoura, computador

não tivesse mais peças na mesa, e o vencedor

e impressora.

era o grupo que tivesse o maior número de pares formados.

Após a aplicação do jogo foi realizado um

segundo teste, diferente do primeiro, para a verificação da aprendizagem. 3

RESULTADOS E DISCUSSÃO No teste feito antes do jogo observou-se que os

alunos tiveram dificuldades para responder algu-

mas das questões. O teste continha seis questões Figura 1. Peças que compõe o jogo Memória Química.

A aplicação do jogo Memória Química envol-

veu ao todo 38 alunos da 1ª série do Ensino Médio

envolvendo Reações Químicas (Figura 3). A cada

questão foi atribuída uma nota, somando-se dez

pontos no total. Houve notas elevadas, porém muitas abaixo da média. A Figura 2 mostra o percentual das notas obtidas antes do jogo. 60

da Escola Estadual Professor Antonio Dantas do

interessados em participar da atividade.

município de Apodi; os alunos mostraram um Inicialmente, os alunos tiveram uma aula sobre

40 %

grande interesse pelo jogo, e estavam bastante

as Reações Químicas e em seguida foi aplicado um

tação do jogo, em que foram expostas as regras

teste para avaliar o nível de aprendizagem.

Em um segundo momento ocorreu a apresen-

e estratégias que eram idênticas a um jogo de

memória tradicional, porém o reconhecimento das Reações Químicas era primordial para que o joga-

10 Abaixo de 6,0

Acima de 6,0

Figura 2. Resultados do teste antes do jogo.

Observando a Figura 2, percebeu-se que 55%

dor pudesse ir formando seus pares, o que obrigava

dos alunos obtiveram uma nota acima de 6,0

alunos em grupos, permitindo aos mesmos, num

que requer muita prática e atenção, uma parte dos

o aluno/jogador a identificar as reações corretamente. Nesta etapa da atividade dividiram-se os

primeiro momento, a familiarização com o material e de como seriam as regras e a prática do jogo.

enquanto que para 45% as notas foram inferiores

à média escolar. Talvez por se tratar de um assunto

alunos não obteve êxito, e o percentual abaixo da média foi bastante preocupante.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 02

Figura 3. Teste aplicado antes do jogo.

Durante a aplicação do jogo pôde-se obser-

var a curiosidade dos alunos pelo assunto traba-

que envolveu questões diferentes do primeiro

aula mais dinâmica, tornando mais significativa a

ber que o jogo ajudou a melhorar o desempenho

lhado, a socialização entre os grupos, a interação da turma, a diversão e, ao mesmo tempo, uma aprendizagem.

Figura 4. Teste aplicado após o Jogo.

Após a aplicação do jogo foi feito outro teste,

teste (Figura 4). Ao comparar os resultados obtidos nesse teste com o primeiro pôde-se perce-

dos alunos com relação ao conhecimento sobre

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

Reações Químicas, como pode ser observado na

aluno e o professor, entre o aluno e o jogo e entre o

Figura 5. 80

mesmo e o conteúdo a ser trabalhado. 4

CONSIDERAÇÕES FINAIS

O desenvolvimento de jogos com seus objetivos

definidos proporciona aos alunos diversas intera-

ções, promovendo construções e aperfeiçoamentos

de conceitos, habilidades e a valorização do conhe-

cimento, resgatando as lacunas que o processo de

ensino e aprendizagem atual deixa em aberto.

10 0

Abaixo de 6,0

A função educativa do jogo “Memória Química”

foi facilmente observada durante sua aplicação ao

Acima de 6,0

verificar o favorecimento da aquisição de conheci-

Figura 5. Notas do teste após o Jogo.

mento em clima de alegria e prazer.

Cabe ressaltar que os jogos pedagógicos não

De acordo com a Figura 5, o jogo foi uma ferra-

são substitutos de outros métodos de ensino, eles

menta lúdica bastante importante que contribuiu

são apenas suportes para o professor e podero-

para essa melhora, pois é possível verificar que os

sos motivadores para os alunos que usufruírem

alunos que possuíam dificuldades com a matéria

dos mesmos como recursos didáticos para a sua

ministrada, após jogarem o Memória Química, as

aprendizagem.

mesmas foram minimizadas, efetivando, assim, o processo de aprendizagem e o interesse pela Química.

O jogo foi bem aceito pelos alunos, pois ao

complementar a aula teórica com exercícios e com jogos lúdicos, a mesma se tornou mais atrativa, divertida e interessante.

A importância da utilização de atividades lúdi-

cas mobilizam esquemas mentais, ativando funções neurológicas e psicológicas estimulando o pensamento. E quando o sujeito está diretamente

envolvido na ação fica mais fácil a compreensão

do aspecto cognitivo, pois ocorre um desbloqueio mental (Santana, 2006).

Os jogos são um importante recurso não só

para as aulas de Química, mas como para qualquer outra disciplina, pois facilitam a aprendiza-

gem do aluno, além de motivar o mesmo. Através dos jogos podem ser trabalhadas diretamente as

habilidades dos alunos, além de existir uma maior socialização entre os colegas da turma, entre o

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RELATO DE EXPERIÊNCIA 03 | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 69-81

Produção de modelos para investigação de representações sub-microscópicas de estudantes do ensino médio sobre mudanças de estado físico da matéria Production of models for investigation of submicroscopic representations of high school students about changes in physical state of matter Tânia Cristina Vargas Sana1, Daisy de Brito Rezende2 e Agnaldo Arroio3

Resumo Este artigo apresenta os resultados de um estudo sobre a percepção de 32 estudantes

do 2º e 3º anos do Ensino Médio, de um colégio particular de São Paulo, quanto à representação sub-microscópica de processos de mudança de estado físico de diferentes

materiais. A sequência didática desenvolvida iniciou-se pela leitura de um texto sobre propriedades da matéria, seguindo-se de um experimento sobre pontos de fusão e ebulição de substâncias puras e misturas. Após discussões em pequenos grupos e no cole-

tivo sobre os resultados coletados, foi proposto que os estudantes elaborassem imagens sub-microscópicas acerca do fenômeno estudado. Nessa fase, além de simples, as representações apresentavam erros conceituais, tais como: a posição espacial das partículas ou a indistinção entre substância e mistura. Na fase subsequente, após algumas

discussões sobre as imagens produzidas, foi elaborada uma animação por grupo, tendo sido identificada uma evolução considerável dos modelos expressos por apresentarem

características mais consistentes cientificamente, como também o discurso dos estu1. Mestre pelo Programa de Pós-graduação Interunidades no Ensino de Ciências – área de Ensino de Química, na Universidade de São Paulo. Professora de Química do Ensino Médio. 2. Licenciada e Bacharel em Química pela USP, Mestre e Doutora em Química Orgânica pelo IQUSP. Professora do Departamento de Química Fundamental do Instituto de Química da USP desde 1991.

3. Bacharel em Química pela USP e em Imagem e Som pela UFSCAR, Mestre e Doutor em Físico ‑Química pela USP, Pós-doutorado em Educação pela USP, Livre Docente em Metodologia do Ensino pela Faculdade de Educação da USP. Professor Associado na Faculdade de Educação da USP.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 03

dantes tornou-se mais coerente e seguro. Estes resultados sugerem que sejam criadas diferentes oportunidades para que os estudantes construam modelos sobre fenômenos, pois essa atividade favorece a percepção de suas dificuldades conceituais e os ajuda a desenvolver concepções escolares acerca do assunto estudado. Palavras-chave: Imagem, representação, sub-microscópico. Abstract This article reports the results about a study on the perception of high-school senior students concerning representations of the sub-microscopic level model of physical state change process. The participants were 32 students of a private school settled in São Paulo city (Brazil). The developed instructional sequence begins by the reading of a text about the properties of matter, followed by an experimental class on melting and boiling points of pure substances and mixtures. After discussions concerning the collected results conducted both in small groups and with the whole class, it was proposed that students draw up images that represent their understanding of the physical change of phenomenon in the sub-microscopic level. At first, students have difficulties to express their models in the sub-micro domain, and explanations are both simple and the representations present misconceptions such as: the space position of the particles or indistinction between substances and mixtures. In the second phase of the instruction, after some discussion about the drawings previously produced, each group of students is asked to produce an animation concerning the phenomena. It was possible to identify considerable evolution of the expressed mental models because they present more features scientifically consistent, as well as the speech of students has become more coherent and secure. These results suggest that a lot of opportunities are created for students to build and express models of phenomena. This practice besides favor the perception of their conceptual difficulties helps the students to select and to organize their information, contributing to the development of educational concepts on the subject studied closer to those accepted by the scientific community. Key-words: Image, representation, sub-microscopic.

INTRODUÇÃO As imagens fazem parte das relações entre os

homens desde os tempos mais remotos, bastando

citar, como exemplo, os diversos sítios em que se encontram pinturas rupestres ou a escrita egípcia

figurativa. Entretanto, mesmo após a introdução da escrita, tal como a conhecemos, as imagens continuaram a ser essenciais na comunicação

humana (Rodrigues, 2007). Atualmente, além de ocuparem um lugar central na sociedade, elas têm sido amplamente utilizadas como recurso discursivo. No que se refere especificamente ao ensino

das Ciências da Natureza, é praticamente consen-

sual que o emprego de imagens facilita a explica-

ção de conceitos, constituindo-se em um recurso essencial para a comunicação de ideias científicas (Klein; Laburú, 2000).

A escrita não é mais considerada o modo cen tral de representação nos livros didáticos, ou em materiais produzidos pelos professores. Imagens estáticas (bem como as em movi mento) estão se tornando cada vez mais pro eminentes como portadoras de sentido (Klein; Laburú, 2000, p. 3).

Apesar de serem reconhecidamente importan-

tes para veicular informações através do emprego

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

frequente de novas ferramentas visuais, é preciso

tendem a ater-se apenas ao sensorial quando, por

porque há um grande risco de se introduzirem

de critérios tais como mudança de cor, liberação

enfatizar a necessidade de se atribuírem senti-

exemplo, se utilizam de experimentos em que se

dos às imagens por meio de diversas abordagens,

indica a ocorrência de uma reação química através

concepções erradas caso a ilustração ultrapasse o

de gás ou formação de precipitado, sem problema-

horizonte conceitual do aluno (Ferreira, 2010). As

tizarem as limitações dessa abordagem. Essa pos-

diferentes formas de emprego das representações

tura pode, assim, contribuir para instigar apenas

visuais levarão a desenvolvimentos distintos das

o poder de observação sensorial do estudante, em

funções mentais, as funções dialógicas serão dife-

detrimento de outros níveis de compreensão do

rentes e, portanto, o processo de elaboração de

fenômeno que levariam à ampliação da represen-

significados também será outro (Ferreira, 2010).

Nosso cérebro foi desenvolvido para processar

as informações visuais, organizando-as em mode-

los que reconstroem internamente a realidade

e, assim, atribuindo-lhes sentido (Costa, 2005,

tação do conceito. 2

MODELOS E AS REPRESENTAÇÕES A importância do uso de modelos para o

p. 32). O uso de imagens está, portanto, relacio-

ensino de Ciências tem sido amplamente discutida

que sejam elaborados modelos que representem

los especificamente para o ensino de Química

nado à elaboração de representações internas, ou

seja, por meio da visualização há possibilidade de a realidade para determinada pessoa ou grupo social.

Para muitos pesquisadores da área de Ensino

de Química, um dos grandes desafios no ensino

dessa ciência seria fazer com que os alunos tran-

sitassem entre os três componentes do chamado triângulo de Jonhstone (Ferreira, 2010).

De acordo com Johnstone (2000), haveria um

entendimento completo dos fenômenos químicos quando ocorre a integração dos três níveis em que se organizaria o conhecimento químico: o nível

macroscópico, referente aos fenômenos, ao que é observável, mensurável; o nível microscópico (ou

sub-microscópico), ao não observável, aos mode-

los atômico-moleculares; e, por fim, as representações simbólicas, equações e símbolos que auxiliam no entendimento da Química.

Kosma e Russel (1997) afirmam que, mais do

que outras ciências, a compreensão da Química

baseia-se em atribuir sentido ao invisível e intocável, ou seja, muito da compreensão da Química

ocorre em um nível molecular que não é acessível à percepção direta; no entanto, os professores

na literatura, sendo que muitas dessas pesquisas mostram a importância da construção de mode-

(Ferreira; Justi, 2008; Kuhn, 2007; Greca; Moreira,

1997; Johnson-Laird, 1983; Norman, 1983; Borges, 1997).

Borges (1997) define modelo, de forma sim-

ples, como sendo algo que existe na mente de

alguém, enquanto Johnson-Laird (1983) sugere que as pessoas raciocinam através de modelos mentais.

Moreira (1996) ressalta que os modelos men-

tais são representações um tanto abstratas e que, no geral, não retêm aspectos específicos de um

objeto ou fenômeno. Propõe que esses modelos

sejam representações dinâmicas manipuláveis mentalmente para explicar determinado fenô-

meno sendo que, embora criados para resolver uma situação específica, podem ser úteis uma vez

e serem armazenados, para serem recuperados da memória de longa duração,4 quando necessário.

4. Na psicologia cognitiva, a Memória de Longa Duração é muito importante, porque está diretamente relacionada ao processo de aprendizagem, pois a nova informação precisa ser classificada, organizada, conectada e armazenada com a informação que já existe na Memória de Longa Duração, enquanto, na Memória de Curta

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 03

Entretanto, não há uma definição geral, ou

Quando o modelo consensual é trabalhado e aceito

al,, 1997) que visou discernir o sentido do termo

passa a ser um modelo histórico. Ainda segundo

única, para modelo mental na literatura. Assim, em um trabalho de revisão da literatura (Krapas et

modelo em uma série de trabalhos referentes à Educação em Ciências, analisaram-se 130 artigos, tendo sido construídas cinco categorias para as 93 referências feitas ao termo modelo, como mostrado no Quadro 1.

Quadro 1. Categorias para modelo na literatura, conforme Krapas et al. (1997). • Modelo mental: modelo pessoal, construído pelo indivíduo e que pode ser expresso de diferentes formas; • Modelo consensual: modelo formalizado e compar tilhado por um grupo social (também referido como representação social); • Modelo pedagógico: modelo construído com o pro pósito de promover a educação, isto é, o processo de transformação de conhecimento científico em conhecimento escolar; • Meta-modelo: modelo construído com o propósito de compreender/explicar o processo de construção e funcionamento de modelos consensuais ou de modelos mentais; • Modelagem como objetivo educacional: enfatiza a promoção da competência em construir modelos como propósito central do ensino de Ciências.

O trabalho de Gilbert (2004) acrescenta algu-

mas categorias ao que havia sido proposto por Krapas et al. (1997). Assim, aponta que, embora

o modelo mental de um indivíduo seja pessoal e inacessível para outras pessoas, ao ser exteriori-

zado, sendo chamado de modelo expresso, pode ser submetido a um grupo social, por exemplo, um grupo de alunos. Quando aceito pelo grupo,

torna-se um modelo consensual (vide Quadro 1).

Duração, a informação precisa ser ensaiada ou repetida para se manter nessa posição (Boruchovitch, 1999). Entendemos que a aquisição de um conhecimento sólido envolve que as informações recebidas permaneçam na Memória de Longa Duração, pois assim, sempre que requerido, ela poderá ser recrutada, tanto para aquisição de novos conceitos como para a reformulação deles, quando necessário.

pela comunidade científica é, então, denominado modelo científico que, por sua vez, se substituído,

Gilbert (2004), existem versões simplificadas

de modelos científicos e históricos, as quais ele

chama de modelos curriculares. A partir desses, para apoiar os processos de ensino e aprendiza-

gem, podem ser criados modelos para o ensino, que envolvem analogias como, por exemplo, o uso

do sistema solar para explicar o modelo atômico de Rutherford.

Não obstante as diferentes designações, é

amplamente consensual ser essencial o uso de modelos para a construção do conhecimento científico. Embora sua condição epistemológica esteja

aberta a debates, os modelos funcionam como

uma ponte entre a teoria científica e a realidade em que vivemos (Gilbert, 2004).

Atualmente, vários pesquisadores têm aban-

donado a ideia de que haveria isomorfismo entre

as representações externas e os modelos construídos mentalmente por uma pessoa, ou seja,

as representações internas (Ferreira; Arroio; Rezende, 2011). Acreditamos que as representações internas sejam construídas a partir de

algo visualizado, imaginado ou ouvido e que são criadas ao se internalizarem características, ima-

gens ou sensações associadas a conceitos, sendo, portanto, subjetivas (idiossincráticas), o que não implica em serem não compartilháveis e, portanto, inalteráveis por interação com o grupo social.

No presente artigo, considera-se que represen-

tações internas sejam modelos mentais, enquanto

as representações externas são uma forma de expressão das representações internas, não se constituindo necessariamente em cópias fiéis das representações criadas mentalmente.

As pessoas, estudantes, professores ou cien-

tistas, produzem modelos acerca de um determinado conceito, ou seja, elaboram modelos com o

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

objetivo de explicar fenômenos. O que os diferen-

cia é sua complexidade, mas, segundo Norman

(1983), independente de quem os crie, os modelos são incompletos, instáveis, têm fronteiras indefi-

nidas e exprimem as crenças das pessoas sobre o assunto. Porém, Borges (1997) ressalta as carac-

terísticas comuns aos modelos, não obstante sua subjetividade ou acepção teórica:

• diferem de uma representação de infor-

mações isolada sobre um determinado sistema por serem estruturas mais elaboradas;

• possuem diferentes tipos de informações sobre o sistema, seu conteúdo, seu funcionamento e a razão para um dado comportamento;

• envolvem um grau de sistematicidade e coerência determinado.

Ainda segundo Borges (1997), um mesmo

modelo mental pode ser coerente para alguém e

incoerente para outra pessoa, pois ele depende do grau de conhecimento do indivíduo sobre o

fenômeno/conceito representado e das ideias construídas ao longo de sua vida social, dentre outros fatores. Ou seja, o modelo mental elabo-

rado pela pessoa está relacionado a sua vivência e

seus conhecimentos prévios, sendo muito comum o apoiar-se em analogias para a construção do

modelo, provavelmente devido às associações analógicas estarem enraizadas desde muito cedo (Gentner, 1983). Ao nos depararmos com algo

novo, intuitivamente o relacionamos ao já conhecido, que servirá como referência para explicar aquilo que ainda não se sabe.

Um modelo pode ser definido como uma repre sentação de um objeto ou uma ideia, de um evento ou de um processo, envolvendo analo gias. Portanto, da mesma forma que uma ana logia, um modelo implica na existência de uma correspondência estrutural entre sistemas dis tintos (Borges, 1997, p. 71).

O USO DE MULTIMÍDIA NO ENSINO DE CIÊNCIAS Embora muitas pesquisas na área de ensino

de Ciências tenham valorizado o emprego de diferentes recursos tecnológicos para uma aprendiza-

gem significativa (Mendes, 2010; Arroio; Giordan,

2006; Mayer, 2001), é importante enfatizar que

sua forma de aplicação é mais importante do que a própria ferramenta.

Uma das acepções para o termo multimídia é

a de um sistema que combina som, imagens está-

ticas, animação, vídeo e textos, com funções educativas, dentre outras. Nessa mesma concepção,

Mayer (2001)5 afirma que multimídia é a apresen-

tação simultânea de palavras e imagens, podendo

as palavras ser escritas e faladas e as imagens ser estáticas ou dinâmicas. Nesse contexto, Mayer

(2001) desenvolveu a teoria da aprendizagem

multimídia, que tem como base três pressupostos: • o pressuposto do canal duplo, segundo o

qual o ser humano possui dois canais de processamento de informações, o visual e o auditivo;

• o pressuposto da capacidade limitada,

em que se admite capacidades diferenciadas de processamento de informação para cada canal;

• o pressuposto da aprendizagem ativa, segundo o qual a aprendizagem requer,

essencialmente, o processamento cognitivo em ambos os canais.

Após várias pesquisas envolvendo o uso

da abordagem multimídia, Mayer propôs ser o ambiente interativo multimodal a melhor forma de

construção do conhecimento (Mayer, 2007); esse

5. Richard Mayer é professor de Psicologia da Universidade da Califórnia e tem dirigido sua pesquisa à aprendizagem multimídia, no qual estabelece que pessoas aprofundem mais seus conhecimentos a partir de imagens e palavras, do que apenas palavras isoladas, como é geralmente feito nas escolas atualmente.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 03

ambiente é caracterizado quando o que acontece

(Mayer, 2007), como sumariado na Figura 1, em

dando em um único sentido, como ocorre quando

Em síntese, a utilização de diferentes ferra-

depende das ações do aluno, ou seja, é um ambiente

em que a comunicação é multidirecional, não se

o professor detém toda a ação, tanto na sala de aula como no uso de ferramentas multimídia. Em um

ambiente não interativo de aprendizagem multimodal, uma mensagem multimídia é apresentada

de forma pré-determinada, independente de qual-

quer movimento do aluno durante sua aprendizagem. Nessa perspectiva, Mayer (2007) distinguiu duas visões de aprendizagem: aquisição de informação e construção do conhecimento. A aqui-

sição de informação ocorre quando há adição de

informações à memória do aluno, por exemplo, a demonstração de uma animação narrada ou a lei-

tura/lição de um livro didático. Na visão da cons-

trução do conhecimento, a aprendizagem envolve a

construção de uma representação mental, processo durante o qual o aluno seleciona, organiza e integra

novas informações ao conhecimento já existente

Mídia instrucional

Memória sensorial

Narração Som

Auditivo Visual

Texto Imagens

Tátil

que se apresenta um esquema do modelo de aprendizagem em um ambiente interativo multimodal.

mentas nos processos de ensino e aprendizagem, de acordo com o proposto na literatura (Mayer,

2007), deve favorecer a construção do conheci-

mento quanto à produção de modelos. Assim, a

partir da expressão de modelos mentais e sua socialização, o estudante pode construir um novo

modelo, através da produção de uma animação,

ou seja, Mayer (2007) propõe a construção do conhecimento a partir da manipulação autônoma

do estudante, seja através de uma animação ou de outra ferramenta multimídia.

Neste contexto, o presente artigo apresenta

uma investigação sobre a proposta da constru-

ção do conhecimento utilizando a produção de

uma animação a partir de modelos consensuais (modelos aceitos pelo grupo). Nossa proposta está representada na Figura 2, que foi estruturada com

Memória de trabalho

Atenção

Seleciona

Seleciona Olfativo Paladar

Motivação e afeto Metacognição Fonte: Adaptação de Mayer (2007).

Conhecimento semântico

Organiza

Percepção

Figura 1. Modelo de aprendizagem com a mídia.

Integra

Memória de longo prazo

Recupera

Conhecimento episódico

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

Experimento (Macro)

Modelo mental (representação interna)

Modelo expresso (representação externa) Socialização do modelo

Modelo consensual

Reconstrução do modelo Figura 2. Proposta da elaboração do modelo.

base na literatura sobre aprendizagem em um

ambiente interativo multimodal e concepções de

sobre a relação entre estados físicos e as intera-

OBJETIVOS

vocos conceituais propositais, com o objetivo de

modelo (Mayer, 2007; Gilbert, 2004). 4

O objetivo deste artigo é o de relatar uma

investigação sobre as representações sub-micros-

cópicas de estudantes do Ensino Médio sobre um experimento de mudança de estado físico da maté-

ria, mostrando se houve alteração desse modelo durante o processo de intervenção didática, que foi finalizado pela produção de uma animação em vídeo pelos alunos sobre seu modelo consensual. 5

própria6, abordavam-se alguns conceitos básicos

METODOLOGIA

A abordagem da pesquisa é a de uma investi-

gação qualitativa, sendo as informações obtidas

por meio de relatórios, representações pictóricas e entrevistas que foram submetidas a técnicas de

análise de conteúdo (Bardin, 2000). O grupo par-

ticipante do estudo foi de 32 estudantes do 2º e 3º anos do Ensino Médio, de uma escola particular da

cidade de São Paulo, que se prontificaram espon-

taneamente a participar da pesquisa no contra-turno do período escolar.

Foram realizados, durante um mês, cinco (5)

encontros, de aproximadamente 50 minutos cada. No primeiro, feito com o conjunto dos estudantes,

fez-se a leitura de um texto denominado “Por que sentimos o cheiro?”. Neste texto, de elaboração

ções moleculares, porém de uma forma não tão imediata; no texto havia, também, alguns equí-

verificar, através das respostas ao questionário e da análise dos desenhos propostos, algumas con-

cepções dos alunos sobre o tema materiais. Assim, a partir do texto, eles responderam algumas ques-

tões acerca de substâncias e misturas para inves-

tigarmos seus conceitos sobre esse assunto, sem que as perguntas fossem facilmente respondidas por jargões escolares. Em outro encontro, foram

constituídos 13 grupos, formados pelos próprios

estudantes, sendo que em 7 dos grupos havia dois integrantes enquanto, nos 6 demais, havia três. Essa formação foi aleatória e devida à afinidade

entre os alunos. Em seguida, foram realizados dois experimentos, abordando ponto de fusão da água

e da mistura água/glicerina e ponto de ebulição da

parafina e da naftalina, com o objetivo de que os alunos observassem e registrassem os diferentes comportamentos dos materiais.

Em encontro subsequente, e após a atividade

no laboratório, os estudantes responderam indi-

vidualmente a algumas questões relacionadas ao experimento e foi feita uma discussão geral

sobre suas respostas. Em seguida, foi proposto que os alunos, nos mesmos grupos em que fizeram o experimento, produzissem, em cartolina,

6. Adaptado de <https://angelitascardua.wordpress.com/ os-sentidos/olfato/>.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 03

imagens, no domínio sub-microscópico, sobre o

misturas. Foi observado que, para o ponto de ebu-

menos ambígua das imagens produzidas, foram

entrevistas e os grupos afirmaram terem feito

processo de mudança de estado físico de qualquer substância ou mistura. Para uma interpretação

feitas entrevistas com os grupos, para que eles

pudessem explicitar suas representações. Em um

próximo encontro, houve exposição e discussão entre os grupos, direcionadas pela professora,

sobre algumas representações produzidas, com

o objetivo de interação e reavaliação dos modelos dos estudantes. Em seguida, foi pedido que os gru-

pos produzissem um vídeo de animação desses modelos, referente aos fenômenos observados. Usamos a animação como outra forma dos estu-

dantes expressarem suas representações pois, como afirmado por Gibin e Ferreira (2010), o uso

de animações como ferramenta metodológica para a investigação de modelos é interessante,

devido às animações serem similares aos modelos cinemáticos/dinâmicos que são processados na

mente do estudante. Novamente, para um melhor entendimento, foi feita uma entrevista gravada

com cada um dos grupos, para que os integrantes explicassem suas representações. 6

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A princípio, quando foi pedido para os estu-

dantes produzirem imagens sub-microscópicas sobre mudança de estado físico, eles se apresentaram muito perdidos, indicando que não faziam

ideia de como expor essas imagens, mas, aos poucos, foram se familiarizando com essa possibili-

dade. Isso indica que representações sub-microscópicas não são exploradas como deveriam, pois a

falta de intimidade que todos demonstraram em relação ao domínio sub-micro foi muito grande,

como se isso quase não tivesse feito parte de sua vida escolar.

No total, foram produzidas 13 cartolinas,

sendo uma por grupo, todas abordando ponto de

fusão e ponto de ebulição de substâncias puras ou

lição, 10, dos 13 grupos, escolheram a substância

água para a representação. Isso foi ressaltado nas essa escolha pela maior facilidade de apresenta-

ção da substância, talvez por fazer parte de sua vida cotidiana. Já no ponto de fusão, houve uma

maior variedade na escolha do representado: das 13 imagens, somente 5 utilizaram a água. Na ani-

mação, houve produção de 11 vídeos, pois houve a fusão de 4 grupos em 2, devido à falta de tempo de alguns integrantes para dedicarem-se à montagem da animação. No total, das 11 animações,

9 utilizaram água na representação; novamente, foi dito na entrevista que essa escolha deveu-se à facilidade de se elaborar a imagem sub-microscó-

pica, o que também sugere a falta de intimidade

dos alunos quanto à expressão de seus modelos mentais no domínio sub-microscópico, ao longo

de sua escolarização em Química, apesar do que se sugere na literatura quanto ao domínio dessa

linguagem para a compreensão desse campo do conhecimento (Johnstone, 2000).

A partir da análise das representações dese-

nhadas em cartolinas, vimos que, mesmo com a

dificuldade inicial, os estudantes apresentaram modelos coerentes, porém com algumas falhas

conceituais. Por exemplo, a posição espacial das partículas ou a indistinção entre substância e

mistura, na representação. É importante desta-

car que a linguagem científica existe, mas, em alguns momentos, é usada de forma desconexa.

Conclui-se, portanto, que há necessidade de refletir sobre a apropriação da linguagem científica

pelos alunos, desenvolvendo práticas que mostrem sua importância no ensino de Ciências, já

que, para muitos pesquisadores, a aprendizagem está relacionada à apropriação desse discurso.

No geral, comparando as imagens da cartolina

com as animações produzidas pelo grupo, juntamente com as análises das entrevistas, houve uma evolução nas representações na maioria dos gru-

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

pos, pois, em torno de 64% produziram imagens

quanto a, naquele momento, estar representando

Neste artigo, selecionamos, arbitrariamente, 2

Aluno ER: “Quando a gente pega no estado

mais consistentes no domínio sub-micro, como, também, em suas argumentações nas entrevistas.

produções para discussão, a título de exemplo. O

grupo 1 indicou, na cartolina, tanto o macro como o sub-micro conforme mostrado na Figura 3.

uma mistura.

sólido, as forças intermoleculares são mais apropriadas, ajeitadas, organizadas, como você tá vendo aqui [mostra a imagem]”

Percebemos que ele sabe das forças inter-

moleculares, mas as utiliza de forma confusa. Provavelmente, deve ter ouvido esses termos em suas aulas associados à forma organizacional

das moléculas nos diferentes estados físicos sem, entretanto, sequer problematizar o fato do gelo

ser menos denso do que a água líquida, por exem-

plo. Esse exemplo, por si só, sugere fortemente

a importância de se desenvolver um ensino de Ciências mais problematizador e menos dogmáComentário: No ponto de ebulição, utilizou a água, representando-a por bolinhas; na fusão, representou manteiga derretendo, sendo que, no sub-micro, a mistura foi representada também com bolinhas, não havendo distinção entre substância pura e mistura. Os alunos desse grupo procuraram indicar a distância entre as partículas nos diferentes estados físicos, como também que as partículas estão em movimento, porém somente no estado gasoso.

Figura 3. Representação no domínio sub-micro da transformação de água/manteiga, feita por um dos grupos.

Este grupo, durante a entrevista para a expli-

cação das imagens, citou as forças intermoleculares, o que não ocorreu com quaisquer dos outros grupos.

Aluno ER: “No estado líquido, as moléculas ficam mais soltas, assim... As forças intermoleculares são mais fracas, e quando você passa para o vapor, as forças intermoleculares já não existem mais”.

Na explicação acerca do ponto de fusão, o

aluno cita, novamente, as forças intermoleculares,

porém se perde no que se refere a alguns termos científicos, além de não ressaltar informações

tico em nossas escolas para que o aluno possa vir a desenvolver algum tipo de raciocínio crítico.

Para isso, a linguagem científica é uma pre-

ocupação no ensino de Ciências, já que perce-

bemos que os termos até existem na linguagem dos estudantes, porém eles não necessariamente sabem o significado da palavra no contexto da Química.

Entretanto, este aspecto não é de somenos

importância. O conhecimento científico está

relacionado à linguagem científica, sendo assim, dominá-la, tanto na forma oral, quanto na forma

escrita, é uma competência essencial para a prática científica e o seu aprendizado (Villani;

Nascimento, 2003). Para Lemke (1997), aprender ciência significa se apropriar de seu discurso, ou seja, compreender a linguagem empregada pela

comunidade científica, ainda que transformada em conhecimento escolar.

Na animação produzida por este grupo, a

imagem sub-microscópica não apresentou uma

melhora acentuada, porém, a partir dos argumen-

tos expostos na entrevista, percebemos a evolução conceitual do grupo.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 03

Aluno PR: “Nós escolhemos demonstrar

no ponto de fusão como no de ebulição, utilizou-

estado sólido, líquido e gasoso. Mas, nor-

do mar, conforme a Figura 4.

algo geral, porque normalmente falamos da água, mas toda substância tem, no

malmente, a gente as encontra no estado sólido”.

-se a representação da água, porém, na ebulição, tratava-se de uma mistura, pois indicaram a água

A princípio, o grupo diz que demonstrou a

mudança de estado de ‘algo geral’, porém, em seguida, especifica que é sobre substância. Então,

aqui, se percebe que, para eles, ainda permanece

a ideia de que substância e mistura apresentam o mesmo comportamento durante a mudança de estado físico, também não farão diferença entre

esses materiais na perspectiva do domínio sub-micro.

Aluno PR: “Se começar a colocar temperatura... esquentando, a força intermolecular

dela vai diminuindo, isso vai fazendo com

que ela mude de estado físico. Se você perceber, elas vão se espalhando e, quando

chega no líquido, elas ficam menos organizadas”.

Nesse discurso, já não ocorrem confusões em

relação às forças intermoleculares e à organização

Figura 4. Representação no domínio sub-micro da transformação de água/manteiga, feita por um dos grupos.

Nenhum grupo dessa pesquisa, em suas repre-

molecular, como na primeira entrevista. Também

sentações na cartolina, considerou a formação do

intermolecular (embora com alguma incorreção

pria apostila utilizada no colégio, existem muitas

houve alguma referência à quantidade de ener-

gia envolvida no processo, relacionando-a à força conceitual: as forças não diminuem, sua efetivi-

dade sim), caso não citado anteriormente. Então,

pode-se depreender que este discurso apresenta

retículo cristalino entre as moléculas de água no

estado sólido, o que é até esperado, já que, na próimagens que somente ressaltam o distanciamento

das partículas nos diferentes estados físicos da matéria, não esclarecendo o comportamento dis-

uma linguagem mais robusta e coesa, expondo

tinto da água, por exemplo, cuja densidade no

estrutura particular e características específicas,

Na entrevista, o aluno informa que há um des-

melhor a forma de pensar do estudante, mostrando que a linguagem científica possui uma

indissociáveis do próprio conhecimento cientí-

fico, estruturando e dando mobilidade ao próprio pensamento científico (Villani; Nascimento, 2003) No grupo 2, também houve a inserção de ima-

gens macroscópicas e sub-microscópicas e, tanto

Comentário: Foi usada a representação de bolas, sendo que, no estado sólido/líquido, indica o distanciamento das moléculas, porém não elucida que as moléculas de água no estado sólido encontram-se dispostas simetricamente em uma estrutura em que as pontes de hidrogênio formam um retículo cristalino. O átomo de oxigênio de cada molécula de água está rodeado de átomos de hidrogênio de outras moléculas, em uma disposição tetraédrica.

estado sólido é menor do que no estado líquido (o gelo flutua na água líquida).

prendimento das moléculas no processo de fusão, o que nos leva a crer que ele entende que há inte-

rações moleculares fortes, mas, em seu discurso, não cita quaisquer dos aspectos relativos a forças intermoleculares ou à formação de um retículo,

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

embora utilize o termo correto em relação à substância representada, no caso: a molécula.

Aluno JR: “Aqui está no estado físico sólido, mas, com o aumento da temperatura, as

moléculas se soltam um pouco uma das

outras, assim transformando no estado líquido”.

Fato interessante encontrado nessa entrevista

é que, quando indagados para explicar o processo

de ebulição, eles dizem que se basearam no ciclo

da água, conteúdo muito abordado no Ensino Fundamental, mostrando que, para eles, a ima-

gem do ciclo da água faz todo sentido no que diz respeito à mudança de estado físico da água. Isso reforça a ideia de que modelos são formulados a partir da vivência de cada um, ou seja, são formados a partir das ideias construídas ao longo da vida social das pessoas (Borges, 1997).

Aluno JR: “Aqui a gente se baseou no desenho do ciclo da chuva, que tem a evapora-

ção dos rios. Aqui, é a água do mar (mostra

na imagem), que é uma mistura, contendo várias substâncias e que tem as moléculas um pouco mais separadas”.

É importante destacar que, no discurso, é

percebido o uso correto em relação aos termos mistura e substância, e que, quando informam a

mistura, no domínio sub-micro, indicam as diver-

sas substâncias presentes no mar, também com

modelos de bolas, porém com cores distintas em relação à água, assim, as diferenciando.

Profª: “E o que seriam essas bolas de cores diferentes?”

Aluno JR: “São os átomos... Como posso falar...

em seu discurso, quando cita átomos e, em seguida, diz substâncias, adequadamente. No entanto, há a

dúvida sobre se ele realmente sabe a distinção dos termos, ou seja, ele realmente se apropriou desses

termos científicos, ou repassa um discurso ouvido? Vemos, aqui, um importante caminho para pesquisa, porém não entraremos nesse contexto, por não ser nosso objetivo neste momento.

Na animação, vimos uma evolução nas repre-

sentações sub-microscópicas, já que, agora, o grupo informa a formação do retículo cristalino da água

no estado sólido, referindo-se à formação da ligação de hidrogênio, pois, na imagem, há a ligação entre

o hidrogênio de uma molécula (polo positivo) com

o oxigênio de outra (polo negativo) formando uma estrutura rígida de forma hexagonal, fato que não

ocorreu nas imagens da cartolina. Durante a entre-

vista, foi confirmado esse entendimento, porém o aluno indica que a carga do Oxigênio é negativa,

sendo um ânion e o Hidrogênio com carga positiva,

sendo um cátion, embora se saiba que essas cargas

parciais são provenientes da diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos na ligação,

formando-se moléculas dipolares, não envolvendo formação de íons.

Profª: “A posição dessas moléculas tem algum motivo? Ou é aleatória?”

Aluno ML: “Sim, como a carga do Oxigênio é negativa, o ânion, o Hidrogênio tem uma

carga positiva que é o cátion, o cátion e

o ânion vão estar se atraindo e, logo, o Hidrogênio vai estar do lado do Oxigênio, que é carga negativa, isso ocorre numa ligação de ponte de hidrogênio”.

Gentner (1983) destaca que os modelos mentais

As substâncias, porque como é uma mistura,

geralmente não são precisos, mas o objetivo do uso

Aqui, novamente, o aluno utiliza os termos

retas para que, a partir dessas informações sobre

existem vários tipos de substâncias”.

científicos corretos, inclusive ele se autocorrigiu

da modelagem é capturar o conhecimento do estudante, incluindo, principalmente, as crenças incor-

o modelo expresso, sejam revelados equívocos no

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 03

processo de aprendizagem, além de se criarem for-

percebemos que, para esses alunos da pesquisa,

rentemente da entrevista sobre o desenho em car-

Percebemos que as representações expressas

mas ou materiais que minimizem esses erros.

É importante ressaltar que o grupo, agora, dife-

tolina, cita a quantidade de energia envolvida no

processo e que esta, por sua vez, está relacionada às forças intermoleculares e à mudança de estado.

Aluno JR: “As moléculas se movimentam (falando no estado sólido), mas elas não se ‘desgrudam’, porque há uma força intermolecular forte”.

Aluno JR: “Elas recebem uma energia, tor-

nando a força intermolecular mais fraca,

se desestruturando e mudando de estado físico do sólido para o líquido”.

Percebemos que não só esse grupo, mas todos

os estudantes falam sobre forças intermoleculares nos diferentes estados físicos e indicam que

elas são mais fortes no estado sólido e mais fracas

no estado líquido. Embora a força seja a mesma, havendo diferença apenas no aumento da energia cinética das moléculas, que se sobrepõe às forças

intermoleculares permitindo maior liberdade de movimento às partículas, essa concepção alter-

nativa dos estudantes é muito comum, pois, fre-

quentemente, quando esse conteúdo é abordado, o professor o expõe desta mesma forma. 7

CONCLUSÃO No desenvolvimento dessa pesquisa, foi possí-

vel perceber a importância de transitar entre os

diferentes níveis de representação, macroscópico, simbólico e sub-microscópico (Johnstone, 2000), porém percebemos o quão difícil é para os estu-

dantes expressarem (representações externas;

modelos expressos) seus modelos (representações internas; modelos mentais). Concluímos que

isso se deve à pouca utilização e valorização do uso de modelos sub-microscópicos no ensino, pois

foi uma grande novidade trabalharem segundo essa perspectiva, ou seja, com modelagem.

no domínio sub-micro, a princípio, eram mais sim-

ples e apresentavam alguns erros conceituais e,

após discussões para a socialização dos modelos expressos através de desenhos na cartolina, houve uma melhora significativa nas representações sub-

-microscópicas expressas através da construção da animação. De fato, além de 64% dos modelos

consensuais apresentarem características mais

consistentes cientificamente, o discurso dos estu-

dantes tornou-se mais coerente e seguro, o que nos mostra a viabilidade dessa estratégia de ensino.

Concluímos que esse sistema de aprendiza-

gem multimodal é importante, pois, com o uso de

diversas formas de abordagem, através de diferen-

tes ferramentas (textos, experimento, imagens),

conseguimos não só alcançar maior interesse dos estudantes – manifestado por suas participações –,

mas, também, percebê-los como participantes ati-

vos e críticos, fazendo parte da construção do seu

conhecimento, ao invés de serem simples ouvintes que absorvem informações.

Por fim, recomendamos o uso mais assíduo

da construção de modelos pelos estudantes, pois

isso faz com que eles selecionem e organizem suas informações, desenvolvendo melhor suas con-

cepções científicas acerca do assunto estudado. Vemos, também, a relevância de pesquisas sobre

a dificuldade dos estudantes do Ensino Médio quanto à exposição das representações sub-

-microscópicas dos fenômenos, pois há um blo-

queio nesse processo, ou seja, por que é tão difícil para alguns alunos construírem uma imagem no

domínio sub-micro? É um problema subjetivo ou está afeto ao próprio contexto social? Portanto, ressalta-se, aqui, que ainda existe muito campo a

ser pesquisado com relação à construção de modelos e, principalmente, sobre o que dificulta que os

estudantes os explorem e os exponham no ensino

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

de Ciências, em particular no ensino de Química.

Esses questionamentos apontam para a grande

viabilidade e necessidade de pesquisas futuras para maiores esclarecimentos desse assunto. Agradecimentos

Aos alunos e alunas participantes dessa pes-

quisa e à CAPES, pela bolsa de mestrado concedida. 8

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RELATO DE EXPERIÊNCIA 04 | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 82-96

Projeto temático ‘Química e Energia em Prol de Um Desenvolvimento Sustentável’: apontamentos iniciais Thematic project ‘Chemistry and Energy Towards Sustainable Development’: initial appointments Fernanda Welter Adams1, Dayane Graciele dos Santos2 e Simara Maria Tavares Nunes3

Resumo O uso de metodologias diferenciadas permite tornar as aulas de Química mais atra-

tivas e promover melhorias no processo de ensino/aprendizagem. Assim, buscando propiciar a construção ativa do conhecimento, as bolsistas do subprojeto de Química

do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (Pibid) da Universidade Federal de Goiás/Regional Catalão (UFG/RC) desenvolveram o Projeto Temático ‘Química e Energia em Prol de Um Desenvolvimento Sustentável’. Uma das ativida-

des propostas foi a elaboração/desenvolvimento de aulas contextualizadas/problematizadas denominadas de ‘Sensibilização’. Estas abordaram a temática ‘Energia

e Sustentabilidade’ e o foco das aulas foi a conscientização para o uso de Energias Sustentáveis. Assim, buscou-se propiciar que os discentes se tornassem sujeitos ativos

na construção do conhecimento. Para avaliar o impacto deste Projeto na formação dos

alunos foi utilizada a análise qualitativa, tendo-se os questionários como instrumento

1. Unidade Acadêmica Especial de Educação/Universidade Federal de Goiás/Regional Catalão; Licenciada em Química. 2. Unidade Acadêmica Especial de Educação/Universidade Federal de Goiás/Regional Catalão; Mestre em Química. 3. Unidade Acadêmica Especial de Educação/Universidade Federal de Goiás/Regional Catalão; Doutora em Química.

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

de coleta de dados. Avalia-se que as aulas contextualizadas serviram como metodologia facilitadora do processo de ensino/aprendizagem, pois permitiram a formação de cidadãos autônomos e críticos. Palavras-chave: Contextualização, projeto temático, metodologias diferenciadas. Abstract The use of different methodologies makes the Chemical lessons more attractive and promotes improvements in the teaching/learning process. Seeking to promote the active construction of knowledge, scholarship holders of the subproject of Chemistry of the Institutional Program of Teaching Initiation Scholarships (Pibid), of the Universidade Federal de Goiás/Regional Catalão (UFG/RC) developed the Thematic Project ‘Chemistry and Energy towards sustainable development’. One of the proposed activities was the preparation/development of contextualized/ problematized lessons called ‘Sensitization’. These lessons addressed the theme ‘Energy and Sustainability’ ant the focus was on awareness for the use of Sustainable Energy. We sought to promote that the students become more active in knowledge construction. To assess the impact of this project on student’s formation we used the qualitative analysis, having the questionnaires as a tool for data collection. It was estimated that the contextualized methodology served as facilitator of the teaching/learning process because allowed the formation of autonomous and critical citizens. Key-words: Contextualization, thematic project, differentiated methodologies.

INTRODUÇÃO A educação deve acompanhar as constantes

mudanças que a sociedade enfrenta, buscando

motivar os alunos para o aprendizado. Acredita-se que uma forma de tornar as aulas mais dinâmi-

cas e atrativas é a promoção da diversificação dos

recursos didáticos e das metodologias de ensino, fazendo uso, por exemplo, da contextualização do

conhecimento. A contextualização vem ao encontro do desenvolvimento do aluno tanto cogniti-

vamente quanto socialmente, buscando formar um cidadão crítico/ativo na sociedade, torna o conhecimento científico mais significativo e atra-

tivo, aguçando o senso crítico da realidade, pois o aluno transfere o conhecimento científico para as situações reais.

Uma estratégia de ensino que busca introdu-

zir a contextualização em sala de aula é o trabalho

com Projetos Temáticos; esta metodologia procura superar a maneira tradicional de se ensinar

a Química. Do ponto de vista de aprendizagem

no trabalho por projeto, Prado (2001) destaca a

possibilidade de o aluno contextualizar aquilo que aprende, bem como estabelecer relações signifi-

cativas entre conhecimentos. Nesse processo, o aluno pode ressignificar os conceitos e as estratégias utilizados na solução de um problema do

cotidiano inserido no projeto e, com isso, ampliar a sua aprendizagem.

Pensando em desenvolver conhecimentos e

atitudes como a criticidade, resolução de problemas, autonomia e pensamento reflexivo, as

bolsistas do Programa Institucional de Bolsa de

Iniciação à Docência do Curso de Licenciatura

em Química da Universidade Federal de Goiás/ Regional Catalão (Pibid/Química/UFG/RC) ela-

boraram um Projeto Temático. Este objetivava

incentivar os alunos a compreenderem as diversas fontes de energias renováveis e também o papel da Química dentro desta temática. O projeto foi

denominado ‘Química e Energia em Prol de Um Desenvolvimento Sustentável’.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 04

Assim, relatar-se-á a experiência na elabo-

ração/desenvolvimento das aulas contextualizadas/expositivo/dialogadas

denominadas

‘Sensibilização’ com alunos do segundo ano do

Ensino Médio de uma escola pública do interior

do estado de Goiás, que teve como tema ‘Energia e Sustentabilidade’. Neste trabalho, através de uma pesquisa qualitativa/quantitativa, avaliou-se o impacto destas aulas contextualizadas na cons-

trução do conhecimento dos alunos e na formação integral do sujeito. Este trabalho permite ainda a reflexão do uso da contextualização como um

recurso metodológico facilitador dos processos de ensino e aprendizagem, pois acredita-se que esta promova uma aprendizagem diferenciada e

efetiva. Buscou-se, ainda, configurar os Projetos

Temáticos como uma metodologia diversificada que busca a formação de cidadãos autônomos e críticos, pois acredita-se que eles permitem que os educandos se motivem pelo aprendizado. 2

MARCO TEÓRICO

A partir da nova Lei de Diretrizes e Bases da

Educação Nacional (LDB) (Brasil, 1996), a contextualização do Ensino ganhou prioridade na

Educação. Assim, as Leis e subsídios Educacionais

Em 2002 os PCN+ (Orientações Educacionais

Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais) (Brasil, 2002) também discutiram o

uso da contextualização. Para estes, o ensino de Química contextualizado deve contribuir para

dar significado aos conteúdos. Para tal, o ensino deve enfatizar situações problemáticas reais, de forma crítica, possibilitando ao aluno desenvolver

conhecimentos e atitudes como analisar dados, informações, argumentar, concluir, avaliar e tomar decisões a respeito da situação proposta. Estes

ainda enfatizam que as escolhas dos conteúdos e temas devem favorecer a compreensão do mundo natural, social, político e econômico.

As Orientações Curriculares Nacionais para o

Ensino Médio (OCN’s) sugerem a

contextualização de temas socialmente relevan tes para o ensino de Química, defendendo uma abordagem de temas sociais (do cotidiano) que não sejam pretensos ou meros elementos de motivação ou de ilustração, mas efetivas possibi lidades de contextualização dos conhecimentos químicos, tornando-os socialmente mais rele vantes (Brasil, 2006, p. 117).

Assim, contextualizar não é apenas ligar o coti-

posteriores têm enfatizado a importância da con-

diano com os conhecimentos químicos usando a

afirmam que a partir da contextualização, os alunos

alunos e o contexto no qual os mesmos estão

textualização e orientado para a compreensão dos

conceitos para uso no cotidiano. Tais documentos

podem construir/reconstruir conhecimentos que permitam uma leitura mais crítica do mundo físico,

o que deve possibilitar aos mesmos tomar deci-

sões fundamentadas em conhecimentos científicos,

favorecendo o exercício da cidadania (Brasil, 1999). No que tange ao ensino de Química, os PCN’s

sugerem que

se utilize a vivência dos alunos e os fatos do cotidiano, a tradição cultural, a mídia e a vida escolar, de forma a construir os conhecimentos químicos que permitam refazer essas leituras de

mundo, agora com fundamentação também na ciência (Brasil, 1999, p. 242).

simples exemplificação. A contextualização deve

ter como ponto de partida as experiências dos inseridos. Mas, para esta metodologia atingir o

objetivo de promover a motivação e o protagonismo do aluno, deve estar associada a um tema

gerador presente na realidade social do aluno. Assim, a temática deve apresentar aos alunos uma

situação-problema embasada nos conhecimentos químicos, estimulando os alunos a pensarem e buscarem uma solução para o problema proposto. Os PCN’s (Brasil, 1999) enfatizam que as situa-

ções problemáticas facilitam o desenvolvimento de capacidades como interpretar e analisar dados,

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

argumentar, tirar conclusões, avaliar e tomar

Federal de Goiás/Regional Catalão (UFG/RC)

vida dos educandos, também são propostos por

de Um Desenvolvimento Sustentável’. Uma das

decisões.

Os temas geradores, extraídos da prática de

Paulo Freire (1987); o autor afirma que os temas geradores surgem de uma investigação temática,

por meio de um método que objetiva propor aos indivíduos dimensões significativas de sua reali-

dade, contribuindo para os sujeitos pensarem o

mundo, no mundo e com o outro. Freire (1987) descreve como sendo os temas geradores aqueles

que independentemente de sua natureza podem ser desdobrados e compreendidos em demais temas, proporcionando a construção de conheci-

mento e atitudes para explicar o mundo com uma consciência crítica, transcendendo a ingênua. A

investigação temática se faz, assim, num esforço

comum de consciência da realidade e de autoconsciência que a inscreve como ponto de partida

do processo educativo ou de uma ação cultural de caráter libertador (Freire, 1987).

A importância do estabelecimento de temas

geradores no âmbito escolar consiste em auxiliar

os professores na identificação dos conhecimen-

tos de que os estudantes precisam se apropriar para compreender os fenômenos, situações e temas da perspectiva do conhecimento cientí-

fico (Delizoicov; Angotti; Pernambuco, 2002). Acredita-se que os temas geradores relacionados a situações problemáticas vivenciadas pelos alunos

podem permitir a reestruturação de um currículo

que possa contribuir para a melhoria do processo de ensino/aprendizagem dos educandos. 3

METODOLOGIA

Pensando em promover a motivação e a cons-

trução ativa de conhecimentos e atitudes com

educandos do segundo ano do Ensino Médio, as bolsistas de iniciação à docência (ID) do Programa

Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência

(Pibid) do curso de Química da Universidade

propuseram o desenvolvimento de um Projeto Temático denominado ‘Química e Energia em Prol

atividades propostas neste projeto foi a elaboração/desenvolvimento de aulas contextualizadas/

problematizadoras que abordavam a temática ‘Energia e Sustentabilidade’. Assim, o foco deste

projeto foi a conscientização para o uso de uma Energia Sustentável e limpa, de modo que os alu-

nos fossem incentivados a buscar soluções para a problemática de uma futura escassez energé-

tica, conscientes de todos os processos Químicos envolvidos em cada etapa para a produção da energia.

A escolha desta temática se deu em virtude de

esta já ser uma temática trabalhada na própria

escola (prevista no Projeto Político Pedagógico da

mesma) e por ser esta uma problemática atual e de grande importância para a sustentabilidade. A busca pelo rápido avanço tecnológico e a ausên-

cia de reflexões sobre consequências futuras, têm levado a uma escassez da matriz energética não

renovável. Ao notar estes problemas, o homem passou a buscar formas de produzir energia que

possam ser reaproveitadas, diminuindo a escassez dos recursos naturais não renováveis.

O problema em questão vem sendo abordado

há muitos anos e ainda será assunto por muito

tempo. Para que haja resultados positivos no

futuro, é importante a conscientização dos alunos de hoje, já que os mesmos serão futuros profis-

sionais atuantes, e devem estar preparados para trabalhar em prol da sociedade em que vivem. Assim, devido à preocupação com a temática

energia, este projeto trabalhou o tema de forma contextualizada, pretendendo gerar uma discus-

são com os alunos sobre o uso de combustíveis

fósseis e outras formas de produção de energias,

apresentando aos alunos as energias provenientes de fontes renováveis como o sol (energia solar), os ventos (energia eólica), e a biomassa.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 04

Dentro destas discussões pretendeu-se abran-

ger a obtenção dos combustíveis, sua disponibi-

lidade na natureza, o custo da energia gerada, a quantidade de poluentes atmosféricos produzidos na queima (reação de combustão), os efeitos

desses poluentes sobre o meio ambiente e a saúde

humana, os meios eficazes para minimizá-los ou evitá-los, a responsabilidade individual e social envolvida em decisões dessa natureza e a viabili-

dade de outras fontes de energia menos poluentes, tendo como foco a Biomassa.

As aulas introdutórias do projeto temático

foram denominadas de ‘Sensibilização’; estas ser-

viram de suporte conceitual para o entendimento global da temática, sendo que as mesmas foram desenvolvidas em seis aulas contextualizadas/

problematizadas e expositivas/dialogadas, uma

aula experimental e quatro aulas destinadas à discussão do chamado ‘Cantinho da Química: ener-

gia e sustentabilidade’, uma atividade de caráter lúdico e cultural.

O Projeto Temático iniciou com a discussão do

tema lixo; a diferença entre lixo orgânico e inorgâ-

nico; a quantidade de lixo produzida pelo homem, por Catalão e pelo Brasil; exemplos do tempo de degradação de alguns materiais (latas de alumínio, sacolas plásticas, garrafas pet, pneus, fraldas,

entre outros) na natureza também foram discuti-

dos com os alunos. Nas discussões deu-se ênfase à

questão das sacolas plásticas, pois o uso das sacolas oxibiodegradáveis e biodegradáveis estava

repercutindo na mídia no momento do desenvolvimento do projeto. Dentro desta discussão, realizou-se, ainda, um experimento com os alunos com

o objetivo de determinar o tempo de degradação de diversos tipos de sacolas plásticas (comuns, oxibiodegradáveis e biodegradáveis).

Para realizar este experimento, as pibidianas

apresentaram ao alunos uma história em qua-

drinhos onde os três personagens (Ana, Carlos e Maria Eduarda) estão discutindo uma reportagem

que fala do uso, da poluição e os tipos de sacolas

plásticas. O intuito da história em quadrinhos era

iniciar a discussão sobre o uso e descarte de sacolas plásticas, e instigar os alunos a expressarem a sua opinião sobre o assunto.

Após as discussões da história em quadrinhos,

as pibidianas apresentaram aos alunos o tempo

de degradação de cada tipo de sacola (comum: 30 a 40 anos; oxibiodegradáveis: 18 meses; biode-

gradáveis: 6 meses). Em seguida discutiram com os alunos o objetivo da atividade experimental a

ser realizada, qual seja, verificar se as informa-

ções sobre o tempo de degradação de cada tipo de sacola plástica, veiculadas na mídia, são corretas. A partir disto, as pibidianas apresentaram

o procedimento experimental aos alunos. Para a

realização do experimento três buracos foram

cavados no chão de terra com uma profundidade de aproximadamente 15 cm, e em cada um deles colocou-se uma das sacolas (comuns, oxibiodegradáveis e biodegradáveis); em seguida os buracos

foram fechados com terra e foram inseridas pla-

quinhas de identificação de cada sacola. Depois de feito tudo isto as pibidianas explicaram que após

seis meses eles voltariam ao pátio da escola para

desenterrar as sacolas e ver o resultado da degra-

dação de cada uma. Vale destacar que, durante todo o desenvolvimento da experimentação, discutiu-se a presença da Química na degradação das

sacolas plásticas, como, por exemplo, os diferentes materiais que constituem cada tipo de sacola

e a influência do oxigênio e da temperatura na degradação da sacola.

A ‘Sensibilização’ seguiu discutindo-se a polí-

tica dos 5 R’s (reduzir, reutilizar, reciclar, repensar,

recusar) que prioriza o reaproveitamento e a redução do consumo de materiais, buscando-se dimi-

nuir a quantidade de lixo que é jogada na natureza e a quantidade de energia e de matéria-prima que é utilizada para a produção de novos produtos. Ou

seja, as pibidianas buscaram a mudança de atitude

dos alunos (cidadãos) através da política dos 5 R’s levando o cidadão a repensar seus valores e prá-

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

ticas, incentivando a redução do consumo exage-

salvação depende apenas de se praticar atitudes

Foram fornecidos, ainda, alguns dados atuais

Dando continuidade às discussões, estabeleceu-

rado e do desperdício. A Energia, que era o foco do Projeto Temático, foi inserida nesta parte.

quanto à produção de lixo da cidade de Catalão/

GO, e, desta forma, os alunos puderam analisar a sua realidade. Ressalta-se que, quando as pibidia-

nas discutiram a reciclagem, relembraram com os

alunos o que é uma reação química (as reações químicas são transformações que envolvem alte-

rações, quebra e/ou formação, nas ligações entre

partículas: átomos, moléculas ou íons da matéria, resultando na formação de nova substância com

propriedades diferentes da anterior) e os fatores que evidenciam a ocorrência de uma reação quí-

mica (mudança de cor, de cheiro, desprendimento de gás, absorção ou liberação de energia).

As pibidianas fizeram, ainda, uso de um vídeo

de autoria de Mauricio de Souza Produções, cha-

mado Turma da Mônica em: um plano para salvar o planeta. Este vídeo foi exibido após o termino da discussão do tema lixo. No vídeo, o menino-cientista Franjinha cria uma poção para deixar tudo

limpo e cheiroso. A turma visita seu laboratório, e no meio da bagunça, um pouco da fórmula cai

sobre o Cascão, que fica limpíssimo. Toda a turma

tem a ideia de usar esta poção para melhorar o

mundo, começando pelo bairro em que moram; ao

sair para cumprir sua missão a turma se encontra com Dorinha, que chama a atenção deles para toda a poluição que está ao seu redor e para as

consequências desta poluição para toda a população; mas a ideia da poção não deu certo, pois a

turma se encontra com Cascão que está imundo novamente, a turma descobre que a poção seria uma solução temporária e as pessoas voltariam

a poluir a cidade intensamente. Eles, então, procuram uma nova solução para salvar o planeta, e

propõem a prática dos 3R’s (reciclar, reutilizar e reduzir) para sanar este problema; o vídeo trans-

mite a mensagem de que não adianta tentar criar uma poção mágica para salvar o planeta, pois esta

corretas. Sendo assim, a preservação do planeta depende da mudança de atitude do cidadão.

-se uma relação entre produção de matéria e gasto de energia, em que se discutiu com os alunos que

a matéria produzida, em algum momento, irá gerar

lixo e, como consequência, poluição. Discutiu-se, também, que esta matéria, que vira lixo está des-

perdiçando energia, um bem de grande importân-

cia para a sociedade. Em seguida, foram discutidos

os tipos mais comuns de energias (energia hidrelétrica, solar, eólica, nuclear, geotérmica, biomassa,

biocombustíveis), suas vantagens e desvantagens.

Encerrou-se a sensibilização com algumas dicas

de como evitar o desperdício de energia, como, por exemplo, evitar acender luzes durante o dia,

diminuir o tempo de banho, não deixar aparelhos eletroeletrônicos ligados quando ninguém estiver usando, entre outras.

Após o término das aulas de ‘Sensibilização’

fixaram-se alguns painéis nas salas, onde os alunos

seriam os principais autores destes, pois seriam

eles os responsáveis por ‘alimentar’ os mesmos. Para isso os alunos deveriam pesquisar, trazer para a sala de aula e discutir charges, poemas, reporta-

gens e músicas relacionados com a problemática ‘Energia Sustentável’. Esta atividade foi denominada ‘Cantinho da Química: energia e sustentabilidade’.

Dentro das discussões continuou-se o desen-

volvimento do projeto temático onde pretendeu-se, também, abranger a discussão sobre a obtenção dos combustíveis, sua disponibilidade na

natureza, o custo da energia gerada, a quantidade de poluentes atmosféricos produzidos na queima

de cada um deles, os efeitos desses poluentes

sobre o meio ambiente e a saúde humana, os meios eficazes para minimizá-los ou evitá-los, a responsabilidade individual e social envolvida em decisões dessa natureza e a viabilidade de outras fon-

tes de energia menos poluentes, tendo como foco a Biomassa. Em toda essa discussão, a Química

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 04

serviu de base científica para o entendimento da

Rudio (2002), os questionários são constituídos

de energia, na produção e consumo de energia, na

dos pesquisados. Optou-se pelos questionários,

temática, ou seja, a Química estava presente em

por um conjunto de questões, organizadas e sis-

toda a discussão da temática, como na definição

tematizadas, que procuram captar as concepções

produção e uso de energia nos sistemas naturais

pois eles permitem que os pesquisados respon-

e tecnológicos; na definição de combustíveis, na

dam aos questionamentos livremente e expres-

queima de combustíveis para produção de ener-

sem suas opiniões de forma clara e segura. O ques-

gia (reação de combustão), para compreender as

tionário aplicado aos alunos visou investigar se as

ideias que explicam a origem do petróleo, carvão

aulas contribuíram para os processos de ensino/

mineral e gás natural, no processo de origem de

aprendizagem; os questionários, tanto o prévio

combustíveis renováveis tais como a biomassa, no

quanto o posterior, possuíam questões abertas.

uso do gás metano (oriundo da decomposição do

Dessa forma, os dados foram agrupados de acordo

lixo) como uma fonte energia, na compreensão da

com a proximidade das respostas fornecidas pelos

poluição causada pelas fontes não renováveis de

pesquisados, e, em seguida, as pibidianas elabora-

energia (gases liberados como o metano e o dió-

ram um texto a partir das conclusões e reflexões

xido de carbono, chuva ácida e efeito estufa) etc.

Para avaliar o impacto das aulas na formação

dos alunos, realizou-se uma pesquisa de caráter

quantitativo/qualitativo. Esta última é diferente da quantitativa (que se preocupa em quantizar,

RESULTADOS E DISCUSSÃO A construção do conhecimento deve ser per-

traduzindo em números os dados obtidos); a pes-

manente. É preciso estar ciente das transforma-

siderar os diferentes pontos de vista dos partici-

desenvolver conhecimentos e atitudes como o

quisa qualitativa se caracteriza por ter o ambiente

natural como fonte de dados descritivos e por conpantes (Godoy, 1995). Segundo Bogdan e Biklen

(1994), na pesquisa qualitativa os pesquisadores

interessam-se mais pelo processo em si do que

propriamente pelos resultados, interessando-se, acima de tudo, por tentar compreender o significado que os participantes atribuem às suas experiências. Para isto utilizou-se da observação participante, que não é a contemplação passiva,

pois é observando situações que reconhecemos as pessoas e emitimos juízos sobre elas (Laville;

Dionne, 1999). Utilizou-se, ainda, para a coleta de dados, questionários com o objetivo de primeira-

mente levantar os conhecimentos prévios dos alunos e ao final para se avaliar o conhecimento que

os alunos construíram. Além disto, buscou-se ava-

liar/investigar a aceitabilidade das aulas contextualizadas como uma metodologia que promove a

motivação dos alunos pelo aprendizado. Segundo

das respostas obtidas.

ções científicas e tecnológicas a fim de se resgatar

a função principal da escola: a social. É preciso pensamento crítico e a tomada de decisões para

uma formação cidadã. Para isso, é necessário implementar discussões que levantem aspec-

tos sociocientíﬁcos concernentes às questões ambientais, econômicas, sociais, políticas, cultu-

rais e éticas. Isto torna as aulas mais atrativas e dinâmicas e promove o interesse dos alunos pelo

aprendizado, além de desenvolver a tão desejada formação cidadã. Se a Química está presente na

vida do cidadão, poderemos ensiná-lo a partici-

par da sociedade por meio do conhecimento dos seus problemas sociais. O cidadão participa ativa-

mente, na medida em que faz julgamentos críticos, assentados no conhecimento da lei (fatos quími-

cos e sociais) e julgamentos políticos (discussão pública) (Santos; Schnetzler, 2003). Uma forma de se proporcionar que o aluno construa conhecimento com prazer e de forma significativa é ado-

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tar metodologias diversificadas como os Projetos

demonstraram mais interesse e expressaram com

a Química para mais próximo dos alunos, pois

pibidianas pudessem comparar o conhecimento

Temáticos e as aulas contextualizadas/problema-

tizadoras a partir de temas geradores, que trazem nestes estaremos trabalhando com problemas do cotidiano dos alunos.

Assim, visando-se desenvolver o senso crítico

e proporcionando a formação cidadã dos alu-

nos de segundo ano do Ensino Médio da escola

parceira do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência do Curso de Química da

Universidade Federal de Goiás/Regional Catalão (Pibid/Química/UFG/RC)

elaborou-se/desen-

volveu-se o projeto temático ‘Química e Energia em Prol de Um Desenvolvimento Sustentável’

cuja problemática (tema gerador) foi ‘Energia e a Sustentabilidade’.

Observou-se durante o desenvolvimento das

aulas contextualizadas/problematizadas que os

alunos das duas turmas do segundo ano do Ensino Médio que participaram das atividades demonstraram mais interesse pelas aulas que tiveram um

caráter diferenciado (durante estas aulas abor-

dou-se um assunto presente no cotidiano dos alunos, ou seja, a escassez energética), do que pelas

aulas observadas anteriormente (aulas expositivo/dialogadas ministradas pela professora

supervisora regente das turmas. Apesar de que as aulas ministradas pela professora supervisora tinham um caráter dialógico e a mesma utilizava

recursos didáticos diferenciados como jogos didá-

ticos e metodologias como a experimentação). Os

alunos foram participativos durante a discussão da problemática do lixo e deram dicas para evitar o desperdício de energia. Eles já possuíam algum

conhecimento: sobre o assunto, e isto se deve ao fato de a escola também possuir um projeto rela-

cionado com essa problemática que faz parte do cotidiano dos alunos. Já o conceito de energia renovável e não renovável foi algo novo para eles. Portanto, observou-se que, quando a problemática

fazia parte do cotidiano dos alunos, os mesmos

mais facilidade as suas opiniões sobre o assunto.

A análise dos questionários permitiu que as

dos alunos antes e depois das aulas de sensibilização. Assim, os questionários prévio e posterior foram aplicados a 48 alunos do Ensino Médio,

sendo 65% do sexo feminino e 35% do sexo masculino, com idades entre 15 e 20 anos.

Nos questionários prévios, 76% dos alunos

afirmaram que gostavam das aulas de Química

ministradas pela professora supervisora, porque

a Química é uma disciplina muito interessante e importante para o seu aprendizado e também

ajuda a entender fenômenos de seu cotidiano. Alguns ainda citaram que gostavam especial-

mente da parte experimental da Química. Pôde-se perceber uma boa aceitação das aulas de Química.

Observa-se, através das respostas e da observação das pibidianas em sala de aula, que a disciplina

de Química não é trabalhada de forma tradicional nesta escola, fazendo-se uso, inclusive, da relação

teoria-prática. Os outros 24% afirmaram que não gostavam da disciplina de Química porque sen-

tiam muita dificuldade em compreender a mesma; as dificuldades apontadas estavam relacionadas

com os cálculos necessários para resolver questões propostas pela professora. Ou seja, as dificul-

dades apresentadas pelos alunos estavam mais relacionadas com dificuldades advindas da área

de Matemática do que de Química propriamente

dita. Já no questionário posterior, a maioria dos alunos (96%) afirmou que gostou das aulas de Química ministradas pelas pibidianas por saírem

da rotina das aulas tradicionais, por estas serem contextualizadas e pelo fato de as pibidianas inte-

ragirem mais com os alunos durante as aulas. Ou

seja, gostaram do fato de as pibidianas os incentivarem a expressar a sua opinião sobre o conteúdo químico/social discutido.

Alguns alunos afirmaram que as aulas do pro-

jeto foram mais interessantes do que as aulas

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 04

rotineiras, porque estavam relacionadas com o

outros 4% não responderam esta questão. Pode-se

garam a proporem soluções. Assim, pôde-se per-

seja, a maioria dos alunos soube responder uma

cotidiano deles, por exemplo, as pibidianas apresentaram um problema para os alunos e os insti-

ceber que houve um crescimento na participação dos alunos com as aulas contextualizadas e exposi-

tivo/dialogadas, pois estas são mais motivadoras.

Um dos alunos afirmou: “[...] eu acho interessante e acabo me envolvendo mais com a aula”. Com as

aulas diferenciadas e saindo do ambiente tradicio-

nal, observa-se que quase toda a turma gostou e que houve uma participação mais ativa nas aulas de

Química. Em um dos comentários, um dos alunos afirmou: “[...] As aulas chamaram a minha atenção

e saíram da rotina da sala de aula [...]”. Esta afirma-

ção nos faz crer que a motivação na escola é essencial para que o aluno construa uma aprendizagem

efetiva. Segundo Norman e Sprinthall (1993), a melhor forma de motivar um trabalho escolar con-

siste em apresentá-lo como atividade ou experiên-

cia interessante que conduz a um fim valioso, ou como situação problemática cuja solução importa

ao educando; este foi um dos objetivos das aulas de ‘Sensibilização’, problematizar o conteúdo químico

de forma a despertar a curiosidade do educando e estimular o mesmo a propor uma solução para tal situação-problema, gerando aprendizagem e fazendo o aluno gostar de aprender.

Dos alunos que responderam ao questionário

prévio, 77% não sabiam o que eram energias reno-

váveis, os outros 13% responderam que energias renováveis eram aquelas que se renovam e não

prejudicam o meio ambiente, observou-se, assim, respostas bastante simplistas. Já no questionário

posterior, 96% dos alunos responderam que ener-

gias renováveis eram aquelas originárias de fontes naturais, mas que também podem ser obtidas do

lixo (biomassa); também afirmaram que estas fon-

tes de energia possuem matérias-primas capazes de regeneração (renovação) e são um tipo de ener-

gia que respeita o meio ambiente e que podemos

utilizar em prol da sustentabilidade energética; os

observar que, após as aulas contextualizadas, os

alunos adquiriram uma aprendizagem efetiva, ou questão que antes não tinha conhecimento e de

forma elaborada. Um dos alunos citou: “[...] energia renovável é aquela que utilizamos em prol da

sustentabilidade energética [...]”. Percebeu-se que,

além de adquirir conhecimento, os alunos foram

capazes de elaborar respostas mais bem estruturadas. Ou seja, as aulas contextualizadas foram

capazes de promover um aprendizado significativo

e ainda de desenvolver a habilidade de escrita e de estruturação de textos (respostas). Estas habili-

dades são descritas nos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCN’s) (Brasil,

1999), que afirmam que o aluno deve ter a habi-

lidade de elaborar comunicações orais ou escritas para relatar, analisar e sistematizar eventos. Os

PCN’s afirmam, ainda, que o educando deve ser capaz de argumentar e posicionar-se criticamente

em relação aos diversos temas, neste caso, se posicionar criticamente perante a problemática de escassez energética (Brasil, 1999).

As aulas contextualizadas desenvolveram o

senso crítico dos alunos e a preocupação com o

desenvolvimento sustentável. Pôde-se observar isto a partir dos comentários dos alunos durante as aulas, quando afirmavam que a temática da aula trouxe um problema real e para o qual não davam

a devida atenção. Mas relataram que, a partir das

discussões, levantadas começaram a refletir e tive-

ram a consciência da importância de se preservar os recursos energéticos. As aulas interligaram as

informações químicas (como, por exemplo, o conceito de energia e processos de obtenção de ener-

gia) e o contexto social (consumismo e desperdício de energia) para que o aluno desenvolvesse competências como o senso crítico e pudesse participar ativamente da sociedade. Para isso, os alunos precisaram compreender a relação entre a Química e a sociedade, e serem capazes de provocar mudanças

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

na busca de uma melhor qualidade de vida para

ção para a escassez energética. Pode-se perceber

contribuir para a formação da cidadania e, dessa

energética e, principalmente, se conscientizaram

todos. Segundo os PCN’s (Brasil, 1999), nunca se

deve perder de vista que o ensino de Química visa forma, deve permitir o desenvolvimento de conhe-

cimentos e valores que possam servir de instrumentos mediadores da interação do indivíduo com o mundo.

Perguntou-se, em outra questão, quais tipos

de energias renováveis os alunos conheciam; no questionário prévio 61% dos alunos marcaram

dentre as alternativas a biomassa, energia eólica,

solar, energia hídrica e madeira como fontes de energia renováveis; porém, pôde-se observar que 23% dos alunos responderam a questão erroneamente e citaram que o petróleo, o carvão

e a energia nuclear são fontes de energias reno-

váveis; 16% dos alunos não responderam a esta

questão no questionário prévio. No questionário posterior pôde-se observar que 28% responderam que o petróleo, a energia nuclear e o carvão,

sendo a última a mais citada, são fontes de energia

renováveis; obteve-se uma porcentagem maior no

questionário posterior de alunos citando errone-

amente fontes de energia não renováveis como sendo renováveis. Podemos concluir que os alunos sabem definir o que é uma fonte de energia

renovável, mas ainda confundem as energias reno-

váveis com as energias não renováveis. Essa dis-

crepância também pode ser resultado da pressa e falta de atenção de muitos alunos ao responderam o questionário posterior.

Dentre os alunos que responderam ao ques-

tionário prévio, 62% afirmaram que são a favor das energias renováveis porque estas prejudi-

cam menos o meio ambiente. Os outros 38% não responderam a questão ou não são a favor das energias renováveis, mas não justificaram a sua

resposta. Já no questionário posterior, 91% dos alunos responderam que são a favor das energias

renováveis porque estas fontes de energia preju-

dicam menos o meio ambiente e são uma solu-

que, a partir das aulas contextualizadas, os alunos

tomaram conhecimento do problema de escassez sobre a forma para evitar/solucionar tal problema. Ou seja, as aulas permitiram que os alu-

nos refletissem sobre um assunto atual e de suma importância para o desenvolvimento/sobrevivên-

cia da sociedade. Alguns alunos afirmaram que: “[...] Preservando as fontes de energia e usando as

energias renováveis teremos garantia por muitos

anos que a energia não vai faltar” e “[...] Elas são fontes de energia inesgotável, que não causam

poluição exagerada”. Podemos observar que, nos

questionários posteriores, os alunos associaram

o uso de energias renováveis como uma forma de garantirmos o nosso futuro energeticamente, o

que nos mostra que as aulas de Química contextualizadas proporcionaram uma formação cidadã

para estes alunos, tornando-os mais informados e críticos perante o assunto abordado nas aulas; eles deixaram de ser espectadores e passaram a

ser sujeitos ativos e críticos na construção de seu conhecimento.

Assim, percebeu-se que as aulas desperta-

ram nos alunos a consciência do impacto de suas

ações no seu cotidiano e, principalmente, favoreceram uma postura reflexiva que permitirá a

estes adotarem novos valores e, principalmente, novas atitudes para que busquem a solução

do problema abordado. Assim, a partir do projeto temático ‘Química e Energia em Prol de Um

Desenvolvimento Sustentável’ os alunos construíram um conhecimento sobre a sustentabilidade.

Inclusive, um dos alunos afirmou “[...] Consegui construir um conhecimento químico mais sustentável” e isto mostra a importância de se abor-

dar a sustentabilidade na sala de aula. O Pibid/

Química/UFG/RC fez o compromisso de abordar

a sustentabilidade no ensino com o objetivo de formar cidadãos que pensem em como melhorar o mundo em que vivem.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 04

Questionou-se, ainda, quais tipos de energias

uma formação cidadã, ajuda o aluno a lidar com

sabiam quais fontes de energias renováveis utiliza-

tro das competências desenvolvidas pelo pro-

renováveis os alunos utilizavam em seu cotidiano, e 27% afirmaram no questionário prévio que não vam; os outros 63% responderam que utilizavam a energia eólica, solar e hídrica, sendo a última a

mais citada pelos alunos; os 10% restantes responderam que a energia nuclear e petróleo são

fontes de energia renováveis que utilizam no seu

cotidiano. Podemos concluir que, no questionário prévio, uma parte dos alunos não sabia qual a diferença entre energia renovável e não renovável, e acabaram citando energias que conhecem ou já

ouviram falar, mas que não são fontes renováveis

de energia. Já no questionário posterior obteve-se 19% dos alunos respondendo que utilizam petróleo, carvão e energia nuclear no seu cotidiano e

81% responderam que utilizam energia hídrica (sendo esta a mais citada), energia solar, biomassa

(combustíveis) e madeira. No questionário posterior obteve-se uma porcentagem maior de alu-

nos respondendo que utilizam petróleo no seu cotidiano. Pode-se observar, mais uma vez, que

os alunos ainda confundem quais são as fontes de energia renováveis e as não renováveis.

Em outra questão os alunos foram inqueridos

sobre o que entendem por energia proveniente da biomassa; no questionário prévio, 95% dos alunos não souberam responder à questão ou deixaram

a mesma em branco; os outros 5% responderam que energia proveniente da biomassa é a energia

proveniente da natureza. No questionário posterior, 43% dos alunos ainda não responderam à

questão e os outros 57% responderam que a bio-

massa é toda a matéria orgânica que se decompõe

e gera gases como o metano, por exemplo, e estes gases são usados como combustíveis para gerar

energia. Pôde-se perceber que os alunos construíram um conhecimento químico envolvido com a

decomposição e geração de gases, e melhoraram a clareza da sua escrita. Isto mostra que traba-

lhar com projetos temáticos, além de promover

as linguagens (fala e escrita) de forma dinâmica e segura. Os PCN’s (Brasil, 1999) vêm ao enconjeto temático ‘Química e Energia em Prol de Um

Desenvolvimento Sustentável’ quando citam que

a Química deve desenvolver competências como a representação e comunicação que envolvem a leitura e a elaboração de comunicações orais ou

escritas para relatar, analisar e sistematizar even-

tos, fenômenos, experimentos, questões, entrevis-

tas, visitas, correspondências. Portanto, percebe-se aqui a importância desse tipo de atividade na formação crítica/reflexiva dos educandos.

Perguntou-se, ainda, se tudo o que jogamos

fora é inútil; no questionário prévio, todos os alunos responderam que não, que os produtos

podem ser reciclados ou reutilizados. No questio-

nário posterior também se obteve 100% da turma respondendo que nem tudo o que jogamos fora é

inútil, porque podem ser reciclados e economizar a matéria-prima e energia. Um aluno afirmou que “[...] Tudo que se produz consome energia e se

descartamos sem a preocupação de reciclar essa

energia [lixo], causamos desperdício [...]”. Por esta afirmação podemos observar que os alunos melhoraram a redação de suas respostas e passaram a

associar a não reciclagem do lixo ao desperdício de energia que causa a escassez energética, o que vem a ser um problema para a sociedade e que foi um

dos principais pontos discutidos durante as aulas

contextualizadas. Ou seja, os alunos se tornaram aptos a julgar com fundamentos a Química e sua

relação com os sistemas produtivos. Assim, o pro-

jeto atingiu o objetivo de conscientizar os alunos sobre a importância da energia para a sociedade, e

que ela não deve ser desperdiçada. Mais uma vez, os PCN’s (Brasil, 1999) corroboram com os conhe-

cimentos desenvolvidos pelo projeto, afirmando que o aprendizado de Química deve possibilitar

ao aluno tanto a compreensão dos processos quí-

micos em si, quanto a construção de um conheci-

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

mento científico em estreita relação com as apli-

da importância de tais energias para a preserva-

problemas reais, os alunos puderam desenvolver o

destacar o trabalho de um grupo que desenhou e

cações tecnológicas e suas implicações ambientais,

sociais, políticas e econômicas. Ou seja, a partir de senso crítico e se tornar cidadãos ativos e preocu-

pados com a sociedade e, ainda, capazes de julgar e tomar decisões autonomamente enquanto indivíduos e cidadãos.

Outra atividade desenvolvida dentro da cha-

mada ‘sensibilização’ foi a atividade de cunho lúdico denominada ‘Cantinho da Química: energia e sustentabilidade’. Para o início da ‘alimentação’

dos painéis, as pibidianas pesquisaram algumas

charges, músicas e poemas que remetiam à problemática ‘energia e sustentabilidade’ para levarem

para a sala de aula. As charges, poemas e músicas

pesquisadas serviram tanto de exemplo para os

alunos quanto para promover o início da discussão em sala de aula.

Para motivar a curiosidade dos alunos, as pibi-

dianas solicitaram que alguns deles lessem as

charges e os poemas. Após a leitura, alguns alunos expressaram sua opinião e o que entenderam

sobre o conteúdo das charges e dos poemas. As pibidianas, com a ajuda da professora supervi-

sora, explicaram aos alunos a essência dos textos

lidos. Observou-se que a maioria dos alunos ficou empolgada com a atividade diferenciada proposta,

pois estes se levantaram para ver o painel que foi fixado no fundo da sala e ainda se dispuseram a discutir o assunto criticamente.

Assim, observou-se durante a realização do

‘cantinho da química’, que esta atividade chamou a atenção dos alunos, pois estes se interessaram

e buscaram materiais para apresentarem em sala e colarem no painel, e algumas vezes procuraram

as pibidianas mostrando trabalhos previamente e questionando a estas se estes se encaixavam no

tema do projeto. Os alunos apresentaram muitos

artigos e charges referentes aos diversos tipos de energias renováveis que foram trabalhadas

durante as aulas contextualizadas; estes falavam

ção do meio ambiente e das tecnologias neces-

sárias para o desenvolvimento das mesmas. Vale

criou uma charge com os personagens Cebolinha e Mônica discutindo as energias renováveis. Assim, percebe-se que, através do ‘cantinho da química’, pôde-se, também, explorar a criatividade e a escrita nos alunos.

Percebe-se que alguns alunos também tiveram

a oportunidade de aprender a se comunicar em público ao expor suas contribuições para a sala,

professora e pibidianas. Canives (1991) destaca

a necessidade de preparar o educando para o

debate, ou seja, preparar o aluno para expor suas ideias, levando estes a perceberem o poder de influência que têm como cidadãos.

Assim, o foco deste projeto foi o de cons-

cientizar os alunos para o uso de uma Energia

Sustentável e limpa, de modo que os mesmos foram incentivados a buscar as soluções para

a problemática energética atual, conscientes

de todos os processos químicos envolvidos em cada etapa da produção de energia. O projeto

temático ‘Química e Energia em Prol de Um

Desenvolvimento Sustentável’ permitiu desenvolver os mais diversos conhecimentos e atitudes

como autonomia, cooperação, socialização e orga-

nização, trabalho em equipe e responsabilidade; os alunos puderam relacionar conhecimentos químicos com os problemas sociais, ambientais e com

os avanços tecnológicos a fim de compreender os fenômenos que seriam incompreensíveis com os conhecimentos de apenas uma área.

O projeto temático buscou a formação de

um aluno consciente de suas obrigações com a

sociedade; evidenciou a importância dos tipos

de energia existentes e suas implicações tecnológicas, ambientais, sociais, políticas e econômi-

cas; promoveu-se uma educação que possibilitasse o crescimento da consciência ambiental de maneira que o aluno adquirisse conhecimentos,

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | RELATO DE EXPERIÊNCIA 04

valores, habilidades, experiências e determinação,

aulas diferenciadas e contextualizadas ministra-

presentes e futuros. Permitiu, também, analisar

pelos questionários, que muitos alunos ainda con-

os tornando aptos a agir individualmente e coletivamente para resolver problemas ambientais

e investigar a construção do conhecimento referente ao conceito de energia, a produção de gases a partir da decomposição de matéria orgânica

(biomassa), definição de combustíveis e reação de combustão, a diferença entre matéria orgânica e inorgânica etc. Através da utilização de aulas con-

textualizadas/problematizadoras a partir de um tema gerador do cotidiano dos alunos.

Depois de passados seis meses do início do

Projeto Temático ‘Química e Energia em Prol de

Um Desenvolvimento Sustentável’, as pibidianas, juntamente com os alunos da escola parceira, voltaram ao pátio da escola e desenterraram as

sacolas plásticas. Com o auxílio dos alunos, as pibidianas constataram que a sacola biodegradável possuía pequenos furos, o que corrobora com a

informação divulgada na mídia de que estas sacolas contribuem com o meio ambiente se degra-

dando em tempo consideravelmente menor, já que

o plástico biodegradável se decompõe pela ação da natureza e de micro-organismos. Assim, discutiu-

-se com os alunos que as sacolas biodegradáveis são a opção mais sustentável. Apesar de os alunos terem achado a experiência interessante e ter sido

possível discutir novamente o tempo de degra-

dação de sacolas plásticas e, consequentemente,

alertar os alunos para o perigo do uso indiscriminado de sacolas plásticas, constatamos que deve-

ríamos ter feito a experimentação em condições ambientes de chuva e sol, simulando condições de abandono das sacolas no meio urbano a fim de se avaliar melhor a degradação das sacolas plásticas. 5

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Através da análise das informações presen-

tes nos questionários e da observação das aulas,

percebe-se que a maioria dos alunos gostou das

das pelas pibidianas, e que estas foram bastante produtivas para a maioria deles. Pôde-se observar

fundem energia renovável e energia não renovável,

que esses conceitos devem ser revistos em sala de aula, pois o objetivo do projeto na escola parceira

era que os alunos construíssem um aprendizado efetivo através das aulas, mas além disso, que fossem capazes de pensar criticamente sobre a questão energética e pudessem, ainda, optar pelo

uso de fontes energéticas menos poluentes para o meio ambiente. Para isso, é de suma importância

que os alunos saibam diferenciar os conceitos de energia renovável e não renovável.

Vale ressaltar que a simples transmissão de

informações não é suficiente para que os alunos

elaborem suas ideias de forma significativa. Hoje, o professor deve ser o mediador do conhecimento

e o aluno deve ser sujeito ativo na construção de seu conhecimento, sendo a educação voltada

para a formação de cidadãos. Para a formação

cidadã é importante que o professor aborde em

sala de aula temas relacionados com o cotidiano dos alunos, problematizando o conhecimento.

Além disso, o uso de metodologias diferenciadas e recursos didáticos diversificados é importante para a transposição do cotidiano para a sala de

aula. Neste trabalho, a utilização de aulas contex-

tualizadas numa temática problematizadora, com a utilização de vídeos, experimentação e debates através do Cantinho da Química mostraram

motivar os alunos para o aprendizado de forma

ativa e crítica. Promoveram ainda a construção de conhecimentos e atitudes como a capacidade de

se comunicar, de argumentar, de redigir textos e

de refletir criticamente sobre o conteúdo químico e social abordado.

Conclui-se que o trabalho com projetos temá-

ticos permitiu o desenvolvimento dos educandos, estes se tornaram sujeitos ativos na construção do seu conhecimento, foram capazes de propor solu-

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

ções para a problemática trabalhada, construíram

um conhecimento sobre sustentabilidade e, prin-

cipalmente, vão colocar este conhecimento em prática. O projeto temático atingiu o seu objetivo

de formar cidadãos críticos e conscientes da sua

atuação para melhorar a sociedade em que vivem. 6

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QUÍMICA VERDE | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 97-106

The responsibility of Chemists for a better world: challenges and potentialities beyond the lab A responsabilidade dos Químicos para um mundo melhor: desafios e potencialidades para além do laboratório Ingo Eilks1, Jesper Sjöström2 and Vânia G. Zuin3 AbstrAct There is no doubt that chemistry is in the heart of the economy of every developed or emerging country. Chemistry is necessary to make the world a better place in terms of prosperity and welfare. It is the ground for modern agriculture, pharmacy, and provides the basic materials for any other producing industries. However, not all developments in which chemistry was involved in the past were of benefit to the world in terms human health, raw materials consumption, and the environment. Green chemistry is suggested to provide a more responsible alternative of doing chemistry in research and industry – today and for the future. This article supports the view that the way towards more sustainability in this field needs a change in doing chemistry, but in the same time it argues that the responsibility of the chemists for sustainability goes much further. The stewardship of the chemists also covers responsibility to contribute to societal decisions and discourse about chemistry and, at the same time, to help developing a different, more balanced and contemporary view on chemistry in both society and chemistry education. Key-words: Sustainability, green chemistry, scientific literacy.

1. Department of Biology and Chemistry, Institute for Science Education (IDN), University of Bremen. 2. Department of Science-Environment-Society, Faculty of Education and Society, Malmö University. 3. Department of Chemistry, Federal University of São Carlos.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | QUÍMICA VERDE

Resumo Não há dúvidas de que a Química esteja no coração da economia de todo país desenvolvido e emergente. A Química

é necessária para tornar o mundo melhor, promovendo prosperidade e bem-estar. Alicerça a agricultura moderna, farmácia e fornece materiais fundamentais para todas as demais indústrias. Entretanto, nem todo desenvolvi-

mento no qual a Química esteve envolvida no passado foi benéfica em termos de saúde, consumo de recursos e ambiente. Neste sentido, a Química Verde é sugerida como uma alternativa mais responsável para possibilitar a

prática da Química de forma mais sustentável, seja na pesquisa e indústria, nos dias atuais e futuros. Este artigo

parte da visão de que o caminho em direção à sustentabilidade neste campo necessita de uma mudança no modo de realizar a Química, mas ao mesmo tempo argumenta que a responsabilidade dos químicos para tal vai além.

Tal novo modus operandi também significa a responsabilidade em contribuir para a tomada de decisão e discurso sobre Química e, ao mesmo tempo, a contribuição para o desenvolvimento de uma diversa, mais balanceada e contemporânea visão sobre Química e Educação Química.

Palavras-chave: Sustentabilidade, química verde, literacia científica.

INTRODUCTION There is no doubt that chemistry is in the

heart of the economy of every developed or emer-

ging country all over the world (Bradley, 2005). Chemistry forms the ground for modern life, technology, agriculture, pharmacy, and provides the

basic materials for any other producing industries. More efficient use of energy, new functional

materials, or developments in nanotechnology are

indispensable bound to the creative and innovative work of today’s chemists. However, many develop-

ments in the past in which chemistry was involved were harmful to the world in terms human health,

raw materials consumption, or the environment

(Hicks et al., 2016). Quite often, chemistry neither concerned themselves with the preservation of natural resources, nor did they give much thought to protecting the environment. Accidents and

neglected risks both large and small significantly

contributed to the negative public image of industrial chemistry undertakings and chemistry as a

science in many countries (Hartings & Fahy, 2011;

Zuin, 2016). From local environmental impacts,

via insensitive treatment of chemical waste, towards global challenges, like global warming or the depletion of the ozone layer, chemistry and

chemical’s production were not in line with sustainable development as it is understood today (Burmeister, Rauch & Eilks, 2012).

Sustainable development became a central

issue of international policy by the work of the

Brundtland Commission. The Brundlandt report devised a definition of sustainable development

which is still in use today: Sustainable develo-

pment is development that meets the needs of the present generation without compromising the ability of future generations to meet their own needs (UN, 1987).

With the Agenda 21 (UNCED, 1992) sustainable

development became a world-wide acknowledged policy goal. Just recently this worldwide agenda

of sustainability was put into 17 Sustainable

Development Goals (SDGs) issued by the United Nations (2015) with the support by 193 nations (Figure 1).

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

1. End poverty in all its forms everywhere. 2. End hunger, achieve food security and improved nutrition and promote sustainable agriculture. 3. Ensure healthy lives and promote well-being for all at all ages. 4. Ensure inclusive and quality education for all and promote lifelong learning. 5. Achieve gender equality and empower all women and girls. 6. Ensure access to water and sanitation for all. 7. Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all. 8. Promote inclusive and sustainable economic growth, employment and decent work for all. 9. Build resilient infrastructure, promote sustainable industrialization and foster innovation. 10. Reduce inequality within and among countries. 11. Make cities inclusive, safe, resilient and sustainable. 12. Ensure sustainable consumption and production patterns. 13. Take urgent action to combat climate change and its impacts. 14. Conserve and sustainably use the oceans, seas and marine resources. 15. Sustainably manage forests, combat desertification, halt and reverse land degradation, halt biodiversity loss. 16. Promote just, peaceful and inclusive societies. 17. Revitalize the global partnership for sustainable development. Figura 1. Sustainable development goals.

In 1998, Anastas and Warner in the US sugges-

ted the idea of green chemistry as a change in prac-

tice in chemistry laboratories and industry. Green

chemistry was suggested as being chemistry’s res-

ponse to the challenge of sustainability. From an approach of changed lab practices green chemis-

try turned over into a movement or philosophy

Sadly there is little evidence of awareness of the SDG’s, and their central importance, among the majority of chemists or their professional bodies. […] Chemists too often busy themselves with compartmentalized, short-term problems and research and fall to see the bigger picture.

To activate chemistry’s potential to contribute

permeating most fields of chemistry (Sjöström,

to the SDG’s, Matlin et al. (2015) state further

responsibility for sustainability as it was descri-

Education in chemistry at all levels needs reforms that will place its past achievements and current capacities in the context of the wider picture of global development. Such a change will not only motivate those who study chemistry in order to practice it, but also help to develop better chemistry literacy among the population as a whole […]. Importantly, many of the contributions that chemistry can make towards the SDGs require working in close concert with other disciplines to identify solutions that are practical, affordable and sustainable. Chemistry should not be taught or practiced without an in-built consideration of

2006; Bodner, 2014). However, original idea of green chemistry focused only a part of chemistry’s bed in the Agenda 21 or the SDGs (Sjöström, Eilks

& Zuin, 2016). This view was recently also ackno-

wledged from within chemistry. Referring to the SDGs, Matlin et al. argued in 2015 how central

chemistry is to achieve the SDGs. However, they also mentioned that there is little evidence so far to which extend different nations are able and willing to implement the SDG’s in general and in

their academic and industrial chemistry practices in particular. For the case of chemistry Matlin et al. (2015) even stated:

”there cannot be business as usual” since:

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | QUÍMICA VERDE

these wider relationships – that is, education and practice in chemistry must be re-oriented so that it inculcates skills in inter-disciplinary and transdisciplinary approaches informed by systems thinking and by concerns for the principles of sustainability and responsibility (p. 942).

Actually, embedding concepts as sustainabi-

lity, well-being and inequality in chemistry education is an urgent matter all over the world, but

especially important for emerging and developing countries (Zuin & Pacca, 2012). The main ques-

tion about what vision of chemistry (or science) literacy should be the aim for chemistry education both at the schooling and academic levels

remains open at this place. It might be allowed to

ask whether a traditional, pure academic, struc-

ture-of-the-discipline oriented approach in the chemistry curriculum will be enough to make the

“population as a whole“ skillful and motivated

to engage in societal discussions about modern developments in chemistry related areas? (see e.g. Sjöström, 2013; Eilks et al., 2013; Sjöström & Talanquer, 2014; Sjöström et al., 2016). 2

DIFFERENT VISIONS OF SCIENTIFIC (CHEMISTRY) LITERACY In 2007, Doug Roberts suggested to unders-

tand science learning by two different visions of

scientific literacy. In the more traditional Vision I, science learning in general and chemistry education in particular focuses mainly on learning

chemistry content for later application and fur-

ther education. This approach is often driven by the inner structure of the academic discipline and

mirrors traditional academic chemistry textbooks

– both on the secondary schooling and tertiary academic level. Roberts suggested that science learning should be driven by a more student-

-oriented Vision II. Vision II should focus on providing the learner understanding about the usefulness of scientific (chemistry) knowledge in life

100

and society by starting science learning from mea-

ningful contexts. Aikenhead described the tension between the two approaches as being related to the tension between “pipeline science – preparing

future scientists” and “science for all” (Aikenhead, 2006).

Recently many scholars suggested some of

them inspired by the idea of education for more

sustainability, that there should be a third vision (as discussed by Sjöström and Eilks, 2017). It emphasizes science learning for scientific enga-

gement (Liu, 2013; Yore, 2012) and ‘knowing-

-in-action’ (Aikenhead, 2007). This point of view wants to strengthen the learning beyond the knowledge of chemistry content, contexts and processes. It argues for general skill development via

contention with issues of chemistry that is rele-

vant for a sustainable development of our society

and global world. Figure 2 provides an organizer to understand the difference of Vision III from

Visions I and II. Where Visions I and II focus on individual content knowledge development and

how it is applied in everyday life and Science-

Technology-Society contexts, Vision III aims on critical skills development for actively shaping the future society in a sustainable fashion.

The SDGs ask for active citizens that take res-

ponsibility and act accordingly. It asks for them in both fields among the scientists and the non-

-scientists. Content knowledge of chemistry and contextual understanding about chemistry might

be considered being necessary pre-requisites to participate informed in scientific and societal discourses on the technological applications of che-

mistry and its corresponding effects on the environment and society. However, this is not enough.

A critical stance is also needed that promotes

understanding of the responsibility of any individual and in the same time directs the individual to act accordingly.

For preparing the young generation to acti-

vely participate in societal discourse and deci-

VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

Scientific lireracy vision

VISION I: Conceptual scientific literacy

VISION II: Contextual scientific literacy

VISION III: Critical scientific literacy

Goals

Learning for individual skill development, personal growth, and further academic education

Learning for individual and societal participation by understanding science and its applications

Science education for values-driven transformation of both individual learners and society

Curriculum types (examples)

Traditional structure-of-thediscipline and history-of-science driven curricula

Context-based science education and classical Science-TechnologySociety curricula

Socioscientific issues-based science education (”hot” type) and curricula oriented towards critical sustainability

Focus on general educational skill development (education through science) Focus on traditional science content learning (science through education)

Figura 2. Visions of scientific literacy.

sion making, teaching about those socio-scientific issues (SSIs) is needed that is relevant for sustainable development of our society today and in

the future. Teaching chemistry needs to take into

CHEMISTRY RELATED INFORMATION IN AND FOR PUBLIC DISCOURSE To better understand the argument for a more

account a broad perspective on chemistry related

societal embedded chemistry education Eilks,

Especially so called “hot-type” SSIs are of potential

phical works of the Polish philosopher Ludwik Fleck.

issues including their ecological, economic, and

societal impacts (Sjöström, Rauch & Eilks, 2015).

to provoke a critical view towards development in science and technology (Simonneaux, 2014). Hot-

type SSIs can be characterized by their authenticity and controversial perception in society. Examples are alternative materials, renewable

energy supply, nanotechnology, or use of new dyes, cosmetics, biopesticides or pharmaceuticals which all can provide chances, but also can cause

risks. Pedagogies are needed in chemistry education where students learn how to argue, how to

use scientific evidences to inform the public, and how corresponding information can be obtained,

and also how careful respective information needs

to be evaluated and used (Sjöström et al., 2015; Sjöström et al., 2016). This is the case for school education for all learners, but it should be also the

case for the next generation chemists educated in our universities.

Nielsen and Hofstein in 2013 suggested a model on the linkage of science to society based on the philosoIn 1935 he wrote his famous book “The Development

and Genesis of a Scientific Fact” that for the first time was translated into English only in 1979. Fleck deve-

loped a first sociological theory of science within society. In 2015, Stuckey, Heering, Mamlok-Naaman,

Hofstein and Eilks (2015) provided a review on Fleck’s works from the perspective of science education and identified potential meanings of his works for the learning of and about science.

One of the central ideas of Fleck is that a

community of scientists in a certain field forms a thought collective; Kuhn has later called his

similar ideas the scientific community. The common issues of a thought collective is a joint thought style that provides the group with a common

understanding, acceptance of certain theories, a

joint language, and a set of beliefs. He called this the esoteric core of a certain domain of science.

101

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | QUÍMICA VERDE

This domain is characterized by the “journal

other just on the level of the educated amateurs.

that this esoteric core is surrounded by several

related media for the public if at all. In Stuckey

science”, the information and discussion in the

corresponding scientific journals. He described exoteric spheres. The first exoteric sphere he called handbook science, followed by the science for the

educated amateur. All this is science, however, the

more we move away from the esoteric core, the more the information gets selected, simplified and interpreted (Figure 3). Fleck further outlined that any individual can be a member in different thou-

ght collectives, but everyone is only a member in

one professional thought collective. You are either a synthetic organic chemist or an astrophysicist.

In recognizing Figure 3, it is clear that all of us

are only experts in one certain domain of exper-

tise. Among the chemists we might be able to

communicate with each other on the level of the handbook science. With physicists and biologists

in certain areas we might be able to talk to each

The further, most people in society come into con-

tact with science just only on the base of science et al. (2015) interpretation of Fleck the authors argued that for the normal citizen aside unders-

tanding some basics of the different fields of science it might be also important to understand

the filtering mechanism how scientific information is filtered step by step until it reaches us in

the news media, popular magazines, TV, Internet or social media. This should be the case at least

for the non-scientist. However, what is about the (future) scientist/chemist? It can be argued that

also the future chemist needs to learn about what

happens to his findings on the way into public debate. One can claim that it should become also

an issue for future chemists to learn how ‘their’ chemistry is communicated and used in the public.

This is especially the case when now important Society

Politics

Science-related media for the public Handbooks, academic textbooks

Economy Advertising Consumer tests ...

Science

and non-academic hand and textbooks Newspapers Magazines TV ...

Formal and informal education

Selection Simplyfication Interpretation ... ...

Figura 3. An interpretation of Ludwik Fleck’s understanding of the science-to-society link (from Stuckey et al., 2015; based on Bauer, 2009).

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VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

decisions are pending about the future of doing

Theory aiming at promoting experiences in and

WHAT DO WE NEED TO DO?

Borgonovi, 2016). In Brazil, for instance, the deve-

chemistry under recognition of the need for more sustainability and respecting the SDGs.

So far most chemists leave it to politicians,

stakeholder groups and the media to inform and influence the public about what chemistry did in the past and is doing today in terms of a greener

and more sustainable chemistry (Matlin et al.,

2015). Academic and school curricula in many cases do not cover sections about green chemistry and sustainability in chemistry related areas or lack even in references to corresponding developments (Vilches & Gil-Pérez, 2013). Curriculum

materials are often rare and if reference is made to green chemistry it is often fringed to specialized courses instead of permeating the whole curriculum.

In 2012, Burmeister et al. described different

potential roles green chemistry can play in the chemistry curriculum. They described that just

applying green chemistry principles in lab-work

in schools and the academia has some potential to

contribute to sustainability in chemistry, but this approach is limited in making the learner skillful

for a thorough reflection on chemistry in terms of sustainability. They suggested that chemistry edu-

cation in terms of Roberts‘ Visions I and II of scientific literacy is very limited in understanding the

change in chemistry that is happening these days

and should happen more intensified in the future. In line with Vision III, as outlined above, they sug-

gested starting chemistry learning from authentic and not yet decided developments to allow skill’s

development beyond the learning of chemistry.

This will lead to both the learning of chemistry and about chemistry and should start latest at

the secondary schooling level and continue in

university studies. For instance, some contem-

porary pedagogical strategies based on Critical

beyond our universities have been applied, taking

into account SSIs on green technologies (Zuin &

lopment and application of bio-formulations to control plagues towards sustainable agriculture and processing systems is gaining momentum,

representing also an opportunity to contextualize and bring together fundamental conceptual,

procedural and attitudinal educational contents (Zandonai et al., 2016). Such approaches can

help students in terms of the use of contexts from everyday life problems and solutions, bringing

awareness to the green chemistry movement and sustainability in a deeper sense (Sjöström et al., 2016).

Learning about chemistry by socio-scientific

issues is suggested to contribute to general skill

development due to reflecting scientific and technological developments against the background

of a sustainable development. This perspective

on chemistry is important for all learners and it is something that especially future chemists should not abstain from. From our point of view che-

mists should personally – not only via their pro-

fessional organizations – play a more active role in informing the public discourse about current

developments in their domain, transcending the laboratory walls. More non-formal and informal

channels are needed from chemistry to society to give the young generation a more accurate picture

of contemporary chemistry as chemistry did not only cause many problems in the past – chemistry

is a central part of science that can help solving

certain challenges and within the same time avoiding to create new ones.

We see a responsibility of us chemists and

science educators to more thoroughly help the young generation becoming chemically literate in the means of Vision III of scientific literacy as

described above. We have responsibility to connect our knowledge to society, e.g. supporting

103

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | QUÍMICA VERDE

education in schools by informal learning opportunities, networking of schools with the academia

and chemistry-related businesses, TEDx talks, social media, etc. It is also our responsibility to,

together with professional organizations, start

influencing a change in the chemistry curricula both for the academia and the schooling level in

terms of incorporating sustainability and green chemistry thoroughly. It is about 20 years ago that

the ideas of a green chemistry were suggested by Anastas and Warner (1998) in the USA. Together with the change in international policy towards

more sustainability it is still a pity that sustainability thinking and green chemistry found so limited

recognition by chemistry curricula in many coun-

tries. This should be discussed collectively, in a transfrontier and transdisciplinary manner. 5

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HISTÓRIA DA QUÍMICA | VOL. 12 | NÚM. 01 | JAN./JUN. 2017

p. 107-116

Registro da contribuição de Theodoro Ramos para atomística Record of Theodoro Ramos contribution to atomistic Nielson José Silva Furtado, José Machado Moita Neto e Janildo Lopes Magalhães1

INTRODUÇÃO O primeiro modelo atômico quântico foi proposto em 1913 pelo dinamar-

quês Niels Bohr e sua teoria sobre a constituição dos átomos já possui mais de um século (Braga; Filgueiras, 2013), mostrando o grande potencial didático dessa

teoria, pois ainda é muito utilizada para explicar de modo qualitativo transições espectroscópicas. Do ponto de vista quantitativo, essa teoria foi logo superada e substituída por outras que eram bem mais fundamentadas quantitativamente.

Por volta de 1915, o físico alemão Arnold Sommerfeld usando os princípios

da relatividade restrita e os fundamentos de quantização das orbitas eletrônicas,

sugeriu que as órbitas fossem elípticas possuindo diferentes excentricidades, estas responsáveis pela presença de diferentes energias numa mesma camada

eletrônica. No entanto, Sommerfeld não foi o único a propor uma resposta para o comportamento atomístico com base na teoria da relatividade. 1.1

A contribuição científica de Theodoro Ramos

Embora não conste na corrente majoritária da história da ciência interna-

cional dos modelos atômicos, houve um cientista brasileiro, contemporâneo a Sommerfeld, que no início da década de 1920 mostrou uma explicação para o fun-

cionamento da estrutura da matéria. Esse brasileiro foi o engenheiro e matemá-

tico Theodoro Augusto Ramos (Theodoro Ramos) (Studart; Costa; Moreira, 2004;

1. Universidade Federal do Piauí – UFPI, Centro de Ciências da Natureza-CCN, Departamento de Química – DQ.

REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | HISTÓRIA DA QUÍMICA

Braga; Filgueiras, 2013). A contribuição de Theodoro Ramos foi semelhante à de Sommerfeld, distinguindo apenas na teoria da relatividade usada. O brasileiro

utilizou os princípios da relatividade geral e deu uma explicação para o comportamento das raias espectrais do átomo de hidrogênio. Como na época não exis-

tiam computadores, Theodoro Ramos apresentou sua contribuição baseada em um conjunto de cálculos trabalhosos, bastante complexos e de difícil interpretação (De Boni; Goldani, 2007).

Quadro 1. Resumo da biografia de Theodoro Augusto Ramos.

Theodoro Augusto Ramos foi um engenheiro (civil) e matemático brasileiro nascido na cidade de São Paulo em 1895. Ele introduziu no Brasil a análise matemática moderna, sendo considerado o mais ilustre e produtivo (cientificamente) matemático de sua geração. Obteve na escola politécnica do Rio de Janeiro o título de doutor em Ciências Físicas e Matemáticas (1918) ao defender a tese: Sobre as Funções de Variáveis Reais. Esta tese de doutorado foi uma das contribuições mais importantes para pesquisa matemática no Brasil. No ano de 1918 foi eleito membro da Sociedade Brasileira de Ciências. Em 1919 com a tese Questões sobre Curvas Reversas foi aprovado no concurso da escola politécnica de São Paulo e nomeado professor substituto interino das disciplinas matemática elementar, geometria analítica, cálculo infinitesimal, cálculo diferencial e integral. Em 1922, por decreto do governo estadual foi nomeado professor efetivo da escola politécnica de São Paulo. Ele foi um dos primeiros a introduzir em uma escola de engenharia o ensino de cálculo tensorial e cálculo vetorial, este último considerado uma importante ferramenta matemática bastante empregada nos estudos de física teórica, geometria analítica e mecânica. Theodoro Ramos foi um matemático renomado com publicação de vários artigos originais na área e também publicou em Paris o livro Leçons sur le Calcul Vectoriel. No ano de 1923, aos 28 anos, realizou a primeira pesquisa sobre relatividade geral e teoria quântica no Brasil. Além disso, atuando como engenheiro civil projetou a construção do serviço de águas do Ipiranga de São Paulo. Theodoro Ramos também deu contribuição na área da Educação, participando em 1931 da comissão nomeada por Francisco Campos (ministro da educação e saúde pública) para propor a reforma do ensino de engenharia no país. Em 1934 foi diretor de ensino superior do ministério da educação, nesse mesmo ano chefiou a comitiva acadêmica que foi à Europa contratar pesquisadores para Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da USP, da qual foi o primeiro diretor. Exerceu também cargos públicos tendo sido, em 1933, prefeito de São Paulo por três meses. Faleceu na cidade do Rio de Janeiro no dia 5 de dezembro de 1935.

Fonte: Adaptado de Silva (2006) e De Boni; Goldani (2007).

Em 1923 Theodoro Ramos apresentou nos Annaes da Academia Brasileira de

Ciência, o artigo: A theoria da relatividade e as raias espectraes do hydrogenio. Neste

estudo as raias do espectro fino do átomo de hidrogênio foram, pela primeira vez, explicadas com os princípios da relatividade geral (Ramos, 1923a; Ionescu; De Boni, 2005). No mesmo ano, Theodoro também publicou outro trabalho na revista

Polytechnica com o título: Sobre a theoria da estrutura do espectro das raias do

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VOLUME 12 | NÚMERO 01 | JAN./JUN. 2017

hydrogenio (Ramos, 1923b), no qual mostrou que a adição de um potencial do tipo

1/r2 ao potencial coulombiano reproduzia o valor encontrado por Sommerfeld

para a transição (2,2) → (2,1), sendo válido no caso particular das transições (n, k) → (n, k´) (Studart; Costa; Moreira, 2004).

No ano de 1931, Theodoro Ramos realizou na escola politécnica do Rio de

Janeiro conferências sobre mecânica quântica. Destas foram publicados quatro

artigos no boletim do instituto de engenharia nos números de novembro de 1931, fevereiro (1932), junho (1932) e agosto de 1933. Todos esses artigos foram repro-

duzidos na Revista Brasileira de Ensino de Física em 2003 e 2004 (Ramos, 2003a, 2003b, 2004a, 2004b).

Em 2004, algumas contribuições de Theodoro Ramos para o desenvolvimento

da física moderna no Brasil foram publicadas no artigo Notas da história da física

no Brasil: Theodoro Ramos e os primórdios da física moderna no Brasil (Studart;

Costa; Moreira, 2004). Já no ano de 2005, os autores Ionescu e De Boni (2005) publicaram no periódico Tchê Química um estudo sobre o artigo A theoria da relatividade e as raias espectraes do hydrogenio. Estes autores destacaram o aperfeiço-

amento feito por Theodoro Ramos ao modelo atômico de Bohr e caracterizaram O modelo atômico de Theodoro Augusto Ramos como contribuição brasileira para

a história dos modelos atômicos. A inserção de informações como essas em livros

didáticos de química são importantes para que os leitores conheçam a contribuição dada pela ciência brasileira.

Os livros didáticos, além de orientar a seleção dos conteúdos ministrados pelos

professores nos diversos níveis de ensino, também estabelecem um diálogo entre docente-discente-texto (Lopes, 1992). Nesse sentido, as informações no capítulo

Estrutura da matéria são essenciais para que discentes e docentes conheçam os acontecimentos envolvidos na evolução dos modelos atômicos, bem como seus

principais protagonistas, pois o livro didático age como meio de comunicação transmitindo a ciência e sua gênese para os leitores, fazendo com que esses leitores

transmitam essas informações e, ao mesmo tempo, reflitam sobre a diversidade de questões envolvidas, como, por exemplo, em um tema que aborda a história da ciência dos modelos atômicos. Nesse contexto, tratando-se da contribuição do brasileiro Theodoro Ramos, esperava-se que a mesma fosse mais mencionada nos

livros didáticos de química, tanto por sua importância histórica para ciência bra-

sileira quanto por seus resultados qualitativos que são semelhantes ao de Arnold

Sommerfeld. Dessa forma, surgem alguns questionamentos, a saber, por que essa contribuição brasileira continua sendo desconhecida? Por que não apresentá-las, pelo menos em título de curiosidade científica, em livros que tratam da história

dos modelos atômicos?. Questões como essas nos instigaram a fundamentar o pre-

sente estudo, no qual foi investigado se os livros didáticos de química do ensino médio trazem a contribuição dada pelo brasileiro Theodoro Ramos à história dos

modelos atômicos, analisando acerca de como essa contribuição deve ser abordada nos mesmos livros.

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REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE QUÍMICA | HISTÓRIA DA QUÍMICA

METODOLOGIA Para conhecer quais livros didáticos de química do Ensino Médio trazem algum

tipo de informação sobre a contribuição de Theodoro Ramos para história dos modelos atômicos, realizou-se uma investigação em 22 livros de Química Geral (conteúdos apenas da 1ª série) que foram mais adotados nas escolas públicas do Ensino Médio das cidades de Parnaíba e Teresina, ambas situadas no estado do

Piauí. Vale destacar que, muitos dos livros investigados participaram da análise do

plano nacional do livro didático (PNLD) como é o caso das edições dos livros mais recentes, que datam do ano de 2013 e foram aprovadas na avaliação do PNLD de 2015. Ressalta-se, também, que não foram investigados livros em volume único por estarem em condições diferenciadas. Esses livros investigados e seus respectivos editores estão listados no Quadro 2.

Quadro 2. Livros investigados de Química do Ensino Médio.

01. BIANCHI, J. C. A.; ALBRECHT, C. H.; MAIA, D. J. Universo da química. São Paulo: FTD, 2008. 02. DE BONI, L. A. B.; GOLDANI, E. Introdução clássica a química geral. Porto Alegre, Tchê Química Cons. Educ. LTDA, 2007. 03. FELTRE, R. Química geral. 7. ed. São Paulo: Moderna, 2008. 04. ______. Química geral. 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004. 05. FONSECA, M. R. M. Química: química geral. São Paulo: FTD, 1992. 06. FONSECA, M. R. M. Química: meio ambiente, cidadania e tecnologia. São Paulo: FTD, 2010. 07. FONSECA, M. R. M. Química. São Paulo: Ática, 2013. 08. FRANCO, D. S. Química 1. São Paulo: FTD, 2008. 09. GALLO NETO, C. Química: da teoria à realidade. São Paulo: Scipione, 1995. 10. LEMBO, A. Química: realidade e contexto. 2. ed. São Paulo: Ática, 2001. 11. ______. Química geral: realidade e contexto. 3. ed. São Paulo: Ática, 2005. 12. LISBOA, J. C. F. Ser protagonista: química. São Paulo: Edições SM, 2010. 13. ANTUNES, M. T. Ser protagonista – química. 2. ed. São Paulo: Edições SM, 2013. 14. MORTIMER, E. F.; MACHADO, A. H. Química 1. São Paulo: Scipione, 2010. 15. ______. Química 1. 2. ed. São Paulo: Scipione, 2013. 16. PERUZZO, F. M.; CANTO, E. L. Química na abordagem do cotidiano. 3. ed. São Paulo:Moderna, 2003. 17. ______. Química na abordagem do cotidiano. 4. ed. São Paulo: Moderna, 2010. 18. SANTOS, W. L. P.; MÓL (Coords.), G. S. Química cidadã. São Paulo: Nova Geração, 2010. 19. SANTOS, W. L. P.; MÓL (Coords.), G. S. Química cidadã. 2. ed. São Paulo: Editora AJS, 2013. 20. SARDELA, A.; MATEUS, E. Química fundamental.18. ed. São Paulo: Ática, 1992. 21. SARDELA, A. Curso de química: química geral. 25. ed. São Paulo: Ática, 2004. 22. USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química: química geral. 14. ed. Reformulado. São Paulo: Saraiva, 2009.

Os livros investigados pertencem a 15 diferentes editores, que em grande

parte são renomados na publicação de livros didáticos de Química para o Ensino Médio. Nos livros, o foco da investigação foi o capítulo Estrutura da matéria, nos

quais se buscaram informações sobre a contribuição dada por Theodoro Ramos e

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Sommerfeld à história dos modelos atômicos. Como hipótese, assumimos que se

o capítulo do livro investigado trouxesse o modelo atômico de Sommerfeld, seria possível encontrar alguma informação relacionada à contribuição de Theodoro

Ramos. Tal hipótese é fundamentada porque acreditamos que a contribuição da

ciência brasileira deve ser apresentada sempre que for de mesma importância/ relevância que a internacional.

Em um segundo momento, realizou-se uma pesquisa bibliográfica da contribui-

ção de Theodoro Ramos à história dos modelos atômicos e fez-se uma comparação dessa contribuição com o modelo atômico de Arnold Sommerfeld, ressaltando os

possíveis motivos para o reconhecimento científico. Avaliou-se também a influência internacional da pesquisa científica brasileira na época em que Theodoro apre-

sentou seu artigo. Para isto, fez-se um resgate histórico de sua contribuição, obser-

vando seu desprestígio em relação à corrente majoritária científica internacional da época. 3

RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1

A contribuição de Theodoro Ramos está presente nos livros didáticos de química adotados no Ensino Médio?

Os livros didáticos investigados desconhecem esta importante contribuição

da ciência brasileira, sendo marcante em muitos livros a ausência de informações referentes à contribuição de Theodoro Ramos para a história dos modelos atômi-

cos. Dos 22 livros investigados, apenas um faz citação ao estudo do brasileiro, o qual apresenta como título: Introdução clássica à química geral, com a 1ª edição de

2007, autoria de Luis Alcides Brandini De Boni e Eduardo Goldani (Furtado et al.,

2012). Um dos co-autores desse livro conhecia bem a contribuição de Theodoro

Ramos, tendo publicado sobre o assunto (Ionescu; De Boni, 2005). Portanto, esse livro é uma das raríssimas referências que trazem a contribuição brasileira em livros didáticos de química do Ensino Médio.

No livro de De Boni e Goldani, o capítulo Estrutura da matéria aborda todos os

modelos atômicos e, após discutir o modelo de Sommerfeld, os autores também

relatam informações acerca da contribuição de Theodoro Ramos. Nesse livro, o capítulo possui 10 páginas (entre a 3-13), em que as informações sobre o tema estão na metade da página 12. Nessa meia página há informações qualitativas

sobre o estudo desse brasileiro, como, por exemplo, aplicação da relatividade geral em relação à relatividade restrita do modelo de Sommerfeld, bem como apresentação de uma sucinta biografia de Theodoro Ramos. Por ser uma contribuição da

ciência brasileira e devido à importância do tema para as aulas de atomística e

para a história dos modelos atômicos, confirmamos que o livro De Boni e Goldani traz uma abordagem adequada para apresentação do tema no Ensino Médio. Nesse sentido, os outros livros precisam incluir esse conhecimento histórico, dando a devida importância a essa contribuição brasileira. Em um contexto mais amplo

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de história da ciência seria necessária uma abordagem conjunta entre o modelo atômico de Sommerfeld e a contribuição de Theodoro Ramos.

Uma característica marcante foi notada nos 21 livros que não fazem citação

à contribuição de Theodoro Ramos, a saber, todos esses livros serem de editores renomados na publicação de livros didáticos de química para o Ensino Médio, entre

os quais estão: Feltre, Peruzzo e Canto, Sardela, Marta Reis, Usberco e Salvador, dentre outros. Em seus livros não foram encontrados nenhuma espécie de informação sobre a contribuição brasileira, existindo apenas a abordagem e contextu-

alização dos modelos atômicos propostos por Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr e do modelo atômico atual (fundamentado na teoria quântica), este que continua

sendo o mais aceito pela comunidade científica. Mesmo não havendo enfoque do

modelo de Sommerfeld e da contribuição de Theodoro Ramos, seria relevante que os editores desses livros fizessem uma abordagem dessas duas contribuições e trouxessem esse conhecimento histórico em suas próximas edições de livros.

Neste contexto, para que as informações sobre a contribuição brasileira à his-

tória da ciência sejam apresentadas e levadas a conhecimento da comunidade

de estudantes e professores do ensino médio é necessário que a contribuição da ciência brasileira (como essa de Theodoro Ramos e outras que tenham a mesma importância e que foram esquecidas com o passar dos anos) faça parte dos crité-

rios de escolha exigidos no PNLD, pois verificamos que na sua última edição esse

critério não foi exigido como item avaliativo para escola do livro didático (Brasil, 2014; Educa, 2014). Isso porque os livros didáticos de química avaliados e aprova-

dos no PNLD de 2015 também não trazem essa contribuição no capítulo Estrutura da matéria. Dessa maneira, acreditamos que a inclusão do item: Contribuições importantes da ciência brasileira que foram esquecidas com o passar dos anos, como

critério avaliativo, seja suficiente para que nas próximas avaliações os livros já reformulados e com a contribuição brasileira possam obter aprovação no PNLD, o

que tornará essa contribuição conhecida para comunidade de professores e estu-

dantes de química do ensino médio, principalmente, das escolas públicas. Esse é um passo relevante para que informações sobre a história dos modelos atômicos e da ciência brasileira ganhem fluxo e cheguem aos mais diversos leitores de todos os níveis de ensino e de áreas correlatas. 3.2

Contribuição de Theodoro Ramos à história dos modelos atômicos

O surgimento da relatividade geral, no final de 1915, introduziu na corrente

acadêmica da época discussões entre opositores e defensores da teoria da relativi-

dade (restrita e geral). Nessa época, o uso da relatividade geral permitiu calcular

a precessão do eixo da órbita do planeta mercúrio, na qual a aplicação da relativi-

dade restrita para resolução desse problema mostrava-se incorreta por um fator de 1/6 (Studart; Costa; Moreira, 2004).

Em 1919, a relatividade geral obteve sucesso após a constatação da deflexão

da luz pelo sol (Nussenzveig, 1998). Depois deste fato, alguns cientistas passaram

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a debater sobre uma possível aplicação da relatividade geral na descrição de siste-

mas atômicos, pois estes, em muitos aspectos, são semelhantes ao modelo planetário (Studart; Costa; Moreira, 2004). Desse questionamento surgiu a pergunta: será

possível analisar o espectro do átomo de hidrogênio partindo da relatividade geral? Theodoro Ramos, em 1923, tentou responder exatamente isso, ele usou a regra da

quantização de Sommerfeld para um sistema formado por um elétron em órbita em torno do núcleo, estando o referido elétron ligado a esse núcleo pela força de

Coulomb. Com isso verificou a influência da curvatura do espaço-tempo sobre o

sistema. Theodoro Ramos reproduziu o resultado encontrado por Sommerfeld para as frequências das transições eletrônicas encontrando as pequenas contri-

buições provenientes da relatividade geral (Ramos, 1923a). Os resultados obtidos

por Theodoro Ramos usando realitivade geral explicam de maneira mais precisa o

espectro fino do átomo de hidrogênio, isso se comparado aos resultados encontrados por Sommerfeld empregando a relatividade restrita. Nesse sentido, a contri-

buição de Theodoro Ramos aperfeiçoou a correção que Sommerfeld fez ao modelo atômico de Bohr, mostrando que o estudo da orbital do elétron pode ser realizado

com as equações elípticas. Dessa forma, acreditamos que seria relevante uma nova denominação para o modelo atômico de Sommerfeld, assim como a inserção dessa contribuição brasileira no capítulo Estrutura da matéria dos livros didáticos de química. 3.3

Abordagem da contribuição brasileira a ser inserida nos livros de química do Ensino Médio

Propõe-se uma nova denominação ao modelo atômico de Sommerfeld presente

em livros didáticos de Química, passando a chamá-lo de Sommerfeld-Ramos, pois os dois cientistas fizeram uma correção do modelo atômico de Niels Bohr diferen-

ciando apenas na teoria da relatividade aplicada na descrição de seus modelos

atômicos. Nessa perspectiva, o modelo atômico de Sommerfeld-Ramos propõe

a existência das orbitas elípticas, dividindo os níveis energéticos em subníveis (regiões de menor energia). Além disso, houve o acréscimo de mais dois números

quânticos (azimutal e magnético), mostrando que os orbitais não precisavam se estabelecer num mesmo plano. Os elétrons estão na eletrosfera em camadas subdivididas em subníveis de energia que não eram, necessariamente, circulares. Em

outras palavras, o espectro de emissão de átomos mais complexos era admitido em cada camada eletrônica (n), havendo para esta uma órbita circular e n-1 órbi-

tas elípticas com diferentes excentricidades. Nessa situação, o elétron era determinado pela distância em que se encontrava do núcleo e pelo tipo de órbita que descrevia. Essas órbitas elípticas foram representadas pelos subníveis s, p, d e f.

A demonstração matemática envolvida na contribuição de Theodoro Ramos

(modelo atômico de Theodoro Augusto Ramos) é bastante complexa e, para o Ensino Médio, a exploração dessa abordagem torna-se inviável, sendo apenas

abordados seus aspectos qualitativos, os quais foram apresentados anterior-

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mente. Vale ressaltar que o modelo atômico de Theodoro Ramos foi apresentado aos leitores na forma de artigo publicado na revista Polytechnica em 1923 (Ramos,

1923a) e na Academia Brasileira de Ciência em 1929 (Ramos, 1929), bem como

pelos autores Ionescu e De Boni (Ionescu; De Boni, 2005) em 2005. Tais artigos devem ser consultados por aqueles que querem aprofundar o conhecimento na abordagem matemática dessa contribuição basileira. 3.4

Reflexões que surgem do pouco reconhecimento histórico dado à contribuição de Thedoro Ramos

O pouco reconhecimento histórico da contribuição brasileira à história dos

modelos atômicos pode trazer várias reflexões para leitores, editores de livros

didático, bem como para professores e alunos em sala de aula. Um dos primeiros motivos apontados é que Thedoro Ramos apresentou, em 1923, uma correção ao modelo atômico Bohr, antes descrita por Arnold Sommerfeld em 1920. Embora a

correção de Theodoro Ramos (relatividade geral) explicasse de maneira mais adequada o espectro fino do átomo de hidrogênio (Ionescu; De Boni, 2005), essa não

chega a apresentar um novo modelo atômico propriamente dito. Mesmo assim, por que a contribuição de Theodoro Ramos não ficou conhecida tal qual a Arnold

Sommerfeld? Será que o motivo foi o fato de Theodoro Ramos ser brasileiro e não europeu ou estadunidense? Outro motivo pode estar relacionado à publicação do

artigo A theoria da relatividade e as raias espectraes do hydrogênio que só foi repro-

duzida apenas em 1929 nos Annais da Acadêmia Brasileira de Ciência, seis anos

após ter sido apresentado nessa mesma acadêmia (Studart; Costa; Moreira, 2004), já que em 1929 os questionamentos sobre a aplicação da relatividade geral em sistema atômicos estavam superados.

Outra reflexão que deve ser levantada está atribuída à revista brasileira (revista

Polytechnica em 1923) em que o artigo foi publicado: o fato de essa revista na época

ter apenas penetração nacional. Se o artigo de Theodoro fosse submetido a uma

revista com grande penetração internacional acreditamos que seu trabalho seria hoje citado em livros que tratam da história da química e da Física Quântica no Brasil

(Studart; Costa; Moreira, 2004). Portanto, se essa importante contribuição brasileira

tivesse sido reconhecida pela comunidade científica internacional da época, certamente, a ciência brasileira seria hoje vista com um “olhar diferente” do que é notado atualmente. 3.5

A influência da ciência brasileira na comunidade científica internacinal

Um fato interessante consolidado na comunidade científica internacional são

as informações relacionadas às origens dos cientistas que propuseram os mode-

los atômicos, pois são em sua grande maioria europeus, não possuindo nenhum cientista sul-americano. Na década de 1920, o Brasil ainda não tinha um cientista

com grande reconhecimento internacional na área da Física e Química. Uma influência como essa seria necessária para que a contribuição de Theodoro Ramos

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pudesse ter sido considerada importante em meio à corrente majoritária da época. Essa forma de desprestígio está enraizada na comunidade científica bra-

sileira desde tempos remotos, continuando marcante até hoje. Embora existam muitas contribuições científicas brasileiras que não foram devidamente reconhe-

cidas internacionalmente, são em parte reconhecidas pela comunidade científica nacional, como exemplos de tais contribuições temos: a descoberta da doença

de Chagas feita pelo médico e cientista Carlos Chagas (Pittella, 2009); a contribuição do físico curitibano Cesar Lattes, principal responsável pela descoberta do méson pi; o isolamento do fator de potenciação da bradicinina realizado por Sérgio Henrique Ferreira (médico e farmacologista brasileiro), sendo que essa descoberta possibilitou a criação do captopril e de um geração de medicamentos

mundialmente usados no tratamento da hipertensão e da insuficiência cardíaca.

Mesmo assim, este pesquisador brasileiro acabou sendo excluído do processo de patente do captopril. Outro caso importante, mas que demorou a ser reconhecido pela comunidade científica brasileira e internacional, foi o ensaio de compressão diametral ou ‘brazilian test’, como é mundialmente conhecido, descoberta brasi-

leira realizada pelo engenheiro civil Fernando Luiz Lobo Carneiro. Com isso, pode-

mos nos questionar o porquê de contribuições importantes como essas, muitas

das vezes, não estarem presentes em livros didáticos de suas respectivas áreas ou se estando presentes, não é dada pelos editores dos livros a importância que se espera.

A história da ciência é uma construção humana que traz os valores de quem os

narra, por isso não podemos desvincular de contribuições brasileiras importantes

como essa realizada por Theodoro Ramos. Isto é comum a todas as culturas científicas, não existe apenas uma história da ciência. Portanto, é necessário contarmos a nossa! 4

CONCLUSÃO A investigação nos livros didáticos de Química mostra que apenas um livro

traz informações sobre a contribuição de Theodoro Ramos à história dos modelos atômicos. Essa contribuição continua sendo desconhecida, principalmente, para professores e estudantes que utilizam o livro didático de química como fonte de

informação e até para maioria dos editores de livros didáticos de química do Ensino Médio.

A contribuição de Theodoro Ramos foi embasada na relatividade geral e

melhora a correção de Sommerfeld ao modelo atômico de Bohr, mas não chega à

apresentação de um novo modelo atômico. Além disso, o pouco reconhecimento

científico também pode estar relacionado à publicação do artigo de Theodoro numa revista científica brasileira com pouca penetração internacional na época.

Portanto, esta investigação propõe que os editores de livros didáticos de quí-

mica do Ensino Médio incluam no capítulo Estrutura da matéria, um tópico que

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aborde e faça um paralelo entre o modelo atômico de Sommerfeld e a contribuição

de Theodoro Ramos, denominando a junção desse paralelo de modelo atômico de Sommerfeld-Ramos. 5

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NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica – 4 Ótica, Relatividade, Física Quântica. São Paulo: Edgard Blucher, 1998.

PITTELLA, J. E. H. O processo de avaliação em ciência e a indicação de Carlos Chagas ao prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, v. 42, p. 67-72, 2009. RAMOS, T. A. Teoria da relatividade e as raias espectrais do hidrogênio. Revista Polytechnica, v. 74, p. 181-188, 1923a. ______. Sobre a theoria da estrutura do espectro das raias do hydrogenio. Revista Polytechnica, n. 78/79, p. 503-507, 1923b.

______. Teoria da relatividade e as raias espectrais do hidrogênio. Annaes Acadêmia Brasileira de Ciência, n. 1, p. 20-27, 1929. ______. Introdução à mecânica dos “quanta” parte I. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 25, n. 3, p. 326-332, 2003a.

______. A. Introdução à mecânica dos “quanta” parte II. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 25, n. 4, p. 418-425, 2003b.

______. A. Introdução à mecânica dos “quanta” parte III. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 26, n. 1, p. 71-74, 2004a.

______. A. Introdução à mecânica dos “quanta” parte IV. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 26, n. 1, 75-78, 2004b.

STUDART, N.; COSTA, R. C. T.; MOREIRA, I. C. Notas da história da física no Brasil: Theodoro Ramos e os primórdios da física moderna no Brasil. Física na Escola, v. 5, n. 2, p. 34-36, 2004. SILVA, C. M. Politécnicos ou matemáticos? História, Ciências, Saúde – Manguinhos, v. 13, n. 4, p. 891-908, 2006.

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Resenhas Review

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