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DESENVOLVIMENTO DE MATERIAL DIDÁTICO PARA O ENSINO
DE QUÍMICA: GEOMETRIA MOLECULAR
BAGATIN, Alessandra Camile Klinger1 - PUCPR
VIANNA FILHO, Ricardo Padilha2 - PUCPR
Grupo de Trabalho – Didática: teorias, metodologias e práticas
Agência Financiadora: CAPES Resumo O ensino de Química atual apresenta grandes desafios, entre eles desenvolver metodologias alternativas e materiais didáticos que sejam efetivos para transpor a barreira da abstração dos conceitos químicos. O conhecimento químico pode ser representado em três níveis: fenomenológico (macroscópico), teórico (microscópico) e simbólico. Muitas vezes a não compreensão dos conceitos químicos pelo estudante, surge da dificuldade em relacionar os conceitos fenomenológicos e visíveis com as teorias e o mundo microscópico. Para facilitar esta relação os modelos são utilizados, mas mesmo os modelos podem ser interpretados de forma equivocada devido ao seu caráter tridimensional. Dentro deste caso podemos destacar os modelos moleculares, que representam a disposição dos átomos nas substâncias. Neste trabalho foi aplicada uma metodologia alternativa e interativa para o ensino de química abordando a o tema de estudo “Geometria Molecular”. Para aplicação desta metodologia foi desenvolvido um material didático (kit) com balões onde esses balões foram adaptados para representarem os elementos químicos e as ligações químicas. Foram utilizados balões de diferentes dimensões e corem para representar os átomos de hidrogênio, carbono, nitrogênio, flúor, fósforo, enxofre, as ligações químicas sigma e pi e os elétrons livres. As atividades utilizando o material desenvolvido foram aplicadas durante o subprojeto de Química do PIBID-PUCPR, em cinco encontros, utilizando material midiático como apoio. Após a montagem dos kits os alunos puderam utilizar o material para compreensão dos conceitos de geometria molecular, compostos iônicos e moleculares e solubilidade. A aceitação por parte dos alunos mostrou-se positiva e com alto grau de interatividade. Essa abordagem permitiu ao aluno construir modelos moleculares de uma forma lúdica e de fácil compreensão. Palavras-chave: Geometria molecular. Ensino de Química. Modelos moleculares. Material didático para o ensino de Química. PIBID
1 Graduando no curso de Licenciatura em Química, pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná, participante do Programa Institucional de Bolsa à Iniciação a Docência – PIBID, realiza projeto de Iniciação Cientifica – PIBIC. Email: 2 Mestre em Ciências (Bioquímica) pela UFPR, Professor do curso de Licenciatura em Química da PUCPR e coordenador do subprojeto de Química do PIBID. E-mail: [email protected].
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Introdução
Os conhecimentos químicos podem ser a “chave para a maior parte das grandes
preocupações das quais depende o futuro da humanidade”, (NEWBOLD, 1987, p.156) visto
isso pergunta-se quantas pessoas tem ao menos o conhecimento da importância da química
para o bem-estar humano?
Infelizmente esta pergunta não é respondida como esperado, devido à educação
química na escola não ter passado de mera teoria distante do cotidiano com formulas e
informações, que acabaram por serem esquecidas e não contribuíram para mudanças na vida
do cidadão como se esperava.
Para transformar esta realidade é necessário haver o envolvimento de professores que
destaquem a importância da química para a vida e sociedade em que o aluno esta inserido.
Assim o professor é o elo responsável, o mediador, pela interação do aluno com o
conteúdo a ser aprendido, é ele que deverá criar condições despertar o interesse do aluno
pelos temas abordados. Se o professor não tiver consciência desta sua função ele irá se
transformar num simples locutor, e o objetivo não é alcançado.
Para alcançar o entendimento de novos conteúdos é necessário desenvolver novas
técnicas pedagógicas transformando o conhecimento de difícil aprendizagem a ser assimilado,
de forma lúdica, em um conteúdo fácil a ser compreendido, mais interessante e mais concreto,
pois a construção do saber depende do próprio aluno.
Materiais didáticos alternativos facilitam o aprendizado, pois auxiliam na
compreensão dos conteúdos de forma diferente da tradicional e estimulam o relacionamento
interpessoal. Ao ouvir uma música, assistir um vídeo ou desenvolver uma aula pratica é um
incentivo a interdisciplinaridade3 demonstrando ao aluno a importância de certos conceitos do
próprio cotidiano.
Como a química é pautada em três princípios, o microscópico, macroscópico e
simbólico, a dificuldade na aprendizagem acaba sendo evidente. O princípio fenomenológico
é o nível macroscópico, no qual a química se apresenta de forma sensitiva com cores e
cheiros, os quais envolvem os sentidos dos estudantes e promovem a compreensão de forma
mais rápida e eficiente. O nível microscópico é ilustrado com os arranjos das moléculas e
partículas conceituando a teoria química, a qual não é possível ver a olho nu.
3 Interdisciplinaridade é o envolvimento de diversas ciências e conhecimentos que se correlacionam, evitando trabalhar de forma isolada.
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Para o estudo destas reações é necessário conhecer os fundamentos representacionais
que são demonstrados de forma teórica e muitas vezes necessitam de conhecimentos
matemáticos para total compreensão (SCHNETZLER, 2008).
As moléculas microscópicas que estão presentes no cotidiano, são tridimensionais e
sua representação é limitada quando colocada no papel. Segundo Hoogenboom (1962), a
maior dificuldade dos alunos de química é a visualização dos arranjos atômicos espaciais das
moléculas devido o seu grau de abstração.
Portanto, os professores devem utilizar modelos para exemplificar conceitos químicos,
de forma a relacionar o mundo microscópico para o macroscópico (PARANÁ, 2008).
Em virtude disso, a elaboração de estratégias didáticas para que o aluno construa o
próprio conhecimento científico, envolve atividades lúdicas e experimentais fazendo com que
este se envolva nas aulas de forma dinâmica e facilite a correlação do conteúdo aprendido em
sala com a sua vida, confirmando o que Schnetzler (2008), relata no livro Ensino de Química
em Foco.
Quando se propõe trabalhar com jogos ou atividades lúdicas em sala, sugere-se uma
forma de divertimento junto à aprendizagem, quebrando a formalidade entre alunos e
professores (SOARES, 2008). Da mesma forma Kishimoto (1996), afirma que a atividade
lúdica pode ser educativa quando envolve diversão com à apreensão de conhecimentos,
habilidades e saberes.
Além de evidenciar o conteúdo de forma mais atraente, a atividade lúdica realizada em
grupo promove o desenvolvimento intelectual e social do indivíduo, auxiliando no processo
da construção do conhecimento (SANTOS, 2010).
Com o uso de balões pode-se trabalhar de maneira lúdica, e de forma que a
visualização das modelos moleculares se torne mais fácil. Segundo Roberts e Traynham
(1976, p. 233) “estes modelos são baratos, simples, rápidos, capazes de no mínimo
demonstrar as sutilezas da abordagem matemática e são divertidos”.
Devido estes fatores o objetivo deste projeto foi desenvolver um novo material
didático para auxiliar o professor nas aulas de químicas, focando o conteúdo de geometria
molecular, o qual envolve os princípios norteadores da química e é considerado um conteúdo
estruturante, pois por meio deste é possível compreender características da matéria em
diversos compostos.
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A representação das moléculas conhecidas foi realizada com o uso de balões de látex
de diversos tamanhos e cores, destacando o crescimento do raio atômico de acordo com o
tamanho dos balões, as cores de acordo com a padronização e as ligações moleculares.
Desenvolvimento do Material
Os materiais didáticos são fontes de orientação para o desenvolvimento das aulas e
contribuem para estabelecer a relação entre o conteúdo, professor e o aluno. Cada conteúdo
necessita de um tipo específico de material que cria condições favoráveis à aprendizagem. As
escolhas destes materiais são de inteira responsabilidade do professor, o qual tendo domínio
do conteúdo consegue identificar o material didático mais apropriado para alcançar o seu
objetivo (GARCIA, 2011).
Para a construção do kit foi realizada a escolha dos elementos mais comuns dentre os
elementos representativos, visto que esses elementos escolhidos formam uma ampla
variedade de substancias. Focando a contextualização esses elementos formam compostos
essenciais para a vida, a exemplo da água; ou são considerados um problema ambiental, a
exemplo do dióxido de enxofre.
Para representar mais fielmente a relação entre tamanho dos átomos os balões foram
trabalhados com diversos tamanhos, os quais estão relacionados com o tamanho do raio
atômico. Os balões 260 (canudos) foram utilizados para exemplificar o tipo de ligação, sigma
e pi, e os balões zerinho (1,5 polegadas) para representar os pares de elétrons livres dos
átomos. As cores foram escolhidas para estar de acordo com livros didáticos e kits disponíveis
no mercado, demonstrado no quadro 1.
Para identificar os balões, os mesmo foram serigrafados em uma face com o símbolo
do elemento químico e os elétrons livres na camada de valência de cada elemento conforme
demonstrado na Figura 1.
A montagem das moléculas foi realizada com o uso de uma bombinha de ar e medidor
de papelão calibrado de acordo com o tamanho desejado do átomo.
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Quadro 1 - Confecção dos balões
Elemento
Símbolo Elétrons
camada de valência
Tamanho do Balão
Cor do balão
Hidrogênio H 1 4’ Branco Carbono C 4 6’ Preto
Nitrogênio N 5 7’ Azul Oxigênio O 6 8’ Vermelho
Flúor F 7 9’ Verde limão Fósforo P 5 10’ Laranja Enxofre S 6 11’ Amarelo
Ligação sigma - - 260 Pink Ligação pi - - 260 Rosa claro
Elétron livre - - Zerinho Verde bandeira Fonte: o autor, 2013.
Figura 1 – Balões serigrafados com os símbolos dos elementos químicos e elétrons presentes da ultima camada
Fonte: o autor, 2013.
Aplicação do material didático
O Programa Institucional de Iniciação a Docência (PIBID), tem como objetivo
proporcionar a vivencia do acadêmico com o ambiente escolar, conhecendo sua rotina,
normas e metodologias. Por meio desta experiência o bolsista busca formas alternativas de ser
o elo entre o conhecimento e os alunos, auxiliando o professor no desenvolvimento de seu
trabalho de uma forma contextualizada e interdisciplinar, desenvolvendo em si mesmo uma
nova metodologia mais adequada para alcançar mais facilmente a compreensão do conteúdo
por parte dos alunos.
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O projeto aconteceu com o segundo ano do Ensino Médio de um colégio da rede
estadual de ensino da região de Curitiba – Paraná. Com o foco mais aplicado, o conteúdo de
geometria molecular foi interlaçado com questões de solubilidade e polaridade das moléculas.
As atividades desenvolvidas aconteceram em cinco encontros. Com aulas teóricas,
utilizando quadro e giz e recursos tecnológicos para dar a fundamentação necessária para
questionamentos posteriores. O primeiro encontro recapitulou conceitos sobre a diferença de
soluções e misturas; componentes das soluções, soluto e solventes; as influencias do meio;
para auxiliar na construção do conceito de solubilidade.
Para demonstrar a diferença dos compostos iônicos e moleculares e sua interação com
a água quando misturados juntos, foi realizada uma aula prática demonstrativa com água, sal e
água com gás e a montagem dos compostos: água, cloreto de sódio e dióxido de carbono com
os balões de festa.
No terceiro encontro a aula teórica sobre polaridade e a importância para as
substancias no meio ambiente foi realizada no auditório da escola, com o uso do software
prezi, apresentado a seguir na figura 2 e 3.
Os alunos puderam colocar em pratica o que aprenderam no quarto encontro. Com
uma escolha previa os balões serigrafados foram disponibilizados para os alunos, para que
eles desenvolvessem a montagem das moléculas. No próximo momento eles realizaram uma
avaliação escrita com os conceitos trabalhados, para observar quais conceitos foram
absorvidos com mais facilidade e quais precisariam ser trabalhados novamente.
Figura 2 – Aula teórica com o uso do software prezi.
Fonte: o autor, 2013.
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Figura 3 – Momento de explicação da aula sobre a importância da polaridade.
Fonte: o autor, 2013.
Resultados
Apresentar aos alunos diferentes formas de ensinar é demonstrar que a química
também esta presente de diversas formas no meio em que eles estão inseridos.
Os processos alternativos visam facilitar o aprendizado do aluno, como exemplo a
construção de modelos moleculares com materiais de baixo custo os quais possibilitam a
visualização do microscópico. Uma proposta de modelo molecular artesanal com a fibra de
uma palmeira, o qual é de baixo custo e fácil acesso, foi relatada com sucesso no artigo de
Carneiro (2011).
Dinâmicas em grupo também são consideradas metodologias alternativas, pois
incentivam a interrelação dos alunos e aguçam a criatividade dos grupos no desenvolvimento
dos trabalhos. Utilizando balões de látex, bolas de isopor e dinâmicas, Forte (2008) empregou
recursos pedagógicos de forma eficiente, sendo comprovado com os depoimentos dos alunos
descritos no artigo.
Observou-se que ao trazer para o macroscópico o que eles apenas imaginam facilitou a
aprendizagem de forma significativa. De acordo com as figuras 4 e 5, é possível ver que os
grupos de alunos se esforçaram para montar as moléculas. De forma lúdica e divertida houve
a assimilação de conceitos teóricos, e assimilação dos mesmos com situações vividas por eles.
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Figura 4 – Molécula do ácido cianídrico (HCN) montada pelos alunos
Fonte: o autor, 2013.
A maior dificuldade encontrada a principio foi demonstrar aos alunos a ligação de
conceitos teóricos com situações vividas por eles no dia a dia. Infelizmente o nível de
abstração de muitos conteúdos a exemplo da geometria molecular dificulta o aprendizado,
pois o grau de imaginação do aluno precisa estar apurado.
Figura 5 – Equipe de alunos que realizaram a montagem da molécula do dióxido de enxofre
Fonte: o autor, 2013.
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Muitos autores destacam o uso de jogos e atividades lúdicas como alternativa
pedagógica eficiente. Segundo Forte (2006), o professor é responsável em lançar mão de
instrumentos alternativos para alcançar seus alunos de forma significativa. Foi o que ocorreu
com o desenvolvimento das aulas teóricas e praticas, pois conseguiu-se alcançar o aluno de
forma significativa, e aprimorar juntamente com ele saberes prévios que não estavam
interligados.
Aprendizagem significativa é trazer para o educando novas informações, levando em
conta seus saberes anteriores e envolver o aluno de tal forma que este consiga correlacionar e
assimilar novos conceitos com os velhos (GUIMARÃES, 2009). Ao associar que muitas
misturas realizadas em casa, como sal, água e açúcar, dependem da solubilidade dos
compostos e consequentemente da geometria molecular pode-se considerar um grande
resultado.
Os depoimentos dos alunos foram inspiradores, pois muitos se surpreenderam com a
nova metodologia e a facilidade com que acabaram aprendendo novos conceitos. O que
refletiu na analise da avaliação escrita, pois o desempenho foi bom. Cerca de 70% da turma
apresentou ótima resolução nos exercícios propostos, apresentando uma dificuldade menor
que a esperada.
REFERENCIAS
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KISHIMOTO, T. M. Jogo, brinquedo, brincadeira e a educação. Cortez, São Paulo, 1996.
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PARANÁ, Secretaria de Educação do Estado do Paraná. Diretrizes Curriculares da Educação Básica. Paraná: SEED, 2008.
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SCHNETZLER, Roseli. Apontamentos Sobre a História do Ensino de Química no Brasil. IN: SANTOS, Wildson; MALDANER, Otavio. Ensino de Química em Foco. Ijuí: Unijul, 2008
SOARES, Marlon. Jogos para o ensino de Química: teoria, métodos e aplicações. Guarapari ES: Libris, 2008.
