ÁREA: Ensino de Química

TÍTULO: O USO DE FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS NO ENSINO DE QUÍMICA: ESTUDO DE ISOMERIA GEOMÉTRICA NO ENSINO MÉDIO.

AUTORES: Rodrigues, M.R.M. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO – CAMPUS ZÉ DOCA) ; Almeida, R.S. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO – CAMPUS ZÉ DOCA) ; Silva, E.P. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO – CAMPUS ZÉ DOCA) ; Chaves, D.C. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO – CAMPUS ZÉ DOCA)

RESUMO: O grande desenvolvimento da área da química deveu-se em grande parte ao avanço dos recursos computacionais em termos de hardware (componentes eletrônicos) e software (programas de modelagem molecular). O uso de programas permite a representação, visualização, manipulação e determinação de parâmetros geométricos e eletrônicos de uma molécula isolada. O presente trabalho foi aplicado a alunos do ensino médio, explorando os benefícios que a visualização e a manipulação de átomos virtualmente pode oferecer, de forma didática para uma melhor compreensão dos conteúdos programáticos de sala de aula, visando um melhor entendimento do comportamento e disposição espacial de uma determinada molécula. Assim, podemos afirmar que o uso destes softwares deve ser incentivado em salas de aula.

PALAVRAS CHAVES: Isomeria; Representações; Química

INTRODUÇÃO: Melhorar a compreensão dos alunos de conceitos de Química tem sido um dos principais objetivos dos pesquisadores em Ensino de Química (bem como de Ciências em geral) durante as últimas décadas. Um dos recursos que vem sendo utilizado desde a década de 60 como instrumento para a aprendizagem é o computador, como se pode observar nos pioneiros trabalhos de Atkinson (1968), Suppes; Morningstar (1968). A partir de então, o progresso no desenvolvimento de softwares e hardwares aliado a uma redução constante de custo dos materiais informáticos, torna a química computacional uma das áreas mais promissoras deste novo século. O presente trabalho é destinado a uma investigação do aprendizado de conceitos científicos com o auxílio de recursos das tecnologias de informação e comunicação (TICs) os quais tem sido destaque nos últimos anos. Em especial, dentro do aprendizado de conceitos químicos. Para nossa pesquisa escolhemos a Isomeria Geométrica como objeto a ser estudado, devido à grande dificuldade de dominação que alguns alunos apresentam, principalmente devido à capacidade de reproduzir tridimensionalmente as moléculas. Os atuais softwares de representação molecular são capazes de formar imagens tridimensionais em que é possível se perceber claramente a diferença entre estes tipos de isômeros. Adicionalmente, muito destes softwares estão disponíveis livremente para estudantes de ensino médio e superior. O objetivo deste trabalho é investigar como ocorre a evolução da capacidade representacional de estudantes de química de nível médio após o uso de um software de construção de modelos moleculares.

MATERIAL E MÉTODOS: Com o objetivo de investigar como o uso de softwares de química impacta na compreensão dos diferentes níveis de representação químicos e representações bi- e tridimensionais, previamente discutidos, foi realizado um experimento com dez estudantes do Ensino Médio de uma escola estadual da cidade de Bom Jardim, Maranhão, Brasil. A pesquisa foi desenvolvida em diferentes etapas. Na primeira etapa um pré-teste de resolução de problemas foi realizado antes de qualquer contato com as ferramentas. O teste é composto por duas questões sobre isomeria geométrica, onde os estudantes tiveram de representar em três dimensões as formas cis/trans dos seguintes compostos: cis-2-buteno e trans-2-buteno; cis-1,2-dibromociclopropano e trans-1,2-dibromociclopropano. Os estudantes dispuseram dos seguintes materiais relacionados para desenhar as estruturas: folhas de desenho, régua, lápis e borrachas, canetas esferográficas, conjunto de lápis de cor com 12 cores. Na segunda etapa as aulas, propriamente ditas, foram aplicadas. Os estudantes foram instruídos em como utilizar a ferramenta Chemsketch e, posteriormente, utilizaram-na para desenhar isômeros. Durante esta etapa, é necessário que os estudantes manipulem livremente a ferramenta de construção de modelos, pois é nesta etapa que acreditamos que ocorre a internalização de lógicas inerentes às representações computacionais. Durante a aula inicial: começamos a primeira aula explanando as ferramentas do software escolhido a ser utilizado durantes os experimentos, ou seja, ACD/ChemSketch da ACDLabs. Na terceira etapa, sem o uso do software, aplicamos um segundo teste onde, com os mesmos materiais os alunos representaram através de desenhos alguns pares de isômeros.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: É indiscutível a diferença entre as representações antes e depois das aulas utilizando o software. Diante das atividades propostas, 07 (sete) alunos conseguiram a partir do conteúdo programado, desenvolver as suas habilidades na construção e compreensão de comportamentos moleculares. Não podemos deixar de notar que a curiosidade transforma a idéia de que uma simples aula de Isomeria se transformasse numa mina de descoberta e fascinação pela Química. Analisando os alunos (BV, JP, AC), ocorreu uma evolução moderada apresentando algumas características nos seus desenhos, tais como: a)A representação de átomos para frente ou para fora do plano não é explícita e nem sempre utilizada adequadamente. b)As ligações são retas não tão bem desenhadas e os átomos nem sempre são circulares. Há átomos que não foram desenhados. c)Desenho apresenta uma perspectiva tridimensional insuficiente. Um segundo grupo apresentou uma boa evolução (RP, DV, RG, CE, FL, MS, LS), conseguindo apresentar características como: a)Diferença de tamanho entre heteroátomos e hidrogênios é suficiente, mas não há diferença entre os heteroátomos e o carbono. b)Utilizam cores para diferenciar os átomos. c)A representação de átomos para frente ou para fora do plano é tênue. O conceito de Isomeria (Geométrica) é fortemente vinculado, na realidade – dependente – da capacidade do estudante de representar internamente estruturas moleculares tridimensionais. Se o estudante é incapaz de, utilizando representações à sua disposição (como no caso do pré-teste), visualizar internamente as diferenças entre as duas estruturas, lhe é impossível aplicar o conceito de isomeria àquela situação problema específica.

CONCLUSÕES: A atividade revelou-se satisfatória para promover uma evolução representacional que permitiu os estudantes progredir na aplicação do conceito de isomeria a uma classe de situações que antes não era possível. Acreditamos que o uso combinado do software de construção de modelos moleculares em 2D e 3D, bem como as atividades, possibilitou que estas representações desempenhassem este duplo papel. De fato, ajudaram os estudantes a resolver problemas de isomeria que não conseguiam resolver sem ajuda delas. Assim, recomendamos fortemente o uso destes softwares em salas de aula de Química.

AGRADECIMENTOS: Instituto Federal do Maranhão - Campus Zé Doca

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Acd/Chemsketch Freeware (2006). Version 10.00, Advanced Chemistry evelopment, Inc., Toronto, On, Canada. www.Acdlabs.Com.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6023 : Informação e documentação: Referências: Elaboração. Rio de Janeiro, 2002a.

ROQUE,N.D; SILVA, J,L.(2008). A linguagem química e o ensino da Química Orgânica. Química Nova, 31(4), 921-923.

SILVA, A; RIBEIRO, N. (2008). Modelagem molecular de compostos orgânicos. III Congresso de Pesquisa e Inovação da Rede Norte Nordeste de Educação Tecnológica. Fortaleza.

SUPPES, P.; MORNINGSTAR, M. Computerassisted instruction. Science, Washington, DC, v. 166, p. 343-350, 1968.