ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Ensino de Química
Autores
Wanzeler, H.P. (IFPA) ; Corrêa, S.M.V. (IFPA) ; Monteiro, M.W. (IFPA)
Resumo
O trabalho propõe uma metodologia associada ao tradicional ensino das estruturas moleculares em 2D no quadro-negro, a utilização do software Avogadro na construção de modelos estruturais moleculares em 3D na Química. O uso do software Avogadro abrange o ensino e a pesquisa (química computacional, modelagem molecular) e áreas afins. Aplicada ao ensino, objetiva facilitar a visualização, concepção e compreensão dos alunos à cerca dos modelos estruturais moleculares abstratos, despertando o interesse à aprendizagem da ciência. Participaram 21 alunos do 1º ano do ensino médio da rede pública de ensino de Belém-PA, avaliados por um teste, nos quesitos número de acertos de questões, e participação em sala de aula.
Palavras chaves
Software Avogadro; Modelos 3D; Metodologia de ensino
Introdução
O aluno, em seu primeiro contato com a Ciência Química geralmente é introduzido ao mundo atômico. Um mundo abstrato que segundo Canelas (2015) procura explicar as propriedades das substâncias através de tipos, quantidades e interações entre pequenas partículas chamadas de átomos. Tais partículas atômicas que não podem ser vistas a “olho nu” e tão pouco com o auxílio de microscópio, fator relevante na sua compreensão, não são concebidas facilmente pelos estudantes. Para Gabel (1999) a Química parece ser muito complexa para o aluno iniciante, porque existem muitas concepções que podem ser observadas a nível macroscópico, mas somente podem ser explicadas a um nível particular. Na mente dos estudantes, não há conexão entre o nível macroscópico, particular e simbólico. Uma possível causa dessa dificuldade de compreensão deve-se ao senso comum, ao qual os acostuma a identificar ou entender aquilo que é perceptível aos seus sentidos. Conforme observam Driver, Guesne e Tiberghien (apud ROMANELLI, 1996, p. 28), um dos aspectos das ideias dos alunos que tem grandes implicações na aprendizagem de conceitos científicos é a de que o ato de perceber domina o ato de pensar. Na tentativa de tornar esse nível particular palpável e/ou visível, docentes recorrem as mais diversas metodologias de ensino para incutir nos alunos a visão de modelo atômico e interações atômicas, a citar: uso de imagens dos livros didáticos, desenhos no quadro-negro, softwares educativos, entre outros. A proposta metodológica deste trabalho, como caminho de facilitação para o aprendizado de tais modelos abstratos, é a utilização de um software free de visualização, criação e interação de modelos moleculares em três dimensões (3D) chamado Avogadro, em conjunto ao modo tradicional 2D de ensino.
Material e métodos
O tema central da atividade metodológica foi: Geometria molecular. Contou com a utilização de um projetor de imagens, um computador (com o software Avogadro instalado) e do quadro-negro. A aula ministrada a 21 alunos da 1ª série do Ensino Médio Integrado do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, iniciou-se com os seguintes questionamentos: De que a matéria que nos rodeia é constituída? E quando os átomos unem-se, qual é o “formato” das moléculas produzidas pelos mesmos? Visando facilitação no ensino foi escolhido o ar atmosférico (modelo ideal) como objeto de estudo. Antes de iniciar a simulação no software, solicitou-se aos alunos que imaginassem como seriam os formatos das moléculas no ar atmosférico ao seu redor. Uma simulação com poucas moléculas encontradas no ar foi feita no software Avogadro e apresentada aos alunos. As moléculas apresentadas foram dos gases oxigênio, carbônico, nitrogênio, hélio, metano, amônia e vapor da água. Seguido da explicação do principal motivo por essas configurações: A teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência. Cada geometria molecular dos compostos supracitados foi demonstrada na sua versão em 2D no quadro-negro e em 3D pelo Avogadro, partindo-se dos átomos monoatômicos, prosseguindo para a geometria linear, angular, trigonal planar, tetraédrica e finalizando com a piramidal. Os modelos 2D foram construídos e comparados um a um ao seu respectivo em 3D, sendo suas principais características espaciais discutidas nas duas versões apresentadas. A aula encerrou-se com a aplicação de um teste avaliativo.
Resultado e discussão
Na dinâmica: “imaginem como seriam as moléculas do ar atmosférico em sua
volta”, pôde-se perceber uma expressão de interrogação nos rostos dos
alunos. Então, no software Avogadro, foi realizada uma simulação (figura 1A)
e em seguida os alunos foram questionados se o que eles viam na projeção era
o imaginado. E a resposta, unanime, foi não. E observando novamente seus
rostos pôde-se visualizar um semblante de surpresa e admiração.
Quanto as formas geométricas que podem ser bem descritas no plano do quadro-
negro (linear, angular, trigonal planar), não houve grande dificuldade de
assimilação pelos discentes. E a utilização do Avogadro nas geometrias
supracitadas serviu como um “reforço” ao aprendizado, fornecendo uma
perspectiva diferente ao modelo habitual. Porém, nas geometrias moleculares
que não são bem definidas no plano do quadro-negro (tetraédrica e
piramidal), o uso do software foi de essencial importância para a
compreensão e visualização das moléculas no espaço, pois o plano do quadro
possui severas limitações para a representações em 3D pelo mesmo ser 2D
(figura 1B e C).
No final da aula um teste com 6 questões objetivas (figura 2A) envolvendo
conceito, reconhecimento e construção das estruturas geométricas moleculares
foi aplicado aos alunos. Os resultados, que podem ser observados no gráfico
(figura 2B), mostram que 42,86% dos alunos acertaram o item conceito, 68,25%
acertaram os itens referentes ao reconhecimento de estrutura e 57,14%
acertaram os itens referentes a construção das estruturas.
Figura 1 A - Simulação, no software, das moléculas do ar. Figura 2 B e C - Modelo tetraédrico no quadro- negro e no software (respectivamente).
Figura 2 A - Teste avaliativo. Figura 2 B - Gráfico de resultados.
Conclusões
Este trabalho, que ainda passa por processos de construção e aperfeiçoamento, analisou apenas aspectos quantitativos e qualitativos referentes a acertos de questões e participação, respectivamente, apresentando resultados modestos. Cumprindo seu principal objetivo de apresentar a viabilidade da utilização de um método distinto de ensino que é a união entre o ensino tradicional e os softwares educativos. Tal união propiciou aos estudantes maiores alternativas à aprendizagem do modelo geométrico molecular, deste modo a metodologia descrita se mostrou viável e promissora para o ensino da Química.
Agradecimentos
Agradeço ao Profº. Milton Nazareno Monteiro Pereira por ceder o espaço para aplicação da metodologia.
Referências
GABEL, D. Improving teaching and learning through chemistry education research: Look to the future. Journal of Chemical Education, v.76, n.4, p.548,1999.
HANWELL, M. D; CURTIS, D. E; LONIE, D. C; VANDERMEERSCH, T; ZUREK, E.; HUTCHISON, G. R. Avogadro: an advanced semantic chemical editor, visualization and analylis platform. Journal of Cheminformatics, 2012.
INTRODUCTION TO CHEMISTRY: Introduction. Produção de Dorian Canelas. Durham, NC: DUKE UNIVERSITY, 2015. 1 mídia.
ROMANELLI, L. I. O papel mediador do professor no processo de aprendizagem do conceito átomo: o professor e o conceito átomo. Revista Química Nova na Escola, n.3, p. 27, 1996.
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