A QUÍMICA COMPUTACIONAL COMO FERRAMENTA FACILITADORA NO ENSINO DE LIGAÇÕES QUÍMICAS E SOLUBILIDADE

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Ensino de Química

Autores

Santos, K.L.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Santos, C.B.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Lobato, C.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Silva, L.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Silva, R.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ (UFPA)) ; Cruz, J.V. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Braga, E.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Oliveira, H.M. (SECRETARIA ESTADUAL DE EDUCAÇÃO/AMAPÁ) ; Chaves, R.S.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Rocha Júnior, E.S. (SECRETARIA ESTADUAL DE EDUCAÇÃO/AMAPÁ)

Resumo

Esta pesquisa propõe estudar ligações e propriedades de moléculas orgânicas, bem como, a influência da Química Computacional, como ferramenta metodológica na aprendizagem de alunos. Foi utilizado questionários com perguntas abertas e semiabertos em três momentos: no primeiro aplicou-se ao Grupo de Controle (GC) e ao Grupo Experimental (GE); no segundo, foi ministrado aula sobre ligações e propriedades de moléculas orgânicas utilizando programa PHET SIMULATIONS; no terceiro momento, reaplicou-se o questionário de outra forma na mesma natureza. Nos resultados, nota-se um aumento expressivo de acertos dos alunos do GE em relação do GC, mostrando que o uso da Química Computacional como ferramenta metodológica melhora o entendimento e a aprendizado dos alunos.

Palavras chaves

Química Computacional; Ensino de Química; Programas de Química

Introdução

As transformações advindas das ciências promovem a fragmentação do conhecimento, dificultando a aprendizagem. A escola reorganizar o conhecimento fragmentado conforme as necessidades do aluno (SILVA et al, 2014). O conhecimento da química é baseado em três dimensões: a macroscópica, a submicroscópica e a representacional. As simulações relacionam os fenômenos macroscópicos e submicroscópicos e estimulam o sujeito a criar representações mentais desses fenômenos (GIORDAN, 2008). Modelagem molecular, segundo a IUPAC, é a investigação das estruturas e das propriedades moleculares pelo uso de Química Computacional e técnicas de visualização gráfica, visando fornecer uma representação tridimensional, sob um dado conjunto de circunstâncias. (SANTANA, 2002). Nos últimos anos houve grande produção de programas educacionais em várias áreas da química (NETO, 2008). Programas como o PhET Interactive Simulations (Physics Education Technology) que utiliza simulações e desenho de estruturas químicas em três dimensões e outras aplicações (RAUPP, 2008), que podem auxiliar e facilitar a compreensão do aluno frente a determinados conteúdos de química. Neste sentido, esta pesquisa propõe estudar ligações e propriedades de moléculas orgânicas, bem como, a influência da modelagem computacional como ferramenta metodológica na aprendizagem dos discentes. Este estudo é relevante, pois a utilização da modelagem computacional em situações estruturadas de ensino propicia a reorganização e construção de conceitos em química, conforme registra Fleming, Hart e Savage (2000 apud RAUPP, 2008) “descobrimos que estudantes podem se beneficiar de representações computacionais tridimensionais de eventos químicos”.

Material e métodos

A pesquisa foi realizada com duas turmas do 3ª ano do ensino médio instituição de ensino público localizada na zona sul da cidade de Macapá/AP, perfazendo um universo amostral de 76 alunos, sendo divididos em GC (36 alunos) e GE (40 alunos). Utilizou-se o questionário, com 3 perguntas fechadas e 1 pergunta aberta, sendo: 1. Qual ligação química (Interação Interatômica) é caracterizada pelo compartilhamento de elétrons? 2. Qual dos compostos abaixo é solúvel em água? 3. Quando uma pessoa inala benzeno, seu organismo dispara um mecanismo de defesa que o transforma no Catecol, uma substância hidrossolúvel. 4. Um aprendiz de mecânico depois de lubrificar um automóvel, sua mão ficou coberta de graxa, você notou que ele estava querendo remover a graxa o mais rápido possível, logo você como conhecedor das propriedades das moléculas orgânicas, recomenda ele usar. A primeira se referia ao conteúdo de ligações químicas, a segunda sobre solubilidade de compostos orgânicos, a terceira sobre a solubilidade do catecol no organismo e última apresentava uma situação problema do cotidiano. A pesquisa teve três momentos: no primeiro, foi aplicado o pré-questionário para ambos os grupos, com o intuito de averiguar os conhecimentos prévios dos mesmos sobre os conteúdos de ligações químicas e outras propriedades de moléculas orgânicas; no segundo momento, ministrou-se aula sobre a temática de Química Orgânica, mais especificamente Ligações Químicas e Solubilidade para ambos os grupos, contudo no GE foi inserida uma variável, foi utilizado o Programa PhET Simulations. No terceiro momento aplicou-se o pós-questionário, com abordagem diferente, mas com o mesmo sentido e temática que o pré-questionário, com o intuito de analisar a influência da variável programa no ensino.

Resultado e discussão

Da aplicação do pré-questionário e pós questionário no primeiro e terceiro momento da pesquisa coletaram-se as seguintes informações, estão relacionadas em função do acerto do GC e GE, conforme a figura 1. Na primeira questão se nota que GC e GE melhoram após a intervenção, contudo o GE se destacou diante do GC, sendo a resposta certa a ligação covalente. Na segunda questão, dentre as alternativas metano, etano, octano, metanol e benzeno, a resposta exata é o metanol, devido à hidroxila presente na sua molécula, responsável pela sua alta solubilidade em substâncias polares, diferentemente das demais alternativas, substâncias apolares, formadas de hidrocarbonetos. A terceira proposição era sobre a solubilidade do Catecol, que decorre à presença das hidroxilas em sua molécula, tornando assim a molécula de apolar para polar, ajudando assim na solubilidade do composto, evitando assim a intoxicação do organismo pelo benzeno (FIGURA 2). A quarta é em relação ao conhecimento do cotidiano, dentre as respostas (água, metanol, vinagre, gasolina e etanol), nota-se que há uma disparidade muito grande em relação aos dados no pré e pós teste, e o GC e GE, a alternativa correta é a gasolina, pois a graxa é um hidrocarboneto de elevada massa molecular, porém apolar, assim como a gasolina (octano), onde semelhante dissolve semelhante. Nos resultados obtidos nos questionários aplicados no GC e GE, foi observado que a quantidade de acertos do GE foi maior do que o GC, após a intervenção, por vezes, o aumento foi bastante significativo, comprovando que os usos de programas de química são eficientes para o processo de ensino e aprendizagem na área da Química, melhorando assim o entendimento do discente em relação ao conteúdo ministrado.

Conclusões

Comparando os conhecimentos prévios do aluno em relação aos conteúdos questionados e após a intervenção entre o GC e GC, é notório que o uso dos programas computacionais na aula ministrada no GE melhorou significativamente as respostas dos alunos, se destacando em relação ao GC, conforme apresentado no Figura 1. Assim, o uso da Química Computacional, por meio de programas de química, como ferramenta metodológica mostra uma influência significativa na melhora do entendimento e, consequentemente, no aprendizado dos alunos.

Agradecimentos

Referências

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