DESENVOLVIMENTO DE UM OBJETO DE APRENDIZAGEM PARA O ENSINO DE CINÉTICA QUÍMICA

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Ensino de Química

Autores

Lima, J.B. (UFMA) ; Schreiber, G.R. (UNINTER) ; Costa, H.R. (UFMA) ; Marques, P.R.B.O. (UFMA) ; Marques, C.V.V.C.O. (UFMA) ; Lima, Y.M.M. (UFMA)

Resumo

Neste trabalho, desenvolveu-se um Objeto de Aprendizagem (OA) como proposta de uma ferramenta didática para o ensino de Cinética Química. O OA simula cinéticas de reações irreversíveis de 1ª, 2ª e n ordens e calcula a constante de velocidade por meio de dados experimentais. A escolha desse conteúdo decorre do fato de que muitos alunos não têm compreendido os conceitos matemáticos envolvidos nas leis de velocidades e o comportamento gráfico da reação. O OA foi previamente aplicado com alunos de Licenciatura em Química da UFMA apenas no intuito de verificar e corrigir os conceitos ali implícitos, tendo como objetivo futuro uma investigação da produção de significados dos conceitos referente ao tema em questão a partir do uso do OA e uma expansão com os alunos do ensino médio.

Palavras chaves

Objetos de aprendizagem; Ensino de química; Cinética química

Introdução

Diante dos grandes avanços tecnológicos dos tempos modernos, relacionados às mudanças e transformações de diferentes segmentos, que alteram de forma significativa a maneira da sociedade de viver e conviver, surge um novo paradigma na educação, o uso das Novas Tecnologias de Informação e Comunicação (NTIC) nos processos de ensino e aprendizagem (FROSI, F. O. et al; 2010). Nesse contexto, a utilização de computadores, em especial os Objetos de Aprendizagem (OA), como ferramentas mediadoras para o ensino podem se tornar bastante apropriados levando-se em consideração uma interface interativa entre o aluno e a máquina por meio da orientação do professor. Os Objetos de Aprendizagem (OA) vêm ganhando destaque na área da educação por se tratar de ferramentas reutilizáveis que dão suporte ao ensino (BRASIL; 2007). Como recurso digital, os OA frequentemente estão associados a ferramentas computacionais, que permitem ao aluno produzir conhecimento de forma interativa (GIORDAN, M.; 2008). Aliado ao conteúdo de Química, essa interatividade que os Objetos de Aprendizagem proporcionam servem como elemento motivador e facilitador para a construção de competências e habilidades, principalmente tratando-se de temas que exigem um certo grau de abstração como a cinética de reações química e facilmente podem ser relacionadas com fenômenos do nosso cotidiano. A Cinética Química é um ramo da físico-química que estuda a velocidade das reações, o mecanismo e os fatores que nelas influenciam. O estudo da Cinética Química exige do aluno um conhecimento interdisciplinar com a matemática no que diz respeito a interpretação de tabelas, construção de gráficos e resoluções de equações. Por esse motivo, diversos estudantes sentem-se inseguros e com dificuldades na interpretação e análise dos processos reacionais. Diante destas questões, o presente trabalho objetivou o desenvolvimento de um OA em plataforma Java sobre o estudo do referido conteúdo visando facilitar a percepção e a compreensão dos processos reacionais. O uso deste OA em sala de aula pode permitir a interatividade entre os alunos e que estes interpretem e relacionem os dados do contexto científico com o contexto cotidiano, sendo o auxílio do professor indispensável para a construção de um conhecimento investigativo. Estas ações poderão se estender para níveis de ensino mais básicos, como o ensino médio, por meios de parcerias entre as escolas e as universidades como já ocorre no Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID).

Material e métodos

O Objeto de Aprendizagem (OA) foi elaborado em ambiente Windows utilizando recursos da plataforma Java e permite a realização de simulações cinéticas de reações irreversíveis envolvendo um ou dois reagentes. A página principal do OA contém uma caixa de combinação com várias opções a serem exploradas pelo usuário podendo ser selecionadas e estudadas cinéticas de 1ª ordem, 2ª ordem e ordem “n” qualquer, determinar a velocidade média, a velocidade instantânea, a ordem da reação com relação a um reagente específico e a constante de velocidade para reações de 1ª e 2ª ordem a partir de dados experimentais. O OA disponibiliza também de um texto com uma fundamentação teórica relacionado ao assunto e exercícios de fixação para auxiliar na aprendizagem através de um botão de ajuda. A lógica de programação foi inserida nas linhas de código, possibilitando uma interação entre as funções e os cálculos, a fim de se obter um bom resultado e gerar o gráfico de acordo com os dados inseridos (Figuras 1 e 2). O Objeto de Aprendizagem (OA) foi aplicado em uma turma da disciplina de introdução ao estudo da química, na Universidade Federal do Maranhão - UFMA, apenas com o intuito de visualizar previamente a aceitação dessa ferramenta digital de ensino como mediadora da aprendizagem e melhorar a interface interativa desta. O feedback dos alunos permitiu realizar alguns ajustes no designer do OA proporcionando assim um melhor visual gráfico como mostrado nas Figuras 1 e 2. Deste modo, sendo o Objeto de Aprendizagem envolvido por algumas áreas do conhecimento, tais como: Química, Matemática, Informática na Educação, Projeto de Interface, dentre outros, servirá de apoio às aulas de Cinética Química na Universidade e podendo, também, subsidiar às aulas de Físico-Química do ensino médio no que tange a este conteúdo.

Resultado e discussão

O Objeto de Aprendizagem (OA) foi desenvolvido com o intuito de explorar dinamicamente os conceitos da cinética de reações químicas, pois muitos alunos possuem dificuldades de compreensão sobre temas que envolvem níveis de abstração matemático. Explorar as variáveis numéricas relacionadas à concentração dos reagentes, visualizando seu desaparecimento e formação dos produtos graficamente o que permitirá aos alunos entender de modo interativo o efeito da velocidade da reação frente a concentração dos reagentes. Além disso, o OA apresenta a possibilidade de simulação de reações irreversíveis de 1ª, 2ª e n ordens, calcular a velocidade média da reação para um dado intervalo de tempo, calcular a velocidade instantânea e a ordem da reação para um reagente específico sendo possível também determinar e compreender a importância da constante de velocidade em diferentes situações a partir de dados experimentais. A Cinética das reações abordadas no contexto formal de ensino, envolvendo explicações em nível molecular, e àquelas que são visualizadas no dia-a-dia pelos alunos, podem ser facilmente relacionadas a partir do uso do Objeto de Aprendizagem aqui proposto, por isso, frisa-se a relevância da participação ativa do professor nesse processo. Deste modo, nos remete a não pensar as atividades de ensino com uso de OA de modo isolado, pois é mais adequado falar que os alunos com ajuda do OA e o auxílio do professor conseguiram resolver um problema em questão do que apontar o mérito somente para o aluno ou o OA isoladamente (WERTSCH, J. V.; 1991; WERTSCH, J. V. et al; 1998). O Objeto de Aprendizagem (OA) foi previamente aplicado com alunos do curso de Licenciatura em Química da Universidade Federal do Maranhão UFMA na disciplina de introdução ao estudo da química, apenas no intuito de verificar e corrigir os conceitos ali implícitos e observar previamente o comportamento dos alunos na busca de entenderem os conceitos referentes à Cinética Química. Durante as aulas, com a turma dividida em dois grupos, foi proposto que um desses grupos usassem o OA e o outro não, onde percebeu-se que os estudantes que usaram o OA possivelmente assimilaram mais os conteúdos de cinética, pois interagiam e questionavam mais que aqueles que não usaram a ferramenta, além disso, relataram se sentir mais motivados. É importante salientar que essa breve atividade não foi capaz e nem tinha o intuito de investigar o modo como os conceitos estavam sendo significados pelos alunos, tendo em vista que necessitaria de uma abordagem mais ampla com atividades problematizadoras. No entanto, a prévia aplicação permitiu identificar um maior envolvimento dos alunos na discussão do tema a medida que eles podiam manipular e alterar os valores no OA. A partir dessas observações preliminares, objetiva-se futuramente o estudo da produção de significados dos conceitos de Cinética Química por meio do uso do OA desenvolvido. Ademais, pretende-se estender este estudo para níveis de ensino mais básico, ou seja, com os alunos do ensino médio na disciplina de Físico-Química no intuito de investigar e até mesmo relacionar a produção de significado dos conceitos destes alunos com os de ensino superior.

Simulação de uma cinética de 2ª ordem com dois reagentes e um produto


Cálculo da constante de velocidade a partir de dados experimentais

Conclusões

O software desenvolvido é de fácil utilização, rápido e exige pouca memória, podendo ser processado em microcomputadores ou notebook com o sistema operacional Windows, realiza simulações cinéticas, calcula a velocidade média, a velocidade instantânea, a ordem da reação com relação a um reagente específico e determina a constante de velocidade de reações de 1ª e 2ª ordem a partir de dados experimentais, podendo ser utilizado tanto em pesquisas quanto em ensino. O desenvolvimento dessa ferramenta pretende facilitar o processo de ensino e aprendizagem, apresentando um meio de uso da tecnologia para promover um maior interesse dos alunos pelos conteúdos de química abordados. Cumpre salientar que a aplicação de um Objeto de Aprendizagem (OA) em sala de aula envolve variáveis que ainda não foram contempladas no presente estudo, como, por exemplo, a tomada de decisões, naquele contexto de ensino, dos professores e estudantes diante das atividades propostas. As atividades inicialmente sugeridas devem ser consideradas como uma primeira tentativa de utilização do OA que pode proporcionar ao aluno um raciocínio lógico desejado, uma melhor compreensão de conceitos cinéticos e a interdisciplinaridade com a matemática no entendimento de gráficos, tabelas e resoluções de equações.

Agradecimentos

Referências

BRASIL. Ministério da Educação e Cultura. Objetos de Aprendizagem: uma proposta de recurso pedagógico, 2007.
FROSI, F. O.; SCHLEMMER, E. ; SCHLEMMER, E. Jogos Digitais no Contexto Escolar: desafios e possibilidades para a Prática Docente. In: IX Simpósio Brasileiro de Jogos e Entretenimento Digital, 2010, Florianópolis, SC. SBGames 2011 - Computing Track, 2010. v. 1. p. 115-122.
GIORDAN, M. Computadores e linguagens nas aulas de ciências. Ijuí: Unijuí, 2008.
WERTSCH, J. V. Voices of the mind: a sociocultural approach to mediated action. Cambridge: Harvard University Press, 1991.
WERTSCH, J. V., DEL RIO, P. & ALVAREZ, A. Estudos socioculturais da mente. Porto Alegre: Artmed, 1998.