DESENVOLVIMENTO DE APLICATIVO PARA USO DIDÁTICO NO ESTUDO DE LIGAÇÕES QUÍMICAS

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ensino de Química

Autores

Aragão, A.R. (UFMA) ; Ribeiro, A.C.A. (UFMA) ; Moreira, J.M.T. (UFMA) ; Sousa, J.K.C. (UFMA) ; Ferreira, M.S. (UFMA)

Resumo

O Ensino de Química apresenta alguns conteúdos abstratos e de difícil visualização, como as ligações químicas. Neste sentido, a inserção das tecnologias digitais de informação e comunicação são utilizadas como recursos didáticos que facilitam o entendimento desses conteúdos, dentro e fora do ambiente escolar. Assim, este trabalho desenvolveu um aplicativo educacional que permita ao aluno relacionar as propriedades periódicas e a formação de novas moléculas. Para o desenvolvimento do aplicativo foi utilizado o motor gráfico 3D Unity e a linguagem de programação C#, desenvolvendo aplicação generalizadas das ligações possíveis entre átomos, baseada na Teoria de Lewis. Este aplicativo poderá ser utilizado como uma ferramenta didática que desperte o interesse dos alunos pela Química.

Palavras chaves

Ensino de química; Ligações químicas; Aplicativo educacional

Introdução

Vivemos em uma sociedade onde muitas mudanças aconteceram nas últimas décadas, principalmente nas áreas de ciência e tecnologia, o que provocou alterações na nossa forma de viver, conviver e produzir, gerados pela inserção dessas tecnologias em nossa vida diária. Nesta sociedade todos podem ter acesso a diversas fontes de informações, veiculadas através de imagens, sons e vídeos e que, na maioria das vezes são bem mais atrativas do que aquelas que recebemos na escola. Na prática percebemos que, apesar de todo avanço tecnológico ocorrido em outros setores da sociedade, a inserção das tecnologias digitais na educação vem acontecendo em um ritmo bastante lento, enquanto que, na vida cotidiana de uma nova geração de alunos, denominados por Prensky (2001) de nativos digitais, as tecnologias digitais estão presentes em suas vidas cada vez mais cedo, fazendo com que apresentam mais habilidades em lidar com smartphones, iPhones, tablets e notebooks que os seus professores. Diante desse impasse, surge um cotidiano repleto de tensões gerados pelas práticas conservadoras que ainda podemos perceber em muitas escolas, e pela facilidade de acesso a informação proporcionado pelo uso das tecnologias da informação e comunicação (TDIC). Um dos fatores que contribui para este descompasso entre como se ensina e o que se deseja aprender, é o fato da escola não ser mais a principal fonte de informação e conhecimentos, o que não significa dizer que a educação formal ofertada nas escolas perdeu a sua importância, pelo contrário, de acordo com Pozo e Gomes (2006), na atualidade a escola tem como principal função formar futuros cidadãos mais críticos e reflexivos, para que possam dar sentido às informações recebidas através de uma assimilação crítica das mesmas. Com relação ao processo de ensino e aprendizagem de Química, os mesmos autores consideram que, apesar da Química estar muito presente em nossa vida cotidiana, aprender Química não é tão simples, e se torna mais complicado quando tal disciplina é ensinada da forma tradicional, na qual se espera dos alunos que reproduzam os conteúdos com exatidão, tal como o professor os ensinou, visando a simples memorização de fórmulas. Tal forma de abordagem faz com que os alunos apresentem um grande desinteresse pela disciplina, pois os mesmos não conseguem relacionar os conteúdos abordados em sala de aula com as suas experiências de vida. É neste contexto que novas práticas educativas devem emergir no processo de ensino e aprendizagem de Química, através da utilização de recursos didáticos e estratégias metodológicas que possibilitem uma aprendizagem mais significativa para os alunos. Na concepção de alguns autores (Leite, 2015; Moran, 2013), as tecnologias digitais são parte integrante do cotidiano dos alunos e assim apresentam um grande potencial pedagógico que podem contribuir para despertar o interesse, a aprendizagem de conceitos científicos e fomentar a iniciação a pesquisa, caso sejam inseridas adequadamente, de forma contextualizada com os conteúdos e objetivos propostos no planejamento, ou seja, como meios que conduzam o aluno a “aprender a prender” com criatividade e autonomia. Portanto, diversos recursos didáticos digitais podem ser utilizados no processo de ensino e aprendizagem de Química, tais como , o uso de aplicativos, considerados como um conjunto de artefatos digitais, normalmente agrupados em torno de um propósito comum, que no caso de atividades educacionais pode ser uma edição de textos, uma produção multimídia, com sons, imagens e animação, e até uma simulação de situações científicas (BURD, 1999). O uso de recursos digitais, também se justifica pelo fato da Química apresentar alguns conteúdos abstratos e de difícil visualização, tornando necessário que em diversos momentos, os conceitos, modelos e representações chaves para o desenvolvimento cognitivo dos alunos tornem-se mais visuais (Moreno e Heidelman, 2017) e possam representar alguns tipos de fenômenos, como a ocorrência das ligações químicas. Neste trabalho destacaremos o desenvolvimento de um aplicativo educacional gratuito, como uma ferramenta que tem por objetivo auxiliar professores e alunos quanto a visualização de conceitos abstratos e os aspectos microscópicos do processo de ligações químicas iônicas e covalentes, tais como, a formação de novas moléculas a partir da combinação de diferentes átomos que constituem os elementos representativos e de transição externa da tabela periódica. A formação da molécula e a interação eletrônica dos átomos constituintes podem ser vistos sob diversos ângulos, com visualização em três dimensões (3D), assim como, de que forma cada ligação ocorre exatamente.

Material e métodos

O aplicativo aqui desenvolvido tem como foco alunos do Ensino Médio e baseado nos seguintes pressupostos: - Facilidade: um aplicativo, para ter ampla aceitação por estudantes e professores, deve ter interface intuitiva, dinâmica e de fácil acesso. - Interatividade: o aluno poderá escolher pelos elementos constituintes da molécula; - Flexibilidade: o aplicativo deve ser compatível com as principais opções de smartphones ou equipamentos disponíveis em sala; - Visão 3D: o aplicativo permite visualizar a formação das moléculas em um aspecto 3D, a partir da configuração eletrônica de cada elemento; - Custo zero ou reduzido; Para confecção do aplicativo utilizamos o moto gráfico de desenvolvimento de jogos Unity 3D (versão 5.6.0f3). A plataforma foi escolhida tendo em vista sua dinamicidade, gratuidade e comunidade online, que facilitou a solução dos problemas enfrentados. A plataforma possui um ambiente 3D pré-definido, assim como objetos simples, como esferas, que foram utilizadas como as partículas subatômicas, poupando o trabalho da modelagem 3D. O jogo foi programado na linguagem C# 4, uma das compatíveis com o Unity. O fundamental para construção do software foi, como esperado, o conhecimento das propriedades atômicas de cada elemento e entendimento da lógica por trás das ligações químicas. Graças a facilidade do Unity, foi possível converter o aplicativo para outras plataformas, como Android (verões 4.1+) e o Windows (32 e 64 bits). A aplicação conta com 2 espaços interativos, o primeiro contém com a tabela periódica atual bem como uma pequena descrição do elemento selecionado e alguns dados sobre o mesmo. Ao clicar ou segurar o dedo ou o mouse sobre um elemento, um átomo do mesmo será gerado e o usuário será automaticamente levado ao segundo espaço. O segundo espaço interativo é apenas um espaço vazio onde o usuário tem acesso aos átomos gerados pelo mesmo. É nele em que o usuário visualiza a ligação química acontecendo. Ao colocar o mouse ou o dedo sobre um átomo, o usuário terá verá o composto formado pelo átomo e caso ele não esteja ligado, verá apenas o elemento selecionado. O aplicativo conta também com um pequeno menu, onde o usuário pode deletar todos os átomos gerados ou alterar algumas caractéristicas, como velocidade dos elétrons e tamanho do átomo, visando melhor visualização do átomo.

Resultado e discussão

Os resultados descritos a seguir referem-se às características que um aplicativo deve apresentar para ser considerado uma ferramenta com finalidade de auxiliar o processo de ensino e aprendizagem e conferir a este um caráter mais dinâmico, interativo e flexível. Desta forma, para o desenvolvimento do aplicativo descrito neste trabalho, nos baseamos nas características descritas por Moreno e Heidelman (2017) para que um aplicativo possa ser utilizado em sala de aula, ou seja, possa ser considerado um aplicativo educacional. - Usabililidade: deve ter interface intuitiva e de fácil acesso, de tal modo que o aluno possa reconhecer e lembrar de todas as suas funções. - Interatividade: o aluno poderá escolher os elementos constituintes da molécula; - Flexibilidade: o aplicativo está disponível para notebooks, tablets e smartphones, sendo compatível com os sistemas operacionais Windows (32 e 64 bits) e Android (versões 4.1+). - Visão 3D: o aplicativo permite visualizar a formação das moléculas em um aspecto 3D, a partir da configuração eletrônica de cada elemento; - Custo zero: o aplicativo poderá ser utilizado por alunos e professores de escolas públicas, O aplicativo Química 3D foi desenvolvido para alunos e professores do Ensino Médio e tem a finalidade de simular a interação que ocorre entre os átomos pertencentes ao grupo dos elementos representativos da tabela periódica, através de ligações iônicas e covalentes que podem ser visualizadas em 3D, como podemos observar nas figuras 4 e 5.

Conclusões

Este trabalho apresenta possibilidades para a inovação e modernização do ensino de Química através do desenvolvimento de um aplicativo que pode ser utilizado como uma ferramenta didática que permita a construção de conhecimentos a respeito de ligações químicas e de outros conteúdos tais como: estrutura atômica e tabela periódica, de forma mais clara e dinâmica. Com o Químcia 3D os alunos do Ensino Médio poderão reforçar os conteúdos trabalhados em sala de aula através de um ambiente interativo que permite a visualização em 3D, de aspectos microscópicos das interações entre os átomos e o entendimento dos conceitos químicos baseados na Teoria de Lewis. Esperamos ainda, que este trabalho possa contribuir para ampliar as discussões sobre o potencial pedagógico demonstrado pela integração das tecnologias digitais no ensino de química, em destaque ao uso de aplicativos educacionais que possibilitem que os conteúdos de química mais abstratos se tornem mais compreensíveis. Deste modo, julgamos importante desenvolver este aplicativo e compartilhar com professores que tenham interesse em desenvolver práticas pedagógicas com o uso de recursos didáticos que despertem o interesse dos alunos e a aprendizagem de conceitos científicos abordados no ensino de química. Deste modo, consideramos importante estabelecer um feedback com os professores da Educação Básica, para que possam avaliar se o aplicativo apresenta finalidade didática e permite que o aluno construa conhecimentos relacionados aos conteúdos trabalhados em sala de aula, pois é a partir deste feedback que podemos, em trabalhos futuros, agregar mais funções, fazer adequações no layout e melhorar a interface gráfica.

Agradecimentos

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO

Referências

BURD, L. Desenvolvimento de software para atividades educacionais. 1999. 241 f. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
Disponível em: <http://web.media.mit.edu/~leob/tese_total.pdf> Acesso em 18 ago. 2018.
LEITE, B. Tecnologias no ensino de Química: Teoria e prática na formação docente. 1. ed. Recife: Appris, 2015.
MORÁN, J.M. Novas tecnologias e mediação pedagógica. 21. ed. Campinas: Papirus, 2013.
MORENO, E. L.; HEIDELMAN, S. P. Recursos Instrucionais Inovadores para o Ensino de Química. Química Nova na Escola. Vol. 39, N° 1, p. 12-18, Fev, 2017.
POZO, J.I.; CRESPO, M.A.G.; A aprendizagem e o ensino de ciências: do conhecimento cotidiano ao conhecimento científico. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009.
PRENSKY, M. Digital Natives, Digital Immigrants Part 1. Revista On the Horizon, v. 9, n. 5 p.1-6, 2001. Disponível em < http://www.emeraldinsight.com/doi/abs/10.1108/10748120110424816> Acesso em 03 fev. 2018.