DESENVOLVIMENTO DE UM OBJETO DE APRENDIZAGEM PARA O ENSINO DE BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES QUÍMICAS

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ensino de Química

Autores

Lima, J.B. (UFMA) ; Schreiber, L.V. (UERGS) ; Costa, H.R. (UFMA) ; Marques, P.R.B.O. (UFMA) ; Marques, C.V.V.C.O. (UFMA) ; Sousa, J.K.C. (UFMA)

Resumo

Neste trabalho, desenvolveu-se um Objeto de Aprendizagem (OA) como proposta de uma ferramenta didática para o ensino de balanceamento de equações químicas. O ambiente de desenvolvimento procedeu-se no sistema operacional Windows utilizando a plataforma Java. O (OA) é uma calculadora química para o estudo relacionado ao balanceamento de equações químicas sendo possível determinar os coeficientes estequiométricos dos reagentes e produtos e as massas molares das espécies químicas envolvidas. A escolha desse conteúdo decorre do fato de que muitos estudantes apresentam dificuldades em efetuar o balanceamento de equações químicas. O (OA) foi aplicado com estudantes de Química da UFMA tendo como objetivo visualizar a aceitação dessa ferramenta digital de ensino como mediadora da aprendizagem.

Palavras chaves

Objetos de Aprendizagem; ensino de química; balanceamento de equações

Introdução

Atualmente os jovens são classificados como nativos digitais, pois já nasceram imersos em uma cultura impregnada pelos avanços tecnológicos da era digital que se constitui como um ambiente comum sem grandes dificuldades para a sua adaptação (PRENSKY, 2012). Porém, a cultura escolar, na qual esses mesmos jovens estão ou estarão inseridos, não segue o mesmo ritmo frenético de modificações e avanços do mundo digital, então o que fazer diante de tal paradoxo cultural quando queremos que nossos alunos aprendam sobre os conhecimentos científicos em um ambiente que muitas vezes eles não se reconhecem como pertencentes? Provavelmente poderíamos responder a essa pergunta reconhecendo as falhas das políticas pedagógicas e sugerindo uma grande mudança, principalmente em termos curriculares, mas esgotaríamos os limites desse trabalho e apenas chegaríamos em uma complexa e cansativa reflexão. Portanto, um caminho mais salutar seria a inserção de novas metodologias de ensino, com o uso das tecnologias pertencentes à cultura que os nossos jovens estão inseridos, em especial os Objetos de Aprendizagem (OA), que podem favorecer o trabalho docente e garantir um planejamento capaz de quebrar o paradoxo cultural, adequando o ambiente de ensino e aprendizagem para a produção de novos significados, em vez de uma adaptação em culturas do século passado. É nesse contexto que se insere o ensino de Química, que por muitas vezes é visto pelos alunos como complexo e de difícil compreensão, no qual os OA podem auxiliar como ferramentas mediadoras no processo de ensino e aprendizagem e vencer as barreiras impostas. Para um bom planejamento no uso dos OA é importante que na sua produção leve em consideração uma interface interativa, elementos de validação e do próprio desenvolvimento (reusabilidade, acessibilidade, interoperabilidade, durabilidade e adaptabilidade), evitando equívocos quando estes forem manipulados pelos alunos em sala de aula (COSTA et al, 2016). Estes elementos podem favorecer uma melhor produção e negociação de significados dos conceitos de química, principalmente aqueles que possuem grandes relações com o cotidiano dos alunos, como reações químicas que necessitam dos conhecimentos de balanceamento. O balanceamento das equações químicas é visto no primeiro ano do ensino médio nos conteúdos de reações químicas e estequiometria e no segundo ano do ensino médio no conteúdo de eletroquímica nas reações de oxidação e redução e a sua utilização é de grande importância no entendimento da reações químicas e estequiometria da reação. Já nos cursos de química do ensino superior e para qualquer reação química realizada em experimentos ou exercícios dos cursos afins, é indispensável a compreensão do referido conteúdo. O balanceamento das equações químicas pode ser realizado por vários métodos: tentativa, redox e algébrico, o qual pode ser obtido por resoluções de sistemas de equações lineares ou através do cálculo do determinante de matriz. Dos três métodos, o de tentativas, apesar de ser o mais utilizado, é o menos indicado, pois é limitado ao número de espécies químicas envolvidas. O método redox também é limitado às reações que ocorrem variações do número de oxidação de algumas espécies envolvidas na reação e ainda exige do estudante um conhecimento prévio de alguns conceitos químicos e regras estabelecidas para a sua realização. O método algébrico é o mais completo e se consegue através deste o balanceamento de todos os tipos de equações químicas, porém, exige do estudante um conhecimento interdisciplinar com a matemática no que diz respeito a resoluções de sistemas de equações lineares ou o cálculo de determinante de matrizes. Por esse motivo, diversos estudantes sentem-se inseguros e apresentam dificuldades na realização do balanceamento de equações químicas. Diante dessas questões, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um Objeto de Aprendizagem (OA) em plataforma Java sobre o balanceamento de equações químicas visando efetuar e corrigir possíveis erros durante o balanceamento de equações químicas. O uso desse OA em sala de aula pode permitir a interatividade entre os estudantes e o computador no entendimento do processo do balanceamento de uma equação química, sendo o auxílio do professor indispensável para a construção de um conhecimento investigativo. A Universidade pode atuar como parceira na aplicação desse tipo de OA e auxiliar melhor os professores e alunos na inserção de novas metodologias, como já ocorre no Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID) (LIMA, J. B. et al, 2016).

Material e métodos

O Objeto de Aprendizagem (OA) foi elaborado em ambiente Windows utilizando recursos da plataforma Java permitindo o balanceamento de uma equação química envolvendo até oito espécies químicas: átomos, moléculas e íons, sendo quatro reagentes e quatro produtos. A página principal do (OA) contém oito entradas de dados para digitação das espécies químicas reagentes e produtos que quando digitadas, os índices aparecem automaticamente em subscrito, as cargas em sobrescrito e suas massas molares calculadas; após pressionar o botão de comando (seta), o (OA) realiza instantaneamente o balanceamento da equação destacando em vermelho todos os coeficientes da equação devidamente balanceados, a equação completa é mostrada na parte inferior da página principal, figura 1. A lógica de programação foi inserida nas linhas de código possibilitando a interação entre as funções e os cálculos realizados de acordo com os dados inseridos. O Objeto de Aprendizagem contém também de um botão de ajuda “help” localizado na página principal, que quando pressionado disponibiliza um livro em pdf “Como balancear equações químicas”, (Lima, J. B., 2016) contendo uma fundamentação teórica com conceitos e regras explorando todos os métodos de balanceamento de equações químicas e tipos de espécies químicas com exemplos e exercícios de fixação para auxiliar na aprendizagem, figura 2. O OA foi aplicado com estudantes da Universidade Federal do Maranhão (UFMA) nos cursos de Licenciatura e Bacharelado em Química na disciplina de introdução ao estudo da química com o objetivo de verificar previamente a aceitação dessa ferramenta digital de ensino como mediadora da aprendizagem. Deste modo, o Objeto de Aprendizagem que foi desenvolvido envolve algumas áreas do conhecimento, tais como: Química, Matemática, Informática na Educação, dentre outros, e servirá de apoio às aulas no que se refere ao estudo das reações químicas e estequiometria tanto no ensino superior como na educação básica.

Resultado e discussão

O OA foi desenvolvido com o propósito de explorar dinamicamente os conceitos básicos relacionados ao tema reações químicas e estequiometria e especificamente o balanceamento de equações químicas, devido alguns alunos possuírem dificuldades na realização do balanceamento principalmente pelo método algébrico, pois envolve a interdisciplinaridade com a matemática no que diz respeito à resoluções de sistemas de equações lineares ou através do cálculo do determinante de matriz. Além disso, o OA não só auxilia no balanceamento das equações químicas como também calcula as massas molares dos respectivos reagentes e produtos indispensáveis nos cálculos estequiométricos. É importante salientar que para aplicar o OA em sala de aula sugere-se uma participação ativa do professor com inserção de situações problemas investigativos que envolvam o contexto cultural dos alunos, sendo assim, um bom planejamento é indispensável para o desenvolvimento reflexivo e crítico dos alunos no processo de ensino-aprendizagem (COSTA et al, 2016). O OA foi aplicado com alunos da Universidade Federal do Maranhão (UFMA) nos cursos de Licenciatura e Bacharelado em Química na disciplina de introdução ao estudo da química, com a intenção de observar a aceitação dessa ferramenta e um possível comportamento desses alunos no entendimento dos conceitos referentes ao tema reações químicas e estequiometria e especificamente o de balanceamento de equações químicas. Durante a aula, a turma foi dividida em dois grupos, sendo que um deles usou o Objeto de Aprendizagem e o outro não. Observou-se que os estudantes que usaram o OA provavelmente assimilaram mais os conteúdos relacionados ao balanceamento de equações químicas, pois interagiam e questionavam mais do que aqueles que não usaram o aplicativo, além disso, compararam os cálculos efetuados manualmente e pelo OA, relataram também se sentir mais motivados. É importante deixar claro que esse estudo não foi capaz e nem tinha o objetivo 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 aplicação permitiu identificar um maior envolvimento dos alunos na discussão do tema a medida que eles podiam modificar no Objeto de Aprendizagem os tipos de reações e as diferentes espécies químicas. A partir dessas observações preliminares, pretende-se realizar futuramente o estudo da produção de significados dos métodos e conceitos utilizados no balanceamento de equações químicas por meio do uso do OA desenvolvido. Portanto, pretende-se ampliar este estudo com estudantes do ensino médio e posteriormente relacionar esse estudo com os estudantes do ensino superior.

Página principal do Objeto de Aprendizagem mostrando os botões de comando, entradas de dados e o resultado obtido.


Texto contendo uma fundamentação teórica relacionado ao tema balanceamento de equações químicas disponibilizado após pressionar o botão de ajuda.

Conclusões

O Objeto de Aprendizagem desenvolvido exige pouca memória, é rápido e de fácil utilização, podendo ser processado em microcomputadores ou notebook com o sistema operacional Windows, apresenta interdisciplinaridade com a matemática na realização dos cálculos de massa molares e balanceamento de equações químicas, podendo ser utilizado tanto em ensino quanto em pesquisas. A partir de um bom planejamento para a sua aplicação, pode se relacionar com outras áreas por meio de situações problemas que envolvam o contexto cultural dos alunos. A aplicação desse Objeto de Aprendizagem em sala de aula promoveu uma maior motivação dos estudantes pelos conteúdos de química abordados, apontando-se como uma ferramenta importante no processo de ensino-aprendizagem. O Objeto de Aprendizagem também proporcionou uma maior interação do estudante com a máquina através do botão de ajuda, disponibilizando um livro contendo uma fundamentação teórica relacionada ao assunto no momento em que o estudante se sentia inseguro na resolução dos problemas, permitindo dessa forma uma melhor compreensão dos conceitos abordados.

Agradecimentos

Referências

COSTA, H. R.; SILVA. A.L.P.; LIMA, J.B; SOUZA, A. R.; SOUZA, A. Equívocos no Desenvolvimento e/ou aplicação de Objetos de Aprendizagem no ensino de química: um relato de experiência. Química Nova na Escola, v. 34, p. 334-341, 2016.
LIMA, J. B. Como Balancear Equações Químicas. São Luís – MA: EDUFMA, 2016.
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); Desenvolvimento de um objeto de aprendizagem para o ensino de cinética química; 56oCBQ, 2016 – Belém-PA; disponível em: <http://www.abq.org.br/cbq/2016/trabalhos/6/9978-22003.html> acessado em 08/08/2017.
PRENSKY, M. Aprendizagem Baseada em Jogos Digitais. 1ª ed. São Paulo: Senac SP, v.1, 2012.