DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE SOFTWARES EDUCACIONAIS COMO RECURSO DIDÁTICO PARA AUXILIAR NO PROCESSO DE ENSINO E APRENDIZAGEM NO ESTUDO DE SOLUÇÕES

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ensino de Química

Autores

Guimarães, M.M. (UFMA) ; Lima, J.B. (UFMA) ; Schreiber, L.V. (UERGS) ; Sousa, J.K.C. (UFMA) ; Viegas, H.D.C. (UFMA) ; Almeida, L.B.P. (UFMA)

Resumo

Neste trabalho, foram desenvolvidos e aplicados três Softwares Educacionais como proposta de uma ferramenta didática para o ensino de soluções. O primeiro software realiza vinte e uma correlações entre unidades de concentração. O segundo, calcula a concentração resultante da mistura de várias soluções e o terceiro software calcula a concentração de soluções necessárias para preparar diferentes tipos de soluções tampão. A escolha desse conteúdo decorre do fato de que muitos alunos apresentam dificuldade na aprendizagem devido o tema envolver equações matemáticas e raciocínio lógico. Os softwares foram aplicados aos alunos de química geral do Curso de Química da UFMA. Os resultados foram positivos despertando interesse dos alunos e maior assimilação dos conteúdos de química abordados.

Palavras chaves

Softwares Educacionais; Ensino de Química; Soluções

Introdução

Podemos reconhecer que o acesso da população às tecnologias digitais tem se intensificado nos últimos anos. De forma igual, o ambiente escolar e acadêmico tem acompanhado a intensidade desse acesso (NICHELLE e CANTO, 2016), sendo possível perceber entre os estudantes o crescimento do uso de ambientes digitais como recurso para auxiliar nos estudos, sobretudo na aquisição de informações. Entendendo que smartphones, tablets, notebooks ou outro tipo de tecnologia digital já estão inseridos como parte do cotidiano pessoal desses estudantes, o uso de ferramentas computacionais aplicadas em sala de aula tem sido tema de discussão por vários pesquisadores, pelo reconhecimento do grande potencial que elas apresentam em auxiliar no processo de ensino e aprendizagem. Softwares educativos ou educacionais, de acordo com Oliveira e colaboradores (2001), são tipos de ferramentas computacionais que levam os estudantes a construírem determinado conhecimento relativo a um conteúdo didático. Dentre as vantagens da inserção dos softwares educativos no ensino é que estes podem propiciar ao aluno possibilidades de aprender de maneira diferente, em consequência de uma abordagem do ensino mais atrativa. Nesse sentido, há de se considerar que o uso desses softwares pode trazer resultados positivos, mas esses resultados só poderão ter impactos significativos quando houver uma análise crítica destes na integração entre o Projeto Político Pedagógico da escola e as atividades em sala de aula e, adicionalmente, quando houver capacitação dos docentes no uso e aplicação de software (MARTINS, 2005, p. 11). Mesmo com toda a possibilidade de auxiliar no ensino, este tipo de ferramenta ainda é pouco utilizado, sobretudo no ensino de ciências. Várias são as questões que inviabilizam a inclusão dessas ferramentas em sala de aula, que vão desde o pouco preparo do docente para aderir às novas tendências deste tipo de ensino, como também, em alguns casos, falta de um local adequado nas escolas para criar um espaço de informatização. Em se tratando especificamente do ensino de Química, propostas de uso de softwares direcionados a determinados conteúdos ainda são tímidas, embora alguns trabalhos possam ser encontrados na literatura (MATOS, 2016; STANGE, 2017; SILVA JÚNIOR et al, 2014; EICHLER e DEL PINO, 2000). Dentre os conteúdos trabalhados na disciplina de Química, aqueles que envolvem conhecimentos básicos da matemática são os que os estudantes demonstram mais dificuldades de aprendizagem. O tema Soluções pode ser citado como um desses conteúdos. Trata-se de um importante conteúdo da Química, pois quase todas as atividades de laboratório partem inicialmente do cálculo de concentrações e do preparo de soluções para que outros experimentos possam ser desenvolvidos. O tema Soluções é o primeiro assunto nos livros didáticos de físico-química do segundo ano do ensino médio. A maioria dos livros aborda conceitos, classificação, unidades de concentração, métodos de preparação, correlação entre unidades de concentração, diluição, misturas e análise volumétrica. No ensino superior, esse mesmo assunto é abordado geralmente nas disciplinas de química geral e química analítica com um certo grau de aprofundamento do conteúdo envolvendo equações matemáticas mais complexas e raciocínio lógico. Ferramentas computacionais na área da Química que abordam o tema Soluções que possam auxiliar no processo de ensino e aprendizagem são encontrados na maioria na língua inglesa. Considerando essas limitações por parte dos estudantes e a importância desse conteúdo para o ensino de química, este trabalho propõe desenvolver e aplicar softwares educacionais de fácil utilização, que sirvam como ferramentas complementares ao processo de ensino e aprendizagem de conceitos relacionados ao tema Soluções.

Material e métodos

Neste trabalho foram desenvolvidos e aplicados três Softwares Educacionais em ambiente Windows utilizando recursos da plataforma Java como proposta de uma ferramenta didática para o ensino de soluções. A escolha desse conteúdo decorre do fato de que muitos estudantes apresentaram dificuldade na aprendizagem devido o tema envolver equações matemáticas e raciocínio lógico. O primeiro Software ou Aplicativo faz a correlação entre as unidades de concentração de soluções, são utilizadas sete unidades de concentração (concentração molar, título em massa, porcentagem em massa, partes por milhão, fração molar, molalidade e concentração comum) totalizando vinte e uma correlações entre elas, figura 1. Os Softwares Educacionais também disponibilizam textos com as deduções das equações, exemplos e exercícios de fixação relacionado ao assunto para auxiliar na aprendizagem através de um botão de ajuda. O segundo Software calcula a concentração de uma solução resultante da mistura de várias soluções, as opções de misturas envolvem solutos iguais ou diferentes com ocorrência ou não de uma reação química. Caso a mistura ocorra uma reação é possível identificar através da concentração qual das soluções apresenta o reagente limitante figura 2. O terceiro Software calcula a concentração molar de substâncias relacionadas ao par ácido-base conjugado necessário para preparar diferentes tipos de soluções tampão, podendo ser utilizado ácidos mono, di e tripróticos, bases fracas e sais derivados de ácidos e bases fracas. As equações utilizadas foram deduzidas utilizando todas as espécies envolvidas no equilíbrio químico ácido-base, bem como os seus respectivos coeficientes de atividades. A lógica de programação foi inserida nas linhas de código, possibilitando uma interação entre as funções e os cálculos de acordo com os dados inseridos. Os softwares educacionais foram aplicados aos estudantes da Universidade Federal do Maranhão (UFMA) do curso de Licenciatura em Química na disciplina de química geral com o objetivo de observar o comportamento dos mesmos no entendimento dos conceitos referentes ao tema soluções. Durante a aula, a turma foi dividida em dois grupos, sendo que um deles usou os softwares e o outro não.

Resultado e discussão

Os três softwares educacionais foram desenvolvidos com o propósito de explorar os conceitos básicos relacionados ao tema soluções. O primeiro software faz a correlação ou conversão entre sete diferentes unidades de concentração de soluções, possibilitando até vinte e uma correlações entre elas e apresenta grande interatividade com o aluno. O segundo software calcula a concentração resultante da mistura de várias soluções com três opções de misturas envolvendo solutos iguais ou diferentes com ocorrência ou não de uma reação química. Caso na mistura ocorra uma reação é possível identificar através da concentração qual das soluções apresenta o reagente limitante. Esse software exige do aluno um conhecimento sobre reações químicas e ainda trabalha a interdisciplinaridade com a matemática nas resoluções de equações e raciocínio lógico. O terceiro software calcula a concentração molar dos pares ácido-base conjugado para a preparação de diferentes tipos de soluções tampão podendo ser utilizado ácidos mono, di e tripróticos, bases fracas e sais derivados de ácidos e bases fracas. Uma das vantagens da aplicação desses softwares é que além de auxiliar nos cálculos a partir de resultados experimentais apresenta também a possibilidade de simulação. Observou-se que os estudantes que usaram os softwares ou aplicativos provavelmente assimilaram mais os conteúdos relacionados ao tema soluções, pois interagiam e questionavam mais do que aqueles que não usaram os softwares, além disso, compararam os valores com os cálculos efetuados manualmente utilizando calculadora, relataram também se sentir mais motivados. A aplicação permitiu também identificar um maior envolvimento dos estudantes na discussão do tema à medida que eles alteravam os dados de concentração, unidades, etc. Os estudantes quando tinham dúvidas sobre os conteúdos pressionavam o botão de ajuda “help” disponibilizando um texto contendo uma fundamentação teórica sobre o assunto com deduções das equações, exemplos e uma lista de exercício de fixação da aprendizagem. A partir dessas observações preliminares, pretende-se realizar futuramente o estudo da produção de significados dos conceitos de soluções por meio do uso dos softwares desenvolvidos. Além disso, pretende-se também ampliar este estudo com estudantes do ensino médio na disciplina de Físico-Química com o objetivo de investigar a produção de significados dos conceitos e relacionar esse estudo com estudantes do ensino superior.

Página principal do software Concentração de Soluções mostrando as janelas de entrada, caixa de combinação e os resultados obtidos.


Página principal do software Mistura de Soluções mostrando as janelas de entrada, botões, caixa de combinação e os resultados obtidos.

Conclusões

Os Softwares Educacionais desenvolvidos são de fácil utilização, rápido e exige pouca memória, podendo ser processado em microcomputadores ou notebook com o sistema operacional Windows. Realiza correlações envolvendo todas as unidades de concentração de solução, calcula a concentração resultante da mistura de várias soluções envolvendo solutos iguais ou diferentes com ocorrência ou não de uma reação química e também calcula a concentração molar de substâncias necessárias para preparar diferentes tipos de soluções tampão envolvendo ácidos, bases e sais derivados de ácidos e bases fracas. Esses cálculos podem ser obtidos por simulação ou a partir de resultados experimentais podendo ser utilizado tanto em ensino quanto em pesquisas. A aplicação dos Softwares Educacionais em sala de aula auxiliou no processo de ensino e aprendizagem promovendo um maior interesse e participação dos estudantes pelos conteúdos de química abordados, proporcionando ao aluno um estudo interdisciplinar com a matemática nas resoluções de equações desenvolvendo um raciocínio lógico desejado e uma melhor compreensão de conceitos utilizados.

Agradecimentos

ABQ-MA

Referências

EICHLER, M. L. e DEL PINO, J. C. Computadores em Educação Química: Estrutura atômica e tabela periódica. Química Nova, v. 23, p. 835-840, 2000.
MARTINS, S. N. Quimikzinha: Software de Auxílio ao Ensino de Química Orgânica.. Monografia (Trabalho de Conclusão II) - Pontifica Universidade Católica do Rio Grande do Sul. 51 p., 2005.
MATOS, J. L. S. (2016) Força do ácido: calculadora de força de ácidos como ferramenta do aprendizado da química. Trabalhos: Ensino de química. Disponível em:< http://www.abq.org.br/cbq/2016/trabalhos/6/9297-21638.html> Acesso em 25 de julho de 2019.
NICHELE, A. G; CANTO, L. Z. Ensino de química com Smartphones e Tablets. Revista Novas tecnologias na Educação. V. 14 n. 1, p 2, julho, 2016.
OLIVEIRA, C. C.; COSTA, J. W.; MOREIRA, M. Ambientes Informatizados de Aprendizagem: produção e avaliação de software educativo. Campinas, 2001.
SILVA Jr., J. N.; LOPES, L. G. F.; LIMA, M. A. S.; CARVALHO, I. M. M.; UCHOA, D. E. A.; LEITE Jr., A. J. M. Soluções Químicas: Desenvolvimento, Utilização e Avaliação de um Software Educacional. Rev. Virtual Quim. 6 (4), 955-967, 2014
STANGE, S. M. Aplicação e uso de software quimsimulator na disciplina de química. Revista on line de Política e Gestão Educacional, Araraquara, v.21, n.esp.3, p. 1691-1702, dez., 2017.