Autores

Taschetto Gomes, A. (UFSM) ; Krey Garcia, I. (UFSM)

Resumo

Este trabalho é resultado parcial de uma dissertação de mestrado em Educação em Ciências (TASCHETTO, 2014), desenvolvida com duas turmas de EJA, em Santa Maria – RS. Nosso intuito inicial foi conhecer as concepções iniciais dos alunos sobre a Energia e seus interesses. Na sequência, foi elaborada uma unidade de ensino composta por 8 atividades que potencialmente facilitassem a evolução conceitual. Neste manuscrito apresentaremos os resultados da atividade 7 que abordou o uso inter-relacionado de experimentos com simulações computacionais, auxiliando para o processo de aprendizagem significativa, bem como motivando o “querer aprender”. Concluiu-se que é extremamente necessário fazer essa integração para que os alunos evoluam suas concepções, bem como aprendam significativamente.

Palavras chaves

Aprend. significativa; Energia; Simulação computacional

Introdução

As atividades utilizando experimentos em sala de aula são uma importante alternativa metodológica para as aulas predominantemente expositivas, nas quais o professor utiliza somente o quadro – giz, sem realizar intervenções mais efetivas com os alunos, que estimulem sua participação. Contudo, como afirma Jesuína e Scarinci (2010),um ensino embasado apenas em atividades de discussão correria o risco dos estudantes não atingirem significativamente os conceitos científicos proporcionados pela sistematização do conhecimento. Sendo assim, aulas integrando conceitualização e experimentação, utilizando as TIC's como ferramentas para estimular a aprendizagem, tem se mostrado importantes alternativas para o Ensino de Química. Para Chassot (1990; 2001), a Química é uma linguagem representacional e os experimentos contribuem para seu entendimento, tornando os estudantes mais críticos para compreender sua realidade fenomenológica. No entanto, a atividade experimental deve estar contextualizada e servir como meio de discutir os conceitos envolvidos e não apenas demonstrar determinado fato. Como bem afirma Leal (2010, pg. 78) “Consideramos que o modo como experimentos, demonstrações [...] são discutidos e problematizados, tomados discursivamente como objetos de interesse, de reflexão e discussão, é o elemento mais importante do processo educativo empreendido.” Um uso adequado da atividade experimental traria em seu planejamento algumas questões a serem levadas em conta: 1)Deve ser feita a relação entre os conceitos e o que é observado experimentalmente; 2)Mostrar os diferentes conceitos envolvidos na atividade; 3)Utilização de outros exemplos para reforçar o que o experimento está demonstrando; 4)Obter a partir dos dados quantitativos, de acordo com o tipo de experimento, relações matemáticas e proporcionalidades (generalizações). Além disso, segundo Gaspar (2009), as atividades experimentais de demonstração, precisam consideram os seguintes aspectos: •Montagens: preparadas e testadas previamente; •Tempo de apresentação: deve ser bem menor que a aula para que se possa discutir e trocar ideias com os alunos, de modo a trabalhar os conceitos •Observação de resultados: obter indícios de que os estudantes conseguem observar o que era esperado no experimento; •Visibilidade: a dimensão e posição da demonstração é adequada para a visualização de todos os estudantes; •Intervenção do professor: deve ser constante fazendo os comentários em relação aos conceitos importantes envolvidos. Os experimentos que são propostos nessa atividade didática parecem, a princípio, muito simples e triviais. Porém, o que diferenciará sua utilização em sala de aula como demonstração é estimular nos alunos a reflexão interdisciplinar sobre suas atitudes, isto é, pensar, por exemplo, que ao utilizar um veículo em excesso estaremos contribuindo para aumentar a poluição atmosférica e estimular o mercado de produtos de consumo. Além disso, será proporcionada uma problematização em relação à química, o meio ambiente e os custos energéticos. O segundo experimento permitirá discutir as questões de eficiência energética de combustíveis, adulteração, cálculo de energia diferenciando cada tipo de combustível, máquinas e a perda de energia fornecida, entre outros aspectos. Esta atividade didática apresentou os seguintes objetivos: •Estimular uma discussão a respeito dos combustíveis que poluem mais e as consequências para os ecossistemas (debate a respeito da Educação Ambiental relacionado com a Química) •Refletir a partir da demonstração aspectos de eficiência de combustíveis e alternativas energéticas; •Calcular a porcentagem de álcool na gasolina e amostras contendo adulteração na mistura; Justifica-se esta abordagem pois, no contexto de ensino atual, é extremamente necessário adotar estratégias que estimulem e motivem o “querer – aprender” dos estudantes”. Em relação a isto, nosso estudo apontou os dados no artigo publicado na Revista “Latin Journal of Physics Education” (TASCHETTO & GARCIA, 2014). Além deste pressuposto, a TAS apresenta, para que ocorram aprendizagens de fato significativas, a elaboração de materiais potencialmente significativos (que se relacionem com as ideias dos alunos) . Neste caso já consideramos estes dois aspectos, os dados do estudo estão publicados no periódico “Investigações em Ensino de Ciências” (TASCHETTO & GARCIA, 2014). O terceiro ponto é em relação a estrutura cognitiva do aprendiz, isto é, o que se pretende ensinar não estar em um nível de abstração/ dificuldade tão elevado.

Material e métodos

Algumas etapas que nortearam o desenvolvimento metodológico desta pesquisa foram as seguintes: 1.Iniciou-se a aula problematizando com algumas questões (abaixo), como sugestão as respostas foram esquematizadas em colunas no quadro. Estes questionamentos serviram também para verificar as concepções que os alunos já trouxeram para sala de aula. No final, foi verificada se houveram evoluções conceituais e se a aprendizagem foi satisfatória. Qual combustível polui mais (álcool, gasolina, gás natural ou diesel)? Você saberia apontar as razões dessa escolha? Será que todos os combustíveis fornecem a mesma quantidade de energia? Existem diferenças quanto ao rendimento proporcionado? Por quê? O que acontece na combustão de qualquer tipo de combustível? Quais os elementos químicos estão envolvidos nessas transformações de energia? 2. Após realizar este levantamento de ideias prévias, conduziu-se uma aula expositiva com os conceitos envolvidos em uma combustão na qual ocorre de forma completa: Combustível + Gás Oxigênio --> Gás carbônico + água + Energia. Trabalhou-se alguns conceitos como comburente, combustível e fonte de ignição. Realizou-se o experimento da chama da vela que se apaga se questionou então os alunos as razões de tal processo ocorrer. 3. O Segundo experimento consistia em queimar bolas de algodão embebidas em álcool e gasolina, e tapar parcialmente a fumaça com vidros. Os alunos iriam observar as colorações extramente diferentes. No caso do combustível fóssil muito escura. Apresentou-se as estruturas orgânicas e se mostrou a quantidade de átomos de carbono liberados pela gasolina, justificando essa maior poluição. Em seguida se trabalhou aspectos relacionados a produção do etanol e fotossíntese, comparando com as cadeias de consumo. Apresentou-se o selo do INMETRO de classificação quando ao consumo de combustível e poluição e discutiu-se a partir de um texto sobre a eficiência de motores. 4. Antes de iniciar o último experimento que visou determinar a porcentagem de álcool na gasolina, utilizamos a simulação produzida pelo LabVirt “Quer saber se a gasolina está adulterada?” disponível em http://www.labvirtq.fe.usp.br/simulacoes/quimica/sim_qui_gasolinaadulterada.htm A simulação inicia com um diálogo entre pai e filho, onde um carro para, possivelmente devido ao combustível adulterado. A simulação apresenta em seus quadros o experimento e também um quadro sobre os combustíveis e seus poderes caloríficos que foram discutidos em aula. 5. Foi realizado a simulação o experimento demonstrativo com uma proveta e duas amostras de gasolina uma normal e outra adulterada com etanol. Mostrou-se, no quadro, o cálculo que é realizado para determinar a porcentagem de álcool. Em uma proveta de 100mL se adicionou 50mL de gasolina e 50mL de água. O etanol da gasolina, devido a afinidade molecular, parte para a fase aquosa. Assim, se faz uma regra de três simples. 6.Concluiu-se a atividade.

Resultado e discussão

Apresentaremos alguns resultados gerais, caso seja de interesse do leitor, poderão ser consultados nos demais manuscritos e no corpo da dissertação que pode ser solicitada via email. A Atividade com experimentos mostrando como a gasolina, um combustível de origem fóssil, polui mais que o etanol, foi extremamente relevante e significativa no contexto da temática energia. O uso da TIC “Simulação Computacional” associada aos experimentos práticos se mostrou bastante motivadora, estimulando o “querer-aprender” dos alunos, bem como facilitando a aprendizagem. Como instrumento de coleta de dados, elaboramos questões simples. Usamos uma investigação comparada de concepções pela Análise Textual Discursiva (MORAES & GALIAZZI, 2007). Outros dados importantes, os quais reforçam nossos resultados são os apontamentos do Diário do professor. Questões sobre os experimentos aliados a simulação. Obs.: Os códigos de análise TA e TB se referem as duas turmas e os respectivos números dos sujeitos da pesquisa. QUESTÃO 1.Por que no experimento da vela, após certo tempo a chama apaga, ou seja, a combustão cessa? A partir do experimento prévio e de seus conhecimentos do cotidiano todos os estudantes justificaram que a vela apaga, pois a reação de combustão consome oxigênio. Ex:“A vela apaga porque falta oxigênio para manter ela acesa.” (TA23) QUESTÃO 2.Na combustão do etanol e da gasolina, a fumaça produzida apresenta cores bastante diferentes. Como você explicaria este fato? Quais as implicações para o ambiente ao utilizar mais gasolina em vez de álcool? O experimento teve como objetivo mostrar, de forma ilustrativa e visual, que a queima da gasolina apresenta um aspecto muito mais escurecido se comparado ao etanol. Cat.Emissão de CO2: todos os estudantes justificaram o fato da fumaça ser mais escura devido à emissão de CO2 ser maior com gasolina e menor com o etanol. Ex: “Libera mais CO2 assim prejudicando o meio ambiente e o álcool libera menos CO2.” (TA1) Cat.Nº de átomos de Carbono: outros estudantes acrescentaram a questão estrutural da molécula de gasolina apresentar mais átomos de carbono, o que justifica a maior quantidade de CO2 formada. Ex:“Porque a gasolina tem mais átomos de carbono e é mais poluente; o etanol tem menos carbono e é menos poluente.” (TA10) QUESTÃO 3. A legislação permite que a gasolina tenha em torno de 22% de etanol. No experimento observado com amostras, observamos que uma delas continha adulteração. Com base na tabela de “Rendimento comparado de alguns combustíveis” o que aconteceria com o poder calorífico dessa amostra de gasolina adulterada? Será que o veículo conseguir um maior rendimento, isto é, poderia circular mais quilômetros? Justifique a resposta. Cat.Menor rendimento: a adulteração da gasolina com a colocação de mais álcool do que o limite estabelecido na legislação diminui o seu poder calorífico, ou seja, menos energia é liberada na sua combustão. Justificaram um menor rendimento com a adulteração, exemplos de respostas. Ex.: “Diminui o seu poder calorífico e não irá atingir o rendimento maior. Quanto mais etanol menor será a liberação de energia por isso o automóvel não terá o rendimento necessário e também por esse motivo o poder calorífico decai.” (TA5) Apresentamos neste momento fragmentos do diário do pesquisador e alguns aspectos sobre os resultados da atividade. O uso de experimentos é outra atividade que desperta bastante interesse nos estudantes: “A turma é bastante interessada em atividades diferenciadas, os experimentos embora simples conseguiram explorar muito bem os conceitos e motivar os alunos. Mesmo sendo demonstrativa, a experimentação consegui discutir questões envolvendo ao assunto trabalhado.” (Diário de Bordo – 08/07/2013) O desenvolvimento da atividade facilitou a compreensão dos conceitos: “Todos conseguiram acompanhar muito bem os experimentos. A turma 9A por ser concluinte da EJA e ter alunos de maior idade, se caracteriza como mais interessada e encara a escola com seriedade, buscando concluir os estudos com dedicação.“(Diário de Bordo – 08/07/2013) As concepções de Energia que os estudantes apresentaram no pré-teste se organizaram em 11 categorias de análise. A análise criteriosa dos dados obtidos do corpus da pesquisa proporcionou um intenso processo de reflexão. A partir do estudo de revisão de literatura (CASTRO & MORTALE, 2012), utilizamos como forma metodológica de análise o estabelecimento a priori das categorias. Estas funcionaram como “caixas”, nas quais as unidades de sentido são organizadas (MORAES, 2003). Inicialmente (Pré-teste), os estudantes tinham concepções de senso comum, relacionando Energia a idéia de trabalho, força, conceitos trabalhados em física (Cat.Movimento), que energia é algo mensurável, ocupa espaço (Materialismo), que serve para os objetos funcionarem (Funcionalidade) e que está associada apenas aos organismos vivos (Cat.Vida); evoluíram suas concepções, ao final da intervenção, para idéias mais adequadas cientificamente que energia tem múltiplas fontes (Cat.Origem), está em constante alternância de formas (Transformação) e vai de um sistema a outro (Fluxo). Coimbra et al. (2009) construíram uma intervenção didática utilizando a temática “Energia”, utilizando experimentos e debates, aliados a textos de divulgação científica e vídeos. O tema estruturou a proposta e consideraram que não houve abandono das concepções prévias, mas admitindo uma coexistência de ambas, de acordo com os resultados deste estudo. Prestes e Silva (2009), utilizaram como perspectiva interdisciplinar no qual é fornecida uma situação problema e os estudantes devem elaborar um plano de ação e resolução a partir dos conhecimentos necessários. Este enfoque é bastante interessante, pois estimula a pesquisa, tornando os estudantes mais críticos quanto às informações coletadas. Junior et al. (2010), abordaram o conceito em uma perspectiva CTS, onde energia é considerada como cultura essencial para os estudantes e deve ser trabalhada em sala de aula de modo que ocorra sua apropriação significativa. Boff e Pansera-de-Araújo (2011) trabalharam o conceito de energia relacionado à Situação de Estudo (SE) alimentos. Os autores concluem que o conceito é bastante interdisciplinar e a compreensão do mesmo é facilitada pela interligação e interação entre os diversos ramos disciplinares. Damasio e Tavares (2007) utilizam a ideia de debate social relacionado às alternativas energéticas futuras. É frisada a auto-realização dos estudantes ao pesquisarem sobre o que gostariam de aprender. Böhm e Santos (2002) avaliaram as concepções que um grupo de estudantes apresentava sobre energia relacionada a danos ambientais. Os resultados demonstraram que os conhecimentos prévios são bastante restritos nos alunos, como observado em nossos resultados. Silva et al. (2011), abordaram o conceito de energia em uma visão ampla, foram trabalhadas questões como degradação, transformação, transferência e conservação na intervenção proposta. A escolha foi pela facilidade de trabalho interdisciplinar. Moura (2009) trabalhou a questão da abordagem temática de energia no ensino médio visando à promoção da sustentabilidade e da interdisciplinaridade. Bucussi (2005) abordou a temática energia e os projetos curriculares interdisciplinares. A abordagem como atitude do professor é uma perspectiva defendida, considconsiderando que a Física pode se comunicar diretamente com a Química e a Biologia e isto deve estar predeve estar previsto no currículo, contextualizando e diversificando o currículo. Moreira e Ferreira (2011) apresentam uma prática denomina Seminários Interativos na EJA, cujo principal objetivo é articular os conteúdos do ensino de ciências e biologia com a prática social dos educandos, dentro de uma abordagem que valorize a construção dos conhecimentos. Santos (2007) aponta o uso de Unidades temáticas como efetiva

Dois gráficos com a evolução de ideias relacionas a energia no pré e pós testes. Também exemplo da Cat. Transformação a partir de imagens.


A importância de integrar o uso da simulação na experimentação para estimular o querer-aprender no Ensino de Química. Fotos dos 3 experimentos

Conclusões

Esta atividade aliou o ensino de Química, tecnologias e a experimentação, obtendo sucesso quanto a aprendizagem. Apesar de usarmos atividades práticas simples sobre combustíveis, poder calorífico e fatores de poluição, os quais foram executados demonstrativamente pelo professor, o fator primordial foi explorar bem os conceitos químicos envolvidos e suas relações interdisciplinares, essencialmente com o meio ambiente e as questões dos avanços tecnológicos. Além disso, procuramos estimular nos alunos um espírito de consciência quanto ao uso dos recursos naturais, especificamente os combustíveis, dando preferência aos menos poluentes, ou, então, a hábitos que utilizem com sustentabilidade as substâncias não renováveis. Objetivamos que os estudantes percebessem os aspectos práticos de que o uso de recursos energéticos e suas implicações ambientais. Pelos resultados obtidos e a partir da experimentação, demonstração, visualização de imagens e da própria Simulação computacional, os estudantes tiveram uma quantidade satisfatória de materiais para enriquecer os seus conhecimentos que já vinham sendo trabalhados no módulo didático. Concluímos que se devem variar as estratégias didáticas no ensino de Química e o uso de TIC’s é uma estratégia extremamente motivadora, que proporciona um “querer-aprender” muito satisfatório nos estudantes, proporcionando uma evolução conceitual nas intervenções que planejam suas atividades evidenciando aspectos construtivistas e cognitivistas no ensino. A elaboração das atividades didáticas com um enfoque contextualizado, tratando o conceito de Energia de forma ampla, torna o ensino deste conceito mais significativo. Supera-se a fragmentação conceitual a partir de diferentes estratégias, especialmente com o uso vídeos, hipermídias e simulações, que proporcionem a construção de conhecimentos que se relacionem com a cultura prévia dos alunos muito rica no contexto da EJA.

Agradecimentos

A Capes pelo apoio financeiro (bolsa de estudos), durante a execução do projeto de mestrado e aos estudantes da EJA pela disponibilidade de participar do estudo.

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