Autores

dos Santos, A.C.L. (UEL) ; Cirino, M.M. (UEL)

Resumo

Para muitos pesquisadores (CIRINO, 2009) as Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) têm auxiliado a prática de ensino, facilitando a compreensão de muitos conteúdos em Ciência. Nesse contexto, essa pesquisa traz uma sequência de atividades desenvolvidas com alunos do 1º ano do Ensino Médio, de uma escola de Londrina (PR), para investigar a aprendizagem de Geometria Molecular com o auxílio de um Simulador. Utilizamos a teoria da Aprendizagem Significativa para analisar os resultados. Destacaram-se dois tipos de aprendizagem significativa: subordinada e superordenada. Verificamos que houve, com relação às primeiras questões do diagnostico, aprendizagem com diferenciação progressiva e reconciliação integradora. Nas duas últimas, não houve indícios dessas características.

Palavras chaves

Simulação digital; Geometria Molecular; Teoria de Ausubel

Introdução

É importante nos empenharmos em tentar minimizar as dificuldades que os alunos demonstram ter com relação à disciplina de Química. Aqui, podemos citar a questão das atividades lúdicas e da utilização de softwares, como forma de motivar e facilitar o ensino de conteúdos de alto grau de abstração e baseados em modelos matemáticos em Química, como é o caso da Geometria Molecular e seus desdobramentos. Propor abordagens didáticas com o uso de novas tecnologias é compreender que através de ferramentas tecnológicas, como os softwares, é possível aprender conceitos químicos de grande dificuldade de significação. A proposta desta investigação é inserir as TIC nesse cenário educacional, desenvolvendo estratégias, com o intuito de aprimorar o ensino de Química, possibilitando aos alunos uma aprendizagem significativa e a formação do pensamento crítico. Essa motivação representa também a vontade de buscar alternativas de ensino para atender aos anseios de uma sociedade cada vez mais tecnológica, que almeja uma educação de qualidade e diferenciada. Tal educação é dependente de escolas que sejam capazes de formar cidadãos mais críticos, com capacidade de solucionar diversos problemas. Isso significa que “...a escola precisa articular sua capacidade de receber e interpretar informação com a de produzi-la, a partir do aluno como sujeito do seu próprio conhecimento” (LIBÂNEO, 1998, p. 27). A proposta dos currículos escolares é tornar a disciplina de Química protagonista na construção do conhecimento científico dos alunos, possibilitando a compreensão de fenômenos culturais e científico- tecnológico que são vivenciados a todo instante, e que são bastante relevantes para a sociedade atual. Segundo os Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio – PCNEM (BRASIL, 2002), ensinar Química sob a perspectiva da educação básica é ...possibilitar ao aluno a compreensão tanto dos processos químicos em si quanto da construção de um conhecimento científico em estreita relação com as aplicações tecnológicas e suas implicações ambientais, sociais, políticas e econômicas. (BRASIL, 2002, p.31) Por isso, precisamos utilizar métodos educacionais que possibilitem aos alunos aprimorar e praticar suas capacidades críticas, criativas e investigativas. Na disciplina de Química, o conteúdo sobre Ligações Químicas merece destaque, pois através da união dos átomos dos diversos elementos é possível obter milhões de substâncias diferentes. Isso reflete a enorme variedade de maneiras como os átomos se ligam para formar compostos. Por isso, o conhecimento sobre ligações químicas é essencial para um melhor entendimento das transformações que ocorrem em todo o mundo. Quanto às dificuldades de aprendizagem, um fator nos levou a pensar que essas dificuldades estão associadas com a determinação prévia da estrutura de Lewis, que é o ponto de partida para a formação das ligações entre átomos numa molécula, sendo usualmente utilizada como ponto de partida para previsão da geometria. Para Passos (2004), provavelmente essas dificuldades são resultantes da falta de oportunidade dos alunos em manusear objetos geométricos no Ensino Fundamental e Médio. Os livros didáticos tratam da geometria como se fosse um dicionário de definições, acompanhadas de modelos prontos e raramente os alunos têm a oportunidade de explorar as relações geométricas e entender o porquê destas definições. Normalmente para aprender, o aluno precisa enxergar sentido naquilo que está sendo ministrado e convencido da importância disso além da liberdade e da flexibilidade em reproduzir e utilizar esse conhecimento. Daí a grande dificuldade em ensinar o conteúdo sobre as geometrias moleculares, que normalmente são apresentadas em forma de tabela, com imagens bidimensionais, e sem grandes articulações com subsunçores estruturais pre-existentes. Assim, é possível se pensar numa visualização mais interativa e precisa (3D) das moléculas e suas formas espaciais utilizando simuladores capazes de gerar maior interesse por parte dos estudantes em aulas de Química. Para promover o uso dessas fontes inovadoras no processo de ensino- aprendizagem, foi preciso organizar uma sequencia didática onde seria utilizado o Simulador e as etapas posteriores de avaliações sobre o conteúdo de Geometria Molecular, numa proposta de aprendizagem significativa. Nosso objetivo, foi verificar a possibilidade de haver aprendizagem significativa, sobre o conteúdo de geometria molecular, com a medição do Simulador digital Geometria Molecular PhET®, atendendo a todas as peculiaridades de uma situação real de ensino, no ambiente de sala de aula.

Material e métodos

A aplicação da proposta foi realizada num colégio da rede particular, em Londrina (PR). Participaram desta pesquisa alunos do primeiro ano do ensino médio, com 27 alunos. Mas, para as análises, apesar de aplicarmos a atividade com todos os alunos, optamos por consider apenas 10 resultados, devido ao comprometimento desses alunos com a pesquisa. I. Pesquisa bibliográfica A coleta desses dados se deram por meio de pesquisas na internet, artigos e trabalhos de conclusão de cursos. O objetivo era fazer um levantamento dos softwares que estavam sendo trabalhados no ensino de química. II. Observação A observação se deu em dois dias, no primeiro, foi dedicado a conhecer o professor de química, conversar sobre os conteúdos, a forma com que ele ministra as aulas, o uso de tecnologias e sobre o interesse dos alunos em aprender. No segundo, foi dedicado a assistir uma aula para observar a turma. III. Escolha do conteúdo a ser trabalhado junto ao simulador No momento desta pesquisa, o assunto que os alunos estavam estudando no colégio era Ligações Intermoleculares, foi então, que surgiu a oportunidade de se trabalhar com simuladores de geometria das moléculas. IV. Primeiro diagnostico Para analisar o conhecimento geral dos alunos, criou-se um questionário, constituído de cinco questões objetivas sobre ligações intermoleculares (Apêndice A), no entanto, a finalidade deste diagnostico era analisar se eles tinham conhecimentos prévios sobre geometria molecular. V. Micro aula Antes de aplicar o simulador, realizou-se uma micro aula de 50 minutos sobre estrutura de Lewis, VSEPR e geometria molecular. Esse momento foi importante para relembrar os conceitos e tirar dúvidas. VI. Aplicação do simulador Foi proposto com a intenção de permitir ao aluno relacionar as estruturas moleculares disponíveis no PhET® Geometria Molecular com outras indisponíveis, afim de identificar se é possível que os mesmos consigam prever geometrias diferentes. Em lousa digital, foi aberta a página no site e explicado o tutorial do simulador, onde as simulações são escritas em Java, Flash ou HTML5 e que podem ser executadas on-line. Com esse simulador, é possível explorar a geometria das moléculas, construindo-as em 3D. Foi proposto com base no que haviam entendido e, utilizando o simulador no celular, que os alunos desenhassem a geometria molecular do Tetrafluoreto de Silício (SiF4) e do Metanal (CH2O), moléculas estas indisponíveis no simulador. A proposta era observar se eles conseguiriam prever/montar as geometrias com base apenas no que já sabiam, mas utilizando os recursos do simulador. VII. Segundo diagnostico O questionário era composto por cinco questões subjetivas e durou 50 minutos. Foram consideradas perguntas pouco convencionais sobre Geometria Molecular, com a finalidade de desafiar a interpretação dos mesmos e diagnosticar se houve uma aprendizagem significativa apoiada no uso do Simulador PhET® Geometria Molecular.

Resultado e discussão

Procuramos analisar os resultados levando em conta que os processos mentais são muito importantes na obtenção de novos do conhecimento. Entendendo que só ocorre a aprendizagem significativa se compreendermos o processo de alteração do objeto do conhecimento envolvido. Neste caso, procuramos observar se isto foi possível com o auxílio de um Simulador. Resultado do Primeiro Diagnóstico: com a interpretação desses dados, foi possível notar que cerca de 62% dos alunos responderam corretamente, revelando que conseguem identificar as ligações entre as moléculas e observando tanto a estrutura quanto a geometria molecular, relacionadas às situações propostas no questionário.O resultado desse questionário indicou o desenvolvimento da sequência de atividades para o levantamento dos próximos dados, permitindo buscar estratégias para possíveis obstáculos, como, dificuldades sobre o assunto proposto e dificuldades no uso do Simulador. Resultado da aplicação da atividade do simulador: essa análise se estrutura em duas categorias da aprendizagem significativa: Aprendizagem Subordinada e Superordenada. As categorias foram criadas de maneira que, ao analisar os questionários, as respostas se encaixassem apenas nesses dois tipos de aprendizagens. Nessa atividade utilizando simulador digital, podemos observar através desses dados que os alunos A2, A3, A4, A5, A8, A9 e A10 apresentam características onde os conceitos de geometria molecular interagem com os novos conteúdos, servindo de base para a atribuição de novos significados que também se modificam, então podemos dizer que esses alunos apresentam uma aprendizagem significativa subordinada. O aluno A1 denomina de estabelecimento de relações entre ideias, que podem ser conceitos, proposições sobre geometria molecular que já se encontram na estrutura cognitiva. Os alunos A6 e A7 na primeira molécula, respondem a uma organização hierárquica na qual os conceitos se conectam entre si mediante relações de subordinação e na segunda molécula, as ideias ocorrem no curso do raciocínio ou indutivamente, ocorre uma aprendizagem superordenada. Resultado do segundo diagnóstico: para verificar se realmente houve aprendizagem significativa com a utilização do simulador, analisamos, separadamente as respostas dos alunos, por questões (1, 2, 3, 4 e 5). A análise desta atividade também se estrutura em duas categorias da aprendizagem significativa: Subordinada e Superordenada, no entanto, algumas questões não apresentaram indícios de aprendizagem subordinada e superordenada, criando então uma nova categoria, a categoria que indica quando o aluno não obteve um apropriado conceito referente a construção de uma aprendizagem significativa. É importante destacar que a Teoria da Aprendizagem Significativa (Teoria Ausubeliana) na perspectiva de Moreira (2012), se caracteriza pela interação de conhecimentos prévios com novos conhecimentos. Com isso, utilizando o simulador PhET® Geometria Molecular, nessa primeira questão, os alunos utilizaram seus conhecimentos, já estabelecidos em suas estruturas cognitivas, para elaborar um novo padrão de significação. Em sua maioria, mais de 60%, apresentaram uma aprendizagem significativa subordinada, os subsunçores (conhecimentos prévios) foram significativamente relevantes na utilização do Simulador, fazendo com que fossem importantes na construção de conhecimento significativo. A análise da questão 2, revela que há uma relação de superordenação na estrutura cognitiva dos alunos, pois os mesmos mostraram que foi possível aprender um novo conceito, que passou a subordinar conceitos já existentes na estrutura inicial. O resultado indica que se trata de aprendizagem significativa superordenada. É possível observar os alunos A1, A3, A4, A5, A6, A7 e A9, por meio de seus conhecimentos prévios e o auxílio do software, conseguiram responder a questão de forma prevista. A foto 01, abaixo, mostra a sala de aula, com utilização do Simulador acoplado a uma lousa eletrônica. A foto 02 mostra uma das telas com a proposta de geometrias escolhidas por um dos estudantes envolvidos na pesquisa.

Utilização do Simulador acoplado à lousa digital, com conteúdo sobre Geometria Molecular.


Tela do Simulador mostrando a geometria de duas moléculas

Conclusões

Neste estudo procuramos investigar o papel de uma ferramenta tecnológica, na contribuição para uma aprendizagem significativa sobre conceitos referentes à Geometria Molecular. Por meio da observação das atividades desenvolvidas ao longo da sequência didática proposta e da coleta de dados, buscamos também analisar as dificuldades que envolvem a aplicação em situações reais de sala de aula. Analisando numa perspectiva ausubeliana, em busca de indícios de uma possível aprendizagem significativa, os resultados das questões 1, 2 e 3 do segundo diagnóstico nos mostraram que o fator mais relevante acionado pelo estrutura cognitiva dos alunos para significar os novos conceitos foi o entendimento sobre as estruturas de Lewis e a compreensão sobre a geometria (conceito matemático mesmo). Com base nesta interpretação, os alunos puderam prever/desenhar as geometrias propostas, em alguns momentos por subordinação, outros por superordenação. As questões 4 e 5 do segundo diagnostico indicaram ainda, que os estudantes investigados não conseguiram significar alguns dos conceitos com características de diferenciação progressiva ou reconciliação integradora, que norteiam esta pesquisa. Isso aconteceu, muito provavelmente devido aos organizadores prévios não se articularem às informações disponíveis nas telas e imagens no Simulador. Assim, baseados em nossos dados, podemos inferir que o Simulador se mostrou uma ferramenta bastante eficaz no auxílio a uma aprendizagem significativa sobre Geometria Molecular. Futuras pesquisas, entretanto, utilizando o controle de outros parâmetros, não avaliados aqui (uso de podcasts, flipped classroom, mobile devices, etc.) podem fornecer mais subsídios para analisar o alcance de aprendizagens significativas com a utilização de tecnologias, em situações reais de sala de aula de Ciências/Química.

Agradecimentos

Referências

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CIRINO, M. M.; de SOUZA, A. R. Objetos de Aprendizagem como ferramenta instrucional para professores de química no Ensino Médio. In: VII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências (VII ENPEC). 7., 2009, Florianópolis (SC). Anais… Florianópolis, 2009, CD ROM.

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