Guia Didático do Professor

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1 Guia Didático do Professor Programa Tudo se Transforma Enxergando o Invisível Estrutura Atômica Química 1ª Série Ensino Médio CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA

2 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor Coordenação Didático-Pedagógica Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Redação Alessandra Archer Revisão Camila Welikson Projeto Gráfico Eduardo Dantas Diagramação Isabela La Croix Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider Produção Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Realização Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Educação Objetivo geral: Reconhecer os recursos tecnológicos existentes atualmente para enxergar o invisível. Objetivos específicos: Vídeo (Audiovisual) Programa: Tudo se Transforma Episódio: Enxergando o Invisível Duração: 10 minutos Área de aprendizagem: Química Conteúdo: Estrutura Atômica Conceitos envolvidos: nanotecnologia, cristalografia, microscópico, macroscópico, tecnologia, átomo. Público-alvo: 1ª série do Ensino Médio Diferenciar macroscópico e microscópico; Identificar a cristalografia como uma das técnicas que possibilitam enxergar dentro da estrutura dos sólidos; Compreender o conceito de nanotecnologia; Reconhecer as funções do microscópio. Pré-requisitos: Não há pré-requisitos. Tempo previsto para a atividade: Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos cada) será suficiente para o desenvolvimento das atividades propostas.

3 Introdução O episódio Enxergando o Invisível busca explicar a abstração existente na Química, demonstrando que para entendermos os fenômenos macroscópicos a nossa volta precisamos pensar no mundo das coisas microscópicas, impossíveis de ver a olho nu. Esse episódio integra o programa Tudo se Transforma cujo formato utiliza uma montagem de imagens, ilustrações e encenações divertidas. Antes da exibição do vídeo para a turma, você deve assistilo pois apenas assim poderá planejar sua aula adequadamente. Este guia também pretende ajudá-lo a desenvolver os conceitos do episódio em questão, mas jamais substuir o seu planejamento, pois além do conteúdo apresentado, é importante considerar os conhecimentos prévios dos alunos, suas observações mais comuns e o perfil da turma. Audiovisual Programa Tudo se Transforma Enxergando o Invisível Incentive, quando possível, discussões que relacionem o que está sendo estudado com a visão de mundo dos alunos, especialmente no caso da alquimia e de suas possibilidades para o mundo. Promova um clima de confiança, liberdade e respeito durante a dinâmica para que os alunos levantem hipóteses, proponham explicações e reflitam sobre a relação entre o conhecimento químico, a tecnologia e a vida social. Verifique com antecedência a disponibilidade dos recursos necessários para a apresentação do vídeo no dia previsto: um computador ou um equipamento específico de DVD conectado a uma TV ou projetor multimídia. professor! Crie e administre situações para que seus alunos expliquem, justifiquem, argumentem e exponham suas ideias!

4 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor mais detalhes! Para aprofundar o assunto, leia o artigo de CHAGAS, Aécio Pereira. Os Noventa Anos de Les Atomes, Revista Química Nova na Escola, nº 17, maio de 2003, p Disponível em qnesc.sbq.org.br/online/ qnesc17/a09.pdf. 1. Desenvolvimento Comece a aula conversando com os alunos sobre a necessidade que possuímos de lidar com as coisas invisíveis ou inimagináveis. Lembre aos alunos que tudo ao nosso redor é matéria, composta de minúsculas partículas existentes na natureza, inclusive nós. Microscópico x Macroscópico O químico experimental normalmente mede grandezas macroscópicas, por exemplo, pressão, volume, temperatura ou até observação de cores, mas a explicação acontece na maioria das vezes, indo ao microscópico. Explique para a turma que a conexão existente entre o microscópico e o macroscópico é sempre realizada pelo químico, pois uma explica a outra. Cite como exemplo a análise dos elétrons, a posição das moléculas e a estrutura cristalina. Converse com os alunos sobre as experiências realizadas para enxergar o invisível, pois questões como de que tudo é feito? e do que são feitas as coisas? existem há muito tempo. Comente com os alunos que é muito difícil para nós compreendermos o muito pequeno assim como o muito grande, imensurável. Destaque o momento do vídeo que apresenta a descoberta de Robert Brown (grãos de pólen se movimentavam de modo caótico em um copo de água); os cientistas passaram a se perguntar qual seria a explicação para esse movimento, chamado posteriormente de movimento browniano. 4 Explique que foi o então jovem Albert Einstein que conseguiu comprovar a hipótese de que o pólen se movimentava devido ao choque com as moléculas de água. Além disso, concluiu que apesar dos átomos e moléculas serem muito pequenos seria possível estimar seu tamanho, calculando o impacto que causavam em objetos maiores, como por exemplo, o impacto das moléculas de água nos grãos de pólen. Einstein concluiu, então, que as partículas se movimentam por causa da colisão de trilhões de moléculas de água. Ressalte que dessa maneira Einstein conseguiu calcular o peso e o tamanho dos átomos, no que foi considerada a primeira prova experimental da existência dos átomos.

5 Teste da chama Você sabia que é possível identificar visualmente os componentes de uma substância? Pergunte aos alunos se eles sabiam disso. Explique que os elementos têm uma espécie de impressão digital de forma luminosa, pois cada elemento possui um espectro próprio de emissão ou absorção de energia. Informe que os alemães Kirchhoff e Bunsen inauguraram o método do teste da chama para identificar os elementos químicos presentes em uma amostra. Neste ponto é interessante esclarecer que quando uma amostra é aquecida, os elétrons são excitados e absorvem energia, regressando depois ao seu estado fundamental, liberando essa energia absorvida, que pode ser observada através de uma chama colorida. Explique que alguns elementos emitem radiação visível, sendo possível identificá-los através da cor que conferem à chama. Cristalografia de raio X Audiovisual Programa Tudo se Transforma Enxergando o Invisível Todos se lembram da visão de raio-x do Super-Homem, mas nem se compara à visão de raio-x dos cientistas. É provável que seus alunos jamais tenham ouvido falar em cristalografia de raio X. Explique que através dessa técnica é possível enxergar dentro da estrutura dos sólidos e ver de que modo as moléculas se organizam para formar um cristal, por exemplo. Para que os alunos possam entender melhor, congele o vídeo no momento da explicação do princípio da cristalografia. Esclareça que quando um feixe de raio X atravessa um cristal, interage com os agrupamentos de átomos e, pela sua difração, é possível observar padrões de intensidade. A partir desses padrões de difração, os cientistas conseguem calcular a organização e as distâncias entre os átomos dentro de uma estrutura cristalina. 5

6 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor Microscópios...mas legal mesmo seria enxergar diretamente essas estruturas e coisas ainda menores. Explique para os alunos que o microscópio é um instrumento que permite a visualização de objetos minúsculos, através da ampliação da sua imagem. Ressalte que os microscópios mais conhecidos são os microscópios óticos, que utilizam a refração das ondas luminosas para ampliar muitas vezes a imagem de uma célula. Os microscópios óticos permitem aumento de até vezes em relação ao tamanho real do objeto. Explique que para observar coisas ainda menores, é preciso usar comprimentos de ondas menores do que a da luz visível. Esclareça que isso só começou a se tornar realidade depois que a mecânica quântica provou que partículas como os elétrons se comportam como ondas de curtíssimo comprimento de onda em certos experimentos. Enfatize que, baseando-se nisso, foi possível desenvolver os microscópios eletrônicos, que em vez de utilizar a luz visível, emitem feixes de elétrons que interagem com os elétrons da amostra gerando imagens de pontos com maior ou menor intensidade. Você poderá destacar que há um tipo de microscópio eletrônico de escaneamento ou varredura que produz imagens em 3D. Nanotecnologia...será que não dá para gente ir mais fundo ainda e ver o átomo mesmo, diretamente? Converse com os alunos que a tecnologia atualmente permite ver o átomo diretamente. Explique para eles que isso é possível por causa da mecânica quântica. Para que os alunos tenham noção do tamanho dos átomos, diga-lhes que só é possível visualizá-los por causa da produção de microscópios por tunelamento. É bastante provável que eles nunca tenham ouvido falar desses microscópios. Explique que o tunelamento é um fenômeno quântico que prevê a possibilidade de que um elétron atravesse uma barreira mesmo sem ter energia suficiente para isso. Informe que esse microscópio de tunelamento foi criado em 1981 e é capaz de produzir imagens de átomos e moléculas com a utilização de uma agulha pequena e finíssima, na qual se aplica uma tensão elétrica. Nesse momento seria interessante destacar no vídeo o momento que mostra a imagem formada quando a agulha desliza sobre a superfície da amostra. Retorne o vídeo e aponte o movimento túnel, que cria um fluxo de elétrons.

7 Informe que esse processo permite não só criar uma imagem da amostra, mas também medir suas propriedades físicas, estudar as forças existentes entre moléculas e átomos e até modificar as suas estruturas em escala atômica. Comente que a ciência desenvolveu um aparelho ainda mais eficiente o microscópio de força atômica, que também utiliza a ponta de uma agulha e permite detectar e registrar o relevo dos átomos. Esse processo possibilita também manipular de modo controlado objetos menores do que um bilionésimo de metro, ou um nanômetro. Você poderá congelar o vídeo no momento em que é exibida a escala nanométrica, isto é, a base para a chamada nanotecnologia. Informe que nano é um prefixo grego que significa anão. A nanotecnologia produz soluções em diversos campos científicos. Informe que na informática, por exemplo, possibilitou a construção de nano circuitos, chips e processadores cada vez menores e mais eficientes. Cite outros exemplos também apresentados no vídeo, como o desenvolvimento de remédios inteligentes em nano partículas capazes de alterar componentes dentro da célula. mais detalhes! O texto de SILVA, Suzeley Leite Abreu; VIANA, Marcelo Machado e MOHALLEM, Nelcy Della Santina também pode ser um ótimo apoio para esta aula: Afinal, o que é Nanociência e Nanotecnologia? Uma Abordagem para o Ensino Médio, Revista Química Nova na Escola, Nº 31, agosto de 2009, p Disponível em: online/qnesc31_3/04-qs pdf Audiovisual Programa Tudo se Transforma Enxergando o Invisível 7

8 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor 2. a) b) 3. Atividades Programe a exibição do pequeno vídeo sobre o movimento browniano, disponível em br/handle/mec/9677 e converse com a turma sobre o assunto. Solicite aos alunos que façam uma pesquisa em jornais e revistas sobre matérias que abordem o tema da nanotecnologia. Na aula seguinte, faça com que troquem as reportagens uns com os outros e depois sugira que comentem quais acharam mais interessantes, dando espaço para que se expressem. Avaliação Professor, uma avaliação é mais proveitosa se realizada de modo formativo durante o período em que estiver fazendo uso dos recursos midiáticos pedagógicos. Aproveite para fazer reflexões sobre o seu próprio trabalho enquanto estiver em sala de aula, através da reação e da participação de seus alunos. Dessa forma, fica mais simples e fácil tomar decisões futuras para a continuidade do processo de ensino-aprendizagem com qualidade e bom aproveitamento. Para garantir uma boa avaliação, fique atento a todos os sinais da turma e envolva-se em todo o processo, desde a definição dos objetivos. Nesta primeira etapa é importante que você estipule os critérios e atribua parâmetros geradores de conceitos e notas. Não deixe de avaliar o seu próprio trabalho no momento em que estiver avaliando os seus alunos. Faça isso sem medo ou receio, lembrando que a autoavaliação é essencial para o crescimento profissional, pois através dela você será capaz, se necessário, de melhorar ações futuras, repensar seu método de ensino e reformular os objetivos propostos inicialmente. É válido, também, estimular debates após a apresentação dos vídeos. Assim será possível avaliar a construção de conteúdos conceituais, procedimentais e atitudinais. Portanto, incentive seus alunos a expor as opiniões, tecer comentários e críticas sobre o trabalho apresentado e aproveite esses momentos para captar indicações sobre a qualidade das aulas. Fique atento aos questionamentos, eles indicam se os objetivos traçados inicialmente foram atingidos ou se será preciso focar em algum assunto específico que não tenha ficado claro. Atente também para as possibilidades de utilizar o conteúdo do vídeo na elaboração de instrumentos formais de avaliação, como provas e testes. 8

9 4. Interdisciplinaridade Professor, este é um produto que pode ser trabalhado de forma interdisciplinar, portanto, aproveite a oportunidade para trabalhar com professores de outras disciplinas. Convide, por exemplo, o professor de Matemática para uma atividade sobre tamanhos e proporções e peça para ele explicar para os alunos a escala nanométrica. Você pode explorar a parte histórica do vídeo ao lado do professor de História. Prepare aulas conjuntas e proponha a organização de apresentações sobre os cientistas envolvidos com este tema. Não deixe de convidar o professor de Português para participar deste projeto, ajudando os alunos na elaboração do texto. Existem inúmeras possibilidades de atividades interdisciplinares. Aqui estão apenas algumas sugestões. Use sua criatividade e peça a ajuda dos outros professores para desenvolver outros projetos em conjunto. As aulas ficarão mais ricas e o entrosamento entre professores e alunos ficará muito melhor, beneficiando toda a comunidade escolar. Audiovisual Programa Tudo se Transforma Enxergando o Invisível 9

10 VÍDEO - AUDIOVISUAL EQUIPE PUC-RIO Coordenação Geral do Projeto Pércio Augusto Mardini Farias Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider Assistência Camila Welikson Produção de Conteúdos Moisés André Nisenbaum CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação Geral Gilda Helena Bernardino de Campos Coordenação de Audiovisual Sergio Botelho do Amaral Assistência de Coordenação de Audiovisual Eduardo Quental Moraes Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque Coordenação de Produção dos Guias do Professor Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Assistência de Produção dos Guias do Professor Tito Tortori Redação Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson Gabriel Neves Tito Tortori Design Isabela La Croix Romulo Freitas Revisão Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson

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