PLANEJAMENTO E DESIGN DE UM OBJETO VIRTUAL DE APRENDIZAGEM PARA O ENSINO DE QUÍMICA: UMA ABORDAGEM CTS

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2 PLANEJAMENTO E DESIGN DE UM OBJETO VIRTUAL DE APRENDIZAGEM PARA O ENSINO DE QUÍMICA: UMA ABORDAGEM CTS Anna M. Canavarro Benite 1, Claudio R. Machado Benite 1,2,Pedro Alexandre Lopes de Souza 1 e Geiziane Silva Oliveira 2 1. Laboratório de Pesquisas em Educação Química e Inclusão, LPEQI, Universidade Federal de Goiás, 2. UnUCET - Universidade Estadual de Goiás, Categoria do trabalho: B. Indagação, contextualização e modelização Resumo: Objetivamos estabelecer diálogo entre o conhecimento prévio e o conhecimento científico envolvido no funcionamento de um aparelho de microondas por meio da criação de um Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) para o ensino de conceitos químicos relacionados com o funcionamento deste aparelho. Discorremos sobre como essa forma de apresentação se insere na aula de ciências/química abordando as relações CTS. Palavras-chave: OVA, ensino de química, CTS PLANNING AND DESIGN OF A VIRTUAL LEARNING OBJECT TO THE TEACHING OF CHEMISTRY: A CTS APPROACH Abstract: This work aimed to establish dialogue between prior knowledge and scientific knowledge of students involved in the operation of a microwave oven through the creation of a Virtual Learning Object (OVA) for the teaching of chemical concepts related to the operation of this device. We discuss how this form of presentation is part of the science classroom / chemistry dealing with the relations CTS and describe its features. Keywords: OVA, teaching chemistry, CTS INTRODUÇÃO A ideia de racionalização, segundo Habermas (2006), se refere à dilação das esferas sociais submissas aos critérios da decisão racional dependentes da institucionalização do desenvolvimento da ciência e da tecnologia. Nesse sentido, a racionalidade corresponde à escolha de estratégias de ação, ao uso adequado da tecnologia e à pertinente instauração de sistemas visando o domínio sobre a natureza

3 2 ou sobre a sociedade, ou seja, um exercício de controle. Concordamos com o autor que esse tipo de racionalidade limita a ação prática à escolha de meios apropriados para atingir determinados fins, ocultando seu caráter político, em qualquer ação profissional que presuma resolver problemas sociais. No que diz respeito a formação de professores, os cursos de licenciatura de muitas universidades brasileiras ainda seguem o modelo 3+1 pautado na racionalidade técnica, instituído em 1962, caracterizado por ministrar as disciplinas de conteúdo específico no início do curso e as de cunho pedagógico num momento final, supondo que a partir do conhecimento teórico se torna mais fácil aprender a técnica para utilizá-la na solução de problemas (ECHEVERRÍA et al., 2010). Entretanto, concordamos com Santos e Mortimer (2002) que a ciência não é neutra nem suficientemente capaz de resolver as grandes questões éticas e sóciopolíticas da humanidade, junto à tecnologia têm interferido no ambiente e suas aplicações têm sido objeto de muitos debates éticos, o que torna inconcebível a idéia de uma ciência pela ciência, sem consideração de seus efeitos e aplicações (p.2). Sobre a ação docente, defendemos que durante a relação social, quando uma situação problemática não apresenta uma solução imediata, ou seja, é incompatível com os tratamentos técnicos, a solução requer um movimento reflexivo para que possa se chegar a soluções adequadas. Com a proposta mundial de currículos enfatizando a relação Ciência Tecnologia e Sociedade (CTS), a ação docente passa a ter como foco uma educação científica e tecnológica que permita ao aluno se apropriar de conhecimentos necessários para uma formação crítica e o desenvolvimento de habilidades para tomada de decisões em questões que envolvam essa relação (SANTOS, 2009). Em contraponto a uma visão de Ciência como verdade absoluta, o currículo pautado na relação CTS aborda conteúdos científicos enfocando aspectos de natureza filosófica, sociológica, histórica, política, econômica e humanística exigindo uma visão cada vez mais multidisciplinar e reflexiva das ciências. Quanto à educação tecnológica, baseado na abordagem dos aspectos técnico, organizacional e cultural apontados por Pacey (1990), objetiva compreender como a tecnologia influencia o comportamento humano e como ele pode interferir nas atividades sócio-políticas e culturais (SANTOS e MORTIMER, 2002). Assim, Ter o controle social sobre a tecnologia implica a educação de nossos cidadãos para uma reflexão crítica sobre suas consequências sociais. Isso exige conhecimento científico e tecnológico que vai além da memorização de sistemas classificatórios, definições e resolução de exercícios, mas a compreensão do papel da ciência e da tecnologia na sociedade (SANTOS, 2009, p.2). Neste contexto, a nova geração da internet tem notoriamente se apresentado como fator decisivo nas tomadas de rumo das relações CTS por meio da utilização de diversas ferramentas interativas, o que possibilita (re)construir conhecimento. Partindo da perspectiva de que na internet tudo é cada vez mais dinâmico e a interação é cada vez mais natural, tanto em termos visuais, quanto em sua linguagem de programação, as Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs), em especial a Web 2.0, tem-se incorporado a processos educativos. Assumidos esses pressupostos este trabalho objetivou estabelecer diálogo entre o conhecimento prévio de estudantes e o conhecimento científico envolvido no funcionamento de um aparelho de microondas por meio da criação de um Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) (BENITE et al., 2011) para o ensino de conceitos químicos relacionados com o funcionamento deste aparelho. Utilizamos os recursos da Web 2.0 como ferramenta da ação mediada de ensino de química e discorremos

4 3 sobre como essa forma de apresentação se insere na aula de ciências/química abordando as relações CTS e descrevemos suas funcionalidades. SOBRE AS ESCOLHAS METODOLÓGICAS Este trabalho contém elementos de uma pesquisa participante por meio da qual se busca a participação da comunidade na análise de sua própria realidade, com o objetivo de promover ações coletivas para o beneficio da comunidade escolar. Tratase, portanto, de uma atividade educativa de investigação e ação social (BRANDÃO, 1984). Cabe esclarecer que a participação em uma pesquisa, segundo Demo (2004), está para além de pertencer a essa comunidade, mas dar voz a mesma. Neste caso, assumimos as duas posições, pois representamos os professores de ciências que ensinam para a sociedade tecnológica e os membros desta sociedade tecnológica, isto é, representamos a sala de aula de ciências condicionada por novas formas de comunicação a partir de posições definidas e legitimadas nesta estrutura social. Assumidos estes pressupostos, planejamos e desenvolvemos um portal interativo nomeado Ealuno (www.ealuno.net) com três características básicas: pode ser acessado por meio do computador e celular (smartphone), preferencialmente pela internet; visa disponibilizar atividades pequenas, ou seja, que podem ser utilizadas no tempo de uma ou duas aulas; e focaliza um objetivo de aprendizagem único o ensino de ciências. O Ealuno, portal interativo do Laboratório de Pesquisas em Educação Química e Inclusão - LPEQI, situado no Instituto de química da Universidade Federal de Goiás, dedicado aos níveis básico e superior de ensino, é um canal disponível para que professores e alunos de ciências de todo o país terem auxílios para suas aulas e discutirem o ensino ampliando o espaço de discussão das salas de aula. No portal disponibilizamos materiais produzidos a partir de diferentes tecnologias e linguagens interativas como apoio para a abordagem CTS nas aula de ciências. Neste sentido, planejamos e desenvolvemos um OVA denominado Decifrando a Cozinha a partir do estabelecimento de diálogo com uma turma de 2º ano do ensino médio de Goiânia, Goiás - Brasil, que foi convidada a participar da investigação pelo professor regente (PG). Foram sujeitos desta pesquisa 22 alunos (A), mediante o aspecto volitivo que caracteriza a escolha da amostra pesquisada. Durante o segundo semestre de 2011, a partir da discussão conceitual sobre o tópico ondas, iniciado em sala de aula (presencialmente) os sujeitos da investigação foram convidados a expor seus conhecimentos prévios sobre a temática a partir da seguinte indagação Como funciona o aparelho de microondas?. Para garantir que os sujeitos não seriam influenciados pelas respostas de seus colegas de classe, estas foram enviadas por ao portal e a visualização foi autorizada somente aos professores formadores (PF), uma aluna de iniciação científica (IC) participante da investigação e PG. O instrumento de coleta de dados foi o próprio portal que disponibiliza detalhes sobre a visitação (diferentes tipos de relatórios), permitindo mapear como os visitantes navegam pelo mesmo, fornecendo registros de permanência e localizando o tráfego de informações. O discurso escrito produzido pelos sujeitos da investigação foi analisado por meio da técnica de analise da conversação (MARCUSCHI, 2007). RESULTADOS E DISCUSSÃO No ensino de ciências um dos maiores desafios do professor é construir uma ponte entre os conceitos científicos abordados na sala de aula (conhecimento científico) e o mundo cotidiano dos alunos (conhecimentos prévios de senso comum) (BENITE e BENITE, 2008; BENITE, 2011). O discurso escrito ( s enviados pelos alunos para o Ealuno) sobre o

5 4 funcionamento do microondas foi analisado. Apresentamos a análise das unidades de convergência que emergiram de situações (dilemas) quando o conhecimento de senso comum dos sujeitos da investigação diverge do conhecimento científico. Determinação das unidades de convergência O processo de ensino e aprendizado sofre influência do meio, como os conhecimentos anteriores aos aprendidos na escola, isto é, visões apreendidas desde criança que são originados pelas interações que o individuo estabelece com a família, os amigos, o ambiente externo, a natureza, dentre outros, de forma sensorial, afetiva e cognitiva (SOBRAL e TEIXEIRA, 2007). Desta forma, concordamos com Mortimer (2000) que é preciso considerar duas características principais no processo de ensino e aprendizagem: a aprendizagem se dá através do ativo envolvimento do aprendiz na construção do conhecimento e as concepções dos estudantes desempenham um papel importante no processo de aprendizagem (p. 57). Na tabela 1 apresentamos a categorização dos dilemas encontrados. Neste trabalho, por motivo de espaço discutiremos apenas uma das quatro unidades de conflito emergentes dos resultados. Tabela 1: Dilemas que emergiram do discurso escrito. Unidade de convergência: Dilemas Exemplos de discurso Conceito de radiação eletromagnética (RE) A2: O aparelho de microondas emite raio elétrico de alta frequência chamado de microondas. A15: As microondas são ondas de rádio. O conceito de Agitação Molecular (AM) A1: O calor vem do atrito que a energia provoca nas moléculas de água presentes nos alimentos. O conceito de Temperatura (T) A2: Há uma transmissão de calor direta do magnetron aos alimentos cozinhado-os. O conceito de Energia (OE) A4: O forno de microondas funciona transformando energia elétrica em energia térmica. O conceito de temperatura Para entendermos como os alimentos são cozidos no aparelho, devemos saber qual a relação entre as microondas propagadas e o aumento da temperatura do alimento. No discurso de A2, temos: A2: Há uma transmissão de calor direta do magnetron aos alimentos cozinhado-os. Durante o funcionamento do aparelho, as microondas fornecem energia às moléculas de água do alimento, aumentando a sua agitação molecular, e provocando um efeito de alinhamento e re-alinhamento, com isto a agitação molecular aumenta e portanto, também a temperatura aumenta e o alimento é aquecido. Desta forma: O elevado conteúdo de água nos alimentos faz com que a dissipação de energia, seja grande. Assim, com a passagem de Microondas na

6 5 cavidade do forno que contém certo material que possui água, a direção do campo muda 2,45 x 10 9 vezes por segundo. Portanto, tão logo as moléculas de água sofram certo alinhamento parcial, a direção do campo reverte, e as moléculas sofrem um realinhamento. O alinhamento e re-alinhamento das moléculas com elevada freqüência produzem grande quantidade de calor, levando ao cozimento do alimento (BARBOZA et al., 2001, p.902). Além disto, há uma diferença entre agitação e vibração. Qualquer objeto ou corpo sólido, e mesmo as pequenas moléculas que formam os objetos macroscópicos, possuem certa vibração natural, uma "freqüência característica". Isso ocorre porque os átomos possuem uma energia (energia térmica) de agitação, uma propriedade explicada pela mecânica quântica e pela termodinâmica, que está associada à sua temperatura (ROEDERER, 2002; ATKINS e JONES, 2006). Outro conflito gerado está relacionado a maneira com que os alimentos são cozidos, este fato pode ser evidenciado no discurso de A20. A20: Pelas suas características as altas frequências atuam a partir da parte central dos alimentos aquecendos ou cozinhando-os de dentro para fora. Apoiamo-nos em Pecoraro et al (1997) para dizer que no processo de aquecimento dos alimentos as microondas provocam o aumento da vibração das moléculas de água da parte externa para o interior dos alimentos, isto é, o cozimento ocorre de fora para dentro. CRIAÇÃO DO OVA: A TENTATIVA DE ESTABELECIMENTO DE RELAÇÕES CTS NO ENSINO DE QUÍMICA Concordamos com Santos e Mortimer (2002) que podemos identificar na proposta CTS três objetivos gerais: a aquisição de conhecimentos, a utilização de habilidades e o desenvolvimento de valores (BYBEE, 1987). Nesse sentido, ensinar ciências fundamentado na relação CTS pode ser uma alternativa que permita ao aluno compreender a natureza do conhecimento científico e suas implicações na sociedade. Ademais os princípios envolvidos no aquecimento por um aparelho de microondas, envolvem conceitos químicos, tais como: temperatura, ligação química, estrutura molecular, agitação molecular, polarização dentre outros (BARBOZA, et al., 2001). Assim, compreender o funcionamento do aparelho de microondas envolve a aprendizagem de química e pode otimizar seus processos de utilização e consumo. Uma vez identificadas as unidades de conflito o OVA foi planejado para retratar o funcionamento do aparelho de microondas com situações que fomentassem e ampliassem a discussão em torno dos conflitos. O OVA foi desenvolvido no PowerPoint, devido à sua grande difusão no contexto escolar, porém atualmente trabalhamos na criação de uma versão do OVA em código aberto. O OVA é composto por frames ligados em hiperlink o que garante a possibilidade de navegação. Assim, ao selecionar um link abre-se a janela do destino escolhido. Na tela principal, como mostrado na Figura 1, há a opção de iniciar e se selecionado o link apresentação o individuo será encaminhado para o próximo frame, o qual contém as instruções de navegação (Figuras 1 e 2).

7 6 Figura 1: Tela inicial do OVA Figura 2: Instruções de navegação. A realidade científica é complexa e seu conhecimento está condicionado a idealizações e aproximações, contudo, no ensino de ciências nós professores tratamos dos resultados finais deste processo complexo. De modo que, entendemos que a ciência é um processo de representação do mundo, que sempre está se (re)construindo e o conhecimento científico é povoado por entidades de representação. Quando se trata do ensino e aprendizagem da química, lidamos com constructos teóricos, os modelos, que são as representações simplificadas de um sistema. Portanto, cabe considerar que aprender é um processo de construção social intimamente relacionado com as ferramentas das interações sociais e, exemplo de ferramenta desta interação é o computador que pode facilitar estudos exploratórios. Representações da realidade consistem em uma espécie de filtro, desta mesma realidade, por meio da qual o homem é capaz de vislumbrar o mundo e promover ações. Em Decifrando a Cozinha essas representações dão ênfase à tríade: linguagem, imagem e ação que consideramos elementos indispensáveis para a apropriação dos conceitos científicos. A figura 3 apresenta a operacionalização de uma atividade de simulação (sobre como as microondas atuam nos alimentos) em termos de sua descrição triádica.

8 7 Figura 3: Simulação da atuação das moléculas de água no aquecimento por microondas (baseado em BARBOZA et al., 2001). Para compreender como as microondas atuam nos alimentos, importa compreender como elas atuam nas moléculas de água presentes nos alimentos, pois este é o fator responsável pelo aquecimento e consequentemente cozimento do alimento. O frame (fig.3) traz uma simulação da atuação das microondas nas moléculas de água nos alimentos. Os botões de animação permitem acessar a representação de organização molecular da água quando submetida ou não a ação das microondas. Esta atividade foi planejada para discutir o conceito de agitação molecular em função da temperatura, corroborando com a tentativa de esclarecimento dos conflitos das unidades convergentes (RE), (AM), (TG) e (OE). Neste frame é apresentado como é o fornecimento de energia para as moléculas e como esta energia influencia na sua agitação e por consequência na temperatura. O próximo frame (figura 4) apresenta uma simulação do funcionamento do aparelho de microondas, isto é qual o caminho percorrido pela radiação eletromagnética. Figura 4: Simulação do funcionamento do aparelho de microondas (Baseado em BARBOZA et al., 2001). Esta simulação oportuniza discutir conceitos químicos que permitam

9 8 compreender o fato de o aparelho de microondas conter em seu interior um prato que desempenha um movimento giratório, corroborando para o esclarecimento dos conflitos citados anteriormente. CONSIDERAÇÕES FINAIS Nossos resultados demonstram que a configuração do OVA permite diferentes meios de registro e representação da realidade e, desse modo, condiciona novas relações de comunicação estruturadas pelas múltiplas formas de representação da realidade, tais como gráficos ou animações, que provêm um conjunto diversificado de meios para planejar e estruturar as atividades de ensino e aprendizagem de química. O OVA pode ser útil na ação mediada, e esta utilidade está no poder de interatividade e no acesso a ambientes virtuais, permitindo oferecer aos usuários interação e motivação, para o processo de ensino-aprendizagem de química. Além do mais, nossos resultados apontam que foi possível estabelecer as relações CTS no planejamento e design de Decifrando a Cozinha. AGRADECIMENTOS À FAPEG e ao CNPq. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ATKINS, P. e Jones, L. Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, AZEVEDO, E.R.; FARIA, G.C.; BATALHÃO, T.B.; FILHO, J.A.C.; SANTONI, E.; SARTORI, J.L. e NUNES, L.A.O. Utilização de um espectrógrafo de projeção como uma ferramenta para demonstrações sobre polarização da luz. Química Nova, v.33, n.5, p , BARBOZA, A.C.R.N.; CRUZ, C.V.M.S.; GRAZIANI, M.B.; LORENZETTI, M.C.F. e SABADINI, E. Aquecimento em forno de microondas / desenvolvimento de alguns conceitos fundamentais. Química Nova, v. 24, n.6, p , BENITE, C.R.M.; BENITE, A.M.C. e ECHEVERRÍA, A.R. A pesquisa na formação de formadores de professores: em foco, a educação química. Química Nova na Escola, v.32, n 4, BENITE, A.M.C. e BENITE, C.R.M. O computador no ensino de química: impressões versus realidade. Em foco: as escolas públicas da Baixada Fluminense. Ensaio Revista em Educação em Ciências, v.10, n.2, p. 1-20, BENITE, A.M.C.; BENITE, C.R.M. e FILHO, S.M.S. Cibercultura em Ensino de Química: Elaboração de um Objeto Virtual de Aprendizagem para o Ensino de Modelos Atômicos. Química Nova na Escola, v.33, n.2, p. 1-6, BENITE, C.R.M. Formação do professor e docencia em química em rede social: estudos sobre inclusão escolar e o pensar comunicativo. Tese, Programa Multiinstitucional de Doutorado UFG/UFU/UFMS. Goiânia, GO, Brasil, BRANDÃO, C.R. (Org.). Repensando a Pesquisa Participante. São Paulo: Ed. Brasiliense, BYBEE, R.W. Science education and the science-technology-society (STS) theme. Science Education, v. 71, n. 5, p , DEMO, P. Pesquisa Participante: Saber pensar e intervir juntos. Brasília: Líber Livros Editora, ECHEVERRÍA, A.R.; BENITE, A.M.C.; SOARES, M.H.F.B. A pesquisa na formação inicial de professores de química: A Experiência do instituto de química da Universidade Federal de Goiás. In: ECHEVERRÍA, A.R.; ZANON, L.B. (Orgs.) Formação superior em química no Brasil: Práticas e fundamentos curriculares. Ijuí: Ed. Unijuí, 2010.

10 HABERMAS, J. Técnica e ciência como ideologia. Tradução Artur Morão. Lisboa, Portugal: Edições 70, HALLIDAY, D. e RESNICK, R. Física II. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, MARCUSCHI, L.A. Análise da conversação. São Paulo: Ática, MORTIMER, E.F. Linguagem e formação de conceitos no ensino de ciências. Belo Horizonte: Ed. UFMG, PACEY, A. La cultura de la tecnología. Cidade do México: Fondo de Cultura Económica, PECORARO, E.; DAVOLOS, M.R. e JAFELICCI JR., M. Adaptações em forno de microondas doméstico para utilização em laboratório. Química Nova, v.20, n.1, p , ROEDERER, J. Física e Psicofísica da Música. São Paulo: Edusp, SANTOS, W.L.P. Educação científica e tecnológica: um compromisso de educadores e cientistas para o desenvolvimento da Ciência e Tecnologia no Brasil. Revista Virtual de Gestão de Iniciativas Sociais, edição especial, março, SANTOS, W.L.P. e MORTIMER, E. F. Uma análise de pressupostos teóricos da abordagem CTS (Ciência Tecnologia Sociedade) no contexto da educação brasileira. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, v.2, n.2, SCHABERLE, F.A. e SILVA, N.C. Introdução à Física da Radioterapia, Texto eletrônico disponivel em Acessado em 21/01/2012. SOBRAL, A.C.M.B. e TEIXEIRA, F.M. Conhecimentos prévios: investigando como são utilizados pelos professores de ciências das séries iniciais do ensino fundamental. In: VI Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências. n. 6, Santa Catarina. Anais... Santa Catarina,

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