REPRESENTAÇÕES DE ESTUDANTES DO IFRN-CURRAIS NOVOS PARA OS TRÊS ESTADOS DA MATÉRIA

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1 REPRESENTAÇÕES DE ESTUDANTES DO IFRN-CURRAIS NOVOS PARA OS TRÊS ESTADOS DA MATÉRIA W. S. Batista¹; A. J. S. Santos 2 ; L. D. Medeiros 3 ; L. C. S. Silva 4 1,2,3 Discentes do Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN) - Campus Currais Novos, 4 Docente do Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN); liviacristinadossantos@ifrn.edu.br RESUMO Uma das principais dificuldades que os professores de química enfrentam em seu trabalho é a existência de ideias entre os alunos que dificultam a aprendizagem dos conceitos científicos. Especialmente quando se trabalha as representações que estes possuem para o comportamento microscópico da matéria em função das observações macroscópicas. Essas ideias também são chamadas de concepções alternativas, são ideias que os estudantes possuem com relação a determinados conteúdos por eles estudado, que podem diferir das ideias tidas como cientificamente corretas e influenciar a aprendizagem futura sendo bastante estáveis e resistentes a mudança. Contudo, a partir da identificação das concepções dos estudantes, o professor tem mais condições para desenvolver atividades diferenciadas em sala de aula e promover a evolução conceitual em direção aos conceitos científicos. Este trabalho se propôs a identificar as ideias prévias de alunos da primeira série do ensino médio do IFRN - Currais Novos, sobre as características microscópicas dos três estados físicos da matéria por meio do exame dos modelos construídos por eles para explicar o comportamento das substâncias. Através dos quais foi possível observar a presença de algumas dificuldades persistentes, apesar do contato com a aprendizagem em química em anos anteriores, como a negação da existência de espaços vazios entre as partículas, a atribuição de aspectos macroscópicos a sistemas microscópicos e a confusão entre partículas elementares e biológicas. Ao mesmo tempo, identificou-se que todos os alunos buscaram um modelo para os estados da matéria que envolvia a compreensão do comportamento das partículas. E alguns grupos demonstraram uma evolução conceitual, exibindo representações dos estados físicos que correspondiam a uma noção adequada do conhecimento químico, diferentes das mais comuns nos livros didáticos. Destaca-se, portanto, a importância de o professor conhecer as ideias dos estudantes e trabalhar com elas. PALAVRAS-CHAVE: Ideias previas, ensino de química, representações. REPRESENTATIONS OF IFRN-CURRAIS NOVOS STUDENTS FOR THE THREE STATES OF MATTER ABSTRACT One of the main difficulties that chemistry teachers face in their work is the existence of ideas among students that hinder the learning of scientific concepts. Especially when working representations they possess for microscopic behavior of materials depending on the macroscopic observations. These ideas are also called alternative conceptions, are ideas that students have with respect to certain content studied by them, which may

2 2 from the ideas seen as scientifically accurate and influence future learning is very stable and resistant to change. However, from the identification of the conceptions of students, the teacher is better able to develop different activities in the classroom and promote conceptual evolution towards scientific concepts. This study proposes to identify the previous ideas of students from the first grade of secondary education from IFRN - New corrals on the microscopic characteristics of the three physical states of matter by examining the models built by them to explain the behavior of substances. Through which it was possible to observe the presence of some persistent difficulties, despite contact with learning in chemistry in previous years, as the denial of the existence of voids between particles, the allocation of the macroscopic and microscopic systems confusion between particles elementary and biological. At the same time, we found that all students sought a model for states of matter that involved understanding the behavior of the particles. And some groups demonstrated a conceptual evolution, displaying representations of physical states corresponding to an adequate notion of chemical knowledge, different from more common in textbooks. It is noteworthy, therefore, the importance of the teacher present the ideas of the students and work with them. KEY-WORDS: Previous ideas, chemistry teaching, representations. INTRODUÇÃO É comum ver nas escolas, alunos com dificuldades em alguma matéria, dentre elas a química e a física, matérias do núcleo científico, são algumas das principais. Os fatores são vários, mas as causas não são levadas em consideração pela maioria dos profissionais da educação por historicamente acharem que a culpa da não aprendizagem do aluno é dele mesmo. Entretanto é necessário levar em consideração que: Os estudantes em nossas classes de química lidam com perguntas e problemas que lhes apresentamos fazendo uso de um grande variedade de recursos cognitivos. Estes recursos incluem tanto conhecimentos e habilidades adquiridos na escola, como suposições, crenças e estratégias de raciocínio desenvolvidos através da interação com as coisas e pessoas que os rodeiam. Uma grande variedade de concepções alternativas dos alunos resultam da aplicação destes recursos em formas de contextos em que não são adequados (Talanquer, 2011, p. 39). Segundo Silva e Nuñez (2007), concepções alternativas ou ideias prévias são explicações que os alunos elaboram para dar respostas e sentido a acontecimentos e fatos naturais do cotidiano. Nada mais são do que os mecanismos através dos quais eles interpretam fenômenos, com relação aos quais ainda não possuem conhecimento científico, através do que veem, ouvem e sentem fora ou dentro do contexto da sala de aula.

3 3 Essas concepções diferem dos conceitos científicos estudados e ministrados nas escolas, porém, cresce cada vez mais o número de evidências de que esse emaranhado de informações, tanto dos alunos quanto dos professores podem coexistir. Isso se dá a partir do momento em que os alunos usam as informações científicas em sala de aula em testes avaliativos e seus conhecimentos, ditos, de mundo com as situações em que se deparam no dia-a-dia (Trinidad-Velasco e Garritz, 2003). Nas áreas de ciências é comum se deparar com concepções alternativas, principalmente no que se refere a representação da matéria. Segundo Mortimer (1995), embora se tenha embasamento dos modelos atômicos de Dalton no ensino fundamental e médio, não é evidenciado para os alunos o que representa a matéria ser composta por partículas e estas estarem em movimento em espaços vazios. Essa falha no programa leva o aluno a não compreender alguns fenômenos simples como o derretimento de um picolé ou porque a água evapora a 100 C. O autor ressalta também que os alunos têm grande dificuldade em relacionar as características macroscópicas que observam na matéria ao comportamento microscópico das partículas. Mesmo assim, os professores não estão acostumados a lidar com os conhecimentos prévios dos alunos (Silva e Nuñez, 2007) quando estes devem ser levados em conta, pois só há aprendizagem quando os estudantes constroem seu conhecimento interligando o que é aprendido em sala de aula com seus conhecimentos prévios (Trinidad-Velasco e Garritz, 2003), onde nenhuma das informações será defasada no processo de construção. Pelo contrário, se o professor previamente identificar essas concepções, elas se farão úteis no desenvolvimento de atividades diferenciadas que proporcionarão um progresso em direção aos conhecimentos científicos almejados (Schnetzler e Aragão, 1995, apud. Azzolin, 2012, p. 12). De modo que se constitui em um fator primordial no trabalho docente a detecção de tais ideias. Para isto, Carrascosa (2005) destaca vários métodos que podem ser utilizados como: questionários, entrevistas, introdução de uma situação problema, construção de mapas conceituais, elaboração de representações, etc. A atividade na qual este trabalho foi constituído foi realizada com alunos do ensino médio, do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte - Campus Currais Novos (IFRN), se utiliza a elaboração de representações com o intuito de investigar as concepções alternativas dos estudantes, referente aos estados físicos da matéria.

4 4 MATERIAIS E MÉTODOS Participaram da atividade38 alunos da primeira série do curso técnico integrado em alimentos, dentre eles 55,3% haviam tido contato com a química no Ensino Fundamental e mais7, 9% já haviam cursado a disciplina de química na primeira série do Ensino Médio em outra escola ou no próprio IFRN. O desenvolvimento da atividade se deu como parte introdutória ao estudo da química nas aulas sobre estados físicos da matéria. Objetivando a identificação das ideias prévias dos alunos sobre o tema e a construção de um modelo adequado para as propriedades de cada um dos três estados de agregação procedeu-se uma discussão com os estudantes sobre que propriedades observáveis poderiam caracterizar cada um dos três estados físicos. Os alunos foram incentivados a se expressar sobre quais seriam esses atributos particulares, justificando seu pensamento e ao mesmo tempo refletindo e contrariando as ideias apresentadas, de modo a reduzir as propriedades apresentadas apenas àquelas que realmente caracterizassem cada estado da matéria. Nesse processo a professora trabalhou somente com perguntas para estimulá-los a reflexão, sem oferecer afirmativas durante o processo que pudessem confirmar ou negar as discussões realizadas. Na aula seguinte foi solicitado aos participantes que construíssem, de forma individual, um modelo que representasse as partículas de uma substância em cada um dos três estados de agregação da substância e servisse para explicar as propriedades definidas na etapa anterior. Na ocasião foi realizada a definição do que são modelos e de como são importantes no estudo da química e de outras ciências, além disso foram apresentados exemplos de modelos em algumas áreas do conhecimento, incluindo a química, a partir dessas informações os alunos desenharam seus modelos. Posteriormente, reuniu-se os participantes em grupos de acordo com os modelos construídos, visando a maior variedade de representações por grupo, para que as discutissem e chegassem a um consenso sobre qual modelo seria mais adequado para explicar o comportamento de materiais líquidos, sólidos e gasosos. Com base nos modelos construídos foi possível avaliar as ideias prévias dos alunos sobre o comportamento da matéria.

5 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO A análise dos desenhos feitos pelos estudantes para representar microscopicamente os três estados físicos da matéria: sólido, líquido e gasoso, permitiu o agrupamento de suas representações de acordo com algumas características em comum. Ao avaliar os modelos apresentados percebe-se que a maioria dos alunos recorre a imagens com "bolinhas" similares às apresentadas nos materiais didáticos. Figura 1 - Modelo de partículas para os três estados da matéria apresentado pelo grupo 1. Figura2 - Modelo de partículas para os três estados da matéria apresentado pelo grupo 2. Os primeiros grupos exibem um desenho (figuras 1 e 2) que demonstra a ideia de que o estado de agregação da matéria dependem de como as partículas estão dispostas no espaço. Representando na ilustração, que há mais espaços vazios entre as partículas de um gás do que entre as de um líquido e de um sólido. Isso é interessante, pois de acordo com Mortimer (1995, p.23) os alunos costumam apresentar "uma forte em negar a existência de espaços vazios entre as partículas" na matéria. Além disso, é importante notar que os estudantes do primeiro grupo representaram o aspecto macroscópico desses estados físicos, desenhando um cubo para o estado sólido, um recipiente com ondas para o estado líquido e nada para o gás, destaca-se aqui a compreensão macroscópica exibida por esses estudantes que não tentaram representar o gás usando uma fumaça, demonstrando uma compreensão mais sofisticada para o conceito de gás. Enquanto isso os grupos três e quatro, mesmo apresentando representações similares (figuras 3 e 4) quanto à distância entre as partículas dos materiais nos três estados, apresentam algum preenchimento entre as partículas dos gases evidenciando

6 6 uma dificuldade na compreensão dos vazios existentes entre elas. O mesmo é percebido na representação do grupo 5 (figura 5), que desenha linhas entre as partículas de um gás. Figura 3- Modelo de partículas para os três estados da matéria apresentado pelo grupo 2. Figura 4- Modelo de partículas para os três estados da matéria apresentado pelo grupo 4. Em adição, observamos que a representação para as partículas de um líquido apresentada pelo grupo 3 (figura 3) constitui-se de gotas, o formato de partes de água quando esta é derramada lentamente, ou seja, há uma associação errônea entre o comportamento macroscópico da matéria e o comportamento microscópico da mesma. Esta dificuldade é relatada na literatura como colocado Pozo e Crespo (2009, p. 146) que esclarecem que a razão para isto está presente na crença de que se "a conduta da matéria depende de sua estrutura íntima, nada mais razoável, visto de uma perspectiva realista, que atribuir a essas causas não observáveis (partículas) propriedades similares àquelas que possuem seus efeitos (mundo observável)." A mesma dificuldade é expressa na representação dos estudantes do grupo 5 (figura 5) que apresentam as partículas do sólido como pedaços de uma pedra, atribuindo à entidades microscópicas características da matéria observável. Figura 5- Modelo de partículas para os três estados da matéria apresentado pelo grupo 5.

7 7 Todos os componentes que já haviam cursado a primeira série de química na instituição (IFRN) eram componentes do grupo 6, que apresentam em seu modelo uma representação para as partículas da matéria nos estados físicos similares a ilustrações de partículas biológicas (figura 6). Figura 6 - Modelo de partículas para os três estados da matéria apresentado pelo grupo 6. Neste sentido a confusão conceitual entre partículas elementares e células já foi encontrada como resultado em outros trabalhos, como o de França et al. (2009) que ao solicitar que os alunos representassem um átomo obteve algumas representações semelhantes a um célula, como estruturas como núcleo e citoplasma nomeadas na imagem. O mesmo é apresentado por Gomes e Oliveira (2007) que atribuíram esta confusão à aprendizagem recente do conceito de célula. CONCLUSÃO Ensinar química não é uma tarefa fácil. E a presença de compreensões errôneas e ideias previas voltadas ao conhecimento científico, dificulta ainda mais a aprendizagem dos alunos, sendo um dos fatores que torna o ensino desta ciência um desafio para professores. Neste trabalho, observamos as expressões dos alunos para os três estados da matéria e foi possível identificar a presença de algumas dificuldades persistentes, apesar do contato com a aprendizagem em química, como a negação da existência de espaços vazios entre as partículas, a atribuição de aspectos macroscópicos a sistemas microscópicos e a confusão entre partículas elementares e biológicas. Entretanto, foi possível observar que todos os alunos buscaram um modelo para os estados da matéria que envolvia partículas e as interações entre elas.

8 8 É necessário que o professor esteja atento a forma de pensamento dos estudantes, a suas ideias e concepções, para diminuir dificuldades com a elaboração do conhecimento adequado pelos estudantes. Até porque de acordo com Carrascosa (2005) uma das causas que originam tais concepções errôneas nos estudantes é a forma como o conteúdo é ensinado. Uma sugestão para auxiliar no processo de ensino-aprendizagem que leva em consideração as ideias prévias dos estudantes, é que o professor desenvolva um com os estudantes situações que promovam a elaboração, discussão e modificação de modelos com os estudantes, objetivando a construção de representações mais adequadas do conhecimento químico (Ferreira, 2006). REFERÊNCIAS AZZOLIN, K. A. S. Concepções prévias de estudantes do ensino médio sobre solubilidade e o desenvolvimento de atividades experimentais como ferramenta para a melhoria do ensino f. Dissertação (Mestrado em Educação de Ciências) Centro de ciências Naturais e Exatas, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria CARRASCOSA, J. El problema de las concepciones alternativas en la actualidad (Parte I). Analisis sobre las causas que la originan y/o mantienen. Revista Eureka sobre la Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, Cádiz, v. 2, n. 2, p , FERREIRA, P. F. M. Modelagem e suas contribuições para o ensino de ciências: uma análise no estudo de equilíbrio químico f. Dissertação (Mestrado em Educação). - Faculdade de Educação, Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte FRANÇA, A. C. G.; MARCONDES, M. E. R.; CARMO, M. P. do. Estrutura atômica e formação de íons: uma análise das ideias dos alunos do 3º ano do ensino médio. Revista Química Nova na Escola, v. 31, n. 4, p , GOMES, H. J. P.; OLIVEIRA, O. B. de. Obstáculos epistemológicos no ensino de Ciências: um estudo sobre suas influências nas concepções de átomo. Revista Ciências & Cognição, v. 12, pp , MORTIMER, E. F. Concepções atomistas dos estudantes. Revista Química Nova na Escola, n. 1, pp , 1995.

9 9 POZO, J. I.; CRESPO, M. A. G. A aprendizagem e o ensino de ciência: do conhecimento cotidiano ao conhecimento científico. Porto Alegre: Artmed, p. SILVA, M. G. L.; NÚÑEZ, I. B. Identificando concepções alternativas dos estudantes.in: Instrumentação para o ensino de química II. Natal: EDUFRN, TALANQUER, V. El papel de las ideas previas en el aprendizaje de la química. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales.n. 69, pp , TRINIDAD-VELASCO, R.; GARRITZ, A. Revisión de las concepciones alternativas delos estudiantes de secundaria sobre la estructura de la matéria. Educación Química, v. 2, n. 14, 2003.