ELABORAÇÃO E APLICAÇÃO DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA REFERENTE AO CONTEÚDO DE MODELO ATÔMICO PARA ALUNOS DO 1º ANO DO ENSINO MÉDIO

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1 ELABORAÇÃO E APLICAÇÃO DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA REFERENTE AO CONTEÚDO DE MODELO ATÔMICO PARA ALUNOS DO 1º ANO DO ENSINO MÉDIO Resumo Tatiane Aparecida Silva Rocha 1 - UFU Natália Pereira Marques 2 - UFU Anny Carolina de Oliveira 3 - UFU Alexandra Epoglou 4 - UFU Grupo de Trabalho - Didática: Teorias, Metodologias e Práticas Agência Financiadora: não contou com financiamento O conteúdo de Modelo Atômico é de extrema importância para a compreensão de vários outros conteúdos químicos, porém geralmente a forma em que o mesmo vem sendo trabalho, não propicia uma aprendizagem significativa por parte dos alunos. O interesse pelo desenvolvimento deste trabalho ocorreu a partir da realização de uma das disciplinas do Programa de Pós-Graduação no Ensino de Ciências e Matemática (Mestrado Profissional). Deste modo, o presente trabalho tem como objetivo relatar uma experiência vivenciada mediante a elaboração e aplicação de uma sequência didática, que engloba sete aulas, referente ao conteúdo de Modelo Atômico, aplicado em cinco turmas de 1º ano do Ensino Médio em uma escola pública de uma cidade de porte médio no Triângulo Mineiro. Para que a mesma fosse elaborada, realizou-se uma pesquisa em artigos e livros didáticos sobre o conteúdo de Modelo Atômico e posteriormente verificou-se a concepção prévia de 254 alunos sobre o assunto. Tendo por base os dados obtidos nessa avaliação diagnóstica, diferentes atividades e abordagens específicas foram propostas. Entretanto, o conteúdo ainda continua sendo desenvolvido, já que a proposta consiste em trabalhar uma teoria atômica por vez, de modo que os alunos compreendam a evolução com o contexto histórico, fugindo da ideia que normalmente é trabalhada nos livros didáticos. Assim, até o presente momento foi abordada a Teoria Atômica de Dalton e percebe-se que os alunos entendem a sua importância e a variedade de conteúdos químicos que a mesma consegue explicar. Antes da elaboração dessa 1 Licenciada em Química UFU/FACIP; Mestranda em Ensino de Ciências e Matemática pela Universidade Federal de Uberlândia - UFU. Professora de Química na Escola Municipal Machado de Assis, Ituiutaba- MG. tatiane.rochasilva@hotmail 2 Licenciada em Química UFU/FACIP; Mestranda em Ensino de Ciências e Matemática pela Universidade Federal de Uberlândia - UFU. Professora de Química na Escola Estadual de Monte Alegre de Minas MG. E- mail: natypmarques@yahoo.com.br 3 Graduanda do Curso de Licenciatura em Química da Faculdade de Ciências Integradas do Pontal (UFU/FACIP). oliveiraanny@live.com 4 Professora do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade Federal de Uberlândia (PPGECM/UFU). epoglou@gmail.com ISSN

2 24683 sequência, as aulas eram ministradas de forma tradicional, muito semelhante as que vêm sendo trazidas pelos livros didáticos. Palavras-chave: Modelos. Sequência Didática. Conhecimento Científico. Introdução Quando nos referimos à disciplina de Química, há uma grande diversidade de conceitos a serem ministrados que requerem ideias abstratas, como por exemplo, átomos (MORTIMER, 1995). Entretanto, os conceitos relacionados à natureza atômica da matéria são de extrema importância, tanto para o entendimento quanto nas explicações de conteúdos químicos, como por exemplo, ligações químicas, interações intermoleculares, propriedades coligativas entre outros. A compreensão inadequada de muitos desses conceitos pode contribuir para a construção de concepções alternativas (SILVA, 2013). Com base nessa situação, e diante de algumas pesquisas realizadas em relação ao processo ensino-aprendizagem verificou-se que um dos assuntos que causam significante aversão à química enquanto disciplina do ensino médio, por parte dos alunos recém-chegados a este nível de ensino, é a atomística (LIMA et al., 2010, p.1). Para Rocha e Cavicchioli (2005), o problema se deve à dificuldade, por parte dos estudantes, de visualizar de maneira correta o mundo microscópico/submicroscópico e à falta de referenciais adequados que os ajudem a enxergar esse nível de abstração. Os autores ainda ressaltam que isso traz consequências como: problemas em entender os conceitos de átomo e elemento químico e em distinguir corretamente entre substâncias simples e compostas. Contudo, os autores Melo e Lima Neto (2013) destacam que, durante a abordagem deste assunto no ensino de química, geralmente não há uma discussão de como os modelos científicos são construídos nem de sua importância na compreensão da construção do conhecimento, o que ocorre é uma abordagem equivocada sobre modelos atômicos. Porém, a discussão é fundamental, já que a química está baseada em modelos, não apenas os atômicos, mas os moleculares, os de reações, os matemáticos, onde infelizmente essa ideia não é contemplada pelo docente, pela maioria dos livros didáticos e, consequentemente, pelo aluno (MELO e LIMA NETO, 2013). Desse modo, os discentes precisam compreender que os modelos são construções provisórias e suscetíveis de aperfeiçoamento. Os modelos avançam para formas cada vez mais poderosas, abrangentes e úteis para explicar a realidade ao longo da história da ciência. Ou seja, a observação da natureza possibilita aos cientistas a criação de modelos e teorias, que

3 24684 devem ser testados mediante a realização de experimentos ou simulações, para que assim, possamos conhecer a extensão da aplicabilidade da teoria desenvolvida. Entretanto, devemos levar em consideração que a ciência não é algo neutro e acabado, mas construída com base na constante evolução, já que alguns modelos teóricos elaborados se esbarram em limitações ao explicar o que é observado macroscopicamente, exigindo a criação de novos modelos e leis (MELO e LIMA NETO, 2013). Como destacado por Andrade e colaboradores (2010), tem-se notado a falta de interesse dos alunos pela disciplina de química, por pensarem que se trata de conceitos complicados e que não têm utilidade alguma para eles. Conceitos microscópicos e abstratos tornam a química uma vilã do Ensino Médio. Nesse sentido, é de fundamental importância o desenvolvimento de estratégias modernas e simples, como por exemplo, a utilização de laboratórios de ciências, laboratório de informática, sistemas de multimídia e outros recursos didáticos diversos, os quais são recomendados para dinamizar o processo de aprendizagem em Química (ANDRADE, et al.,2010). Levando em consideração a dificuldade apresentada pelos estudantes sobre este assunto, bem como a maneira que o mesmo vem sendo ministrado nas aulas de Química, o presente trabalho tem como objetivo relatar uma experiência vivenciada mediante a elaboração e aplicação de uma sequência didática, que engloba sete aulas, referente ao conteúdo de Modelo Atômico, aplicado em cinco turmas de 1º ano do Ensino Médio. Metodologia O interesse pelo desenvolvimento deste trabalho ocorreu mediante a realização de uma das disciplinas do Programa de Pós-Graduação no Ensino de Ciências e Matemática, na qual uma das tarefas propostas se constituiu no desenvolvimento e aplicação de uma sequência didática. Inicialmente foi escolhido um tema, Modelo Atômico, visto que este seria o próximo assunto a ser ministrado na escola. Em seguida foi realizada uma pesquisa sobre o assunto em livros, artigos e revistas, a fim de aprofundar o conhecimento sobre o mesmo, além de averiguar como ele vem sendo abordado nos livros didáticos de Química. Posteriormente, verificamos as concepções prévias dos alunos sobre o assunto, e a partir da análise dos resultados, propusemos intervenções facilitadoras da aprendizagem, ocorrendo assim, a elaboração de uma sequência didática.

4 24685 É importante destacar que o instrumento utilizado para coleta de dados sobre as concepções prévias dos alunos foi um questionário constituído de cinco questões discursivas. Em relação à utilização desse tipo de instrumento para coleta de dados, os autores Chaer, Diniz e Ribeiro (2011) explicam que um questionário que possui questões abertas permite a liberdade ilimitada de respostas, e que o respondente pode utilizar sua linguagem própria. Os autores acrescentam ainda que ele tem a vantagem de não trazer influência das respostas préestabelecidas e o respondente pode escrever o que lhe vier à mente. (CHAER, DINIZ e RIBEIRO, 2011, p. 262). O questionário foi aplicado para 254 alunos de nove turmas de 1ª série do Ensino Médio, de três escolas públicas, sendo duas do Triângulo Mineiro e uma do Sul Goiano. Após a análise dos resultados sobre as concepções prévias dos alunos, se deu início a elaboração da sequência didática. Vale ressaltar que a sequência foi elaborada por três discentes do programa que estavam cursando a disciplina citada. Entretanto, a sequência ainda continua sendo reelaborada, já que a proposta consiste em trabalhar a teoria atômica e explicar quais conteúdos químicos conseguimos explicar com a utilização dessa teoria, e não somente seguir a ideia que normalmente é trabalhada nos livros didáticos, onde os modelos atômicos são ensinados um após o outro sem nenhuma relação com outros conceitos químicos. A sequência didática elaborada vem sendo aplicada desde maio de 2015 para cinco turmas do 1º ano do Ensino Médio de uma escola pública do Triângulo Mineiro. Todavia, neste trabalho será relatada a experiência vivenciada mediante a elaboração e aplicação de uma sequência didática, que engloba sete aulas, tendo como base o Modelo Atômico de Dalton. A Tabela 1 representa de forma simplificada as principais ideias trabalhadas nas aulas. Tabela 1: Resumo das principais ideias abordadas na aula. Aulas Principais ideias 1 e 2 -Discussão sobre o que vem a ser modelo, principalmente modelo atômico; -Dinâmica: Imaginando o invisível. 3 -História da origem do átomo. 4 e 5 -Realização da atividade experimental: Há espaços vazios? ; -Discussão da atividade experimental. 6 -Teoria atômica de Dalton. 7 -Conceitos: Moléculas, substância simples, substância composta e mistura. Fonte: Dados organizados pelas autoras.

5 24686 Resultados e Discussões Em relação a primeira e segunda aula, inicialmente foram apresentadas algumas imagens do que vem a ser um modelo com base nas respostas fornecidas pelos alunos na aplicação do questionário. Porém, algumas das respostas mencionadas pelos discentes são aceitas cientificamente e outras não, desse modo, ocorreu uma discussão por parte do docente com interação entre os alunos sobre o que vem a ser modelo, com base na análise das imagens. Nesse sentido, Oliveira (2010) destaca que os conceitos espontâneos, oriundos principalmente do cotidiano do aprendiz devem ser considerados no processo de construção do conhecimento, além de que a interação entre os pares e as colaborações com os colegas representam uma excelente oportunidade para a aprendizagem. Posteriormente, iniciou-se a atividade Imaginando o Invisível, a qual foi retirada do livro didático Química Cidadã (SANTOS; MÓL, 2010, p.89). Nessa atividade, foi solicitado aos discentes que formassem 4 grupos, de modo que eles deveriam descobrir qual objeto estava presente dentro de uma caixa lacrada entregue pelo professor, no entanto eles não poderiam abrir a caixa. Os alunos deveriam descrever as propriedades do objeto além de representar o mesmo por meio de um desenho. Algumas das respostas fornecidas pelos alunos se encontram nas Figuras 1 e 2. No final da atividade os estudantes deveriam apresentar os motivos que os levaram para a descoberta do mesmo, ou seja, a conclusão que o grupo chegou. Figura 1: Representação do conteúdo da caixa pelo grupo 1 Fonte: Instrumento de coleta de dados 2.

6 24687 Figura 2: Representação do conteúdo da caixa pelo grupo 2 Fonte: Instrumento de coleta de dados 2. A ideia da aplicação desta dinâmica era discutir que os modelos não correspondem à forma real dos objetos, eles se aproximam dela à medida que são aperfeiçoados visto que os cientistas propõem vários modelos para objetos de estudo que não podem ser vistos em determinado momento histórico. No entanto, na maioria das vezes, os alunos não são levados a compreender que os modelos são apenas aproximações, e sim acreditam que eles sejam a representação exata do tema ensinado. Como afirmam Melo e Lima Neto (2013), os professores não têm se preocupado em deixar claro a importância e a evolução dos modelos científicos, ensinando modelos como verdades prontas e acabadas. Para Pimentel e Spratley (1971, apud Melo e Lima Neto, 2013, p ) os químicos falam de átomos e moléculas como se eles tivessem inventado (e inventaram). Raramente se menciona que átomos e moléculas são apenas modelos, criados e imaginados para serem similares às experiências realizadas nos laboratórios. Já na terceira aula, ocorreu uma discussão com os alunos sobre a existência do átomo, com o auxílio de um vídeo, o qual trata de uma reportagem do Fantástico ( A ideia do vídeo surgiu por parte de uma das mestrandas, já que a mesma havia trabalho com este recurso quando ministrou este assunto em anos anteriores e o resultado foi positivo. Contudo, nessa aula também foram inseridas três perguntas aos alunos, sendo estas: 1- Como as pessoas sabem que o átomo existe se elas não podem vê-lo ou senti-lo?; 2- Como o átomo foi descoberto? e 3- Sendo os átomos tão pequenos, como foi possível para os físicos descobri-los?. Essas questões tiveram como base a pesquisa realizada por Maskill e Jesus (1997 apud MELO e LIMA NETO, 2013, p. 113), que levantaram concepções e questões apresentadas pelos estudantes durante o estudo de modelos atômicos.

7 24688 Como destaca Melo e Lima Neto (2013), esse tipo de questionamento é facilmente identificado nos estudantes, já que muitas vezes os mesmos demonstram a não compreensão do que é modelo atômico. O discente entende que o átomo foi descoberto e então estudado, quando na verdade o átomo não foi descoberto, mas sua teoria foi construída (MELO e LIMA NETO, 2013, p. 113). Ao ministrar essa aula, notou-se que os alunos ficaram bem atentos durante o vídeo. Ao término do mesmo, realizou-se uma discussão, onde os discentes foram bem participativos. Um ponto que chamou a atenção dos mesmos no vídeo foi em relação aos avanços tecnológicos e a ideia da origem do átomo. Entretanto, as três perguntas realizadas deixaram os alunos curiosos e entusiasmados para estudar ainda mais o conteúdo. Já na quarta aula foi realizada uma atividade experimental. A proposta era introduzir a ideia de que a matéria possui espaço vazio, além de verificar como os alunos imaginavam que estaria organizada a matéria. Para Oliveira (2010), a realização da atividade experimental pode facilitar a aprendizagem de conceitos científicos e o aprimoramento da capacidade de observação e registro de informações, além da capacidade de analisar dados e propor hipóteses para os fenômenos observados. O roteiro experimental apresentava algumas questões que se referiam à experiência analisada. Porém, na quarta questão ( 4- Considerando suas conclusões, apresente um modelo para a constituição da matéria ), os alunos deveriam fazer uma representação, sobre como imaginam a constituição da matéria. Alguns dos desenhos elaborados se encontram nas Figuras 3, 4, 5, 6, 7 e 8. Figura 3: Representação do modelo para constituição da matéria pelo grupo 3 Fonte: Instrumento de coleta de dados 3.

8 24689 Figura 4: Representação do modelo para constituição da matéria pelo grupo 4 Fonte: Instrumento de coleta de dados 3. Figura 5: Representação do modelo para constituição da matéria pelo grupo 5 Fonte: Instrumento de coleta de dados 3. Figura 6: Representação do modelo para constituição da matéria pelo grupo 6 Fonte: Instrumento de coleta de dados 3. Figura 7: Representação do modelo para constituição da matéria pelo grupo 7 Fonte: Instrumento de coleta de dados 3.

9 24690 Figura 8: Representação do modelo para constituição da matéria pelo grupo 8 Fonte: Instrumento de coleta de dados 3. De acordo com Melo e Lima Neto (2013), geralmente nas aulas não é dada oportunidade aos estudantes de transformar seus modelos mentais em modelos gráficos para a composição da matéria. Estes poderiam ser desenhos elaborados pelos discentes que serviriam tanto para o docente perceber como o aluno cria modelos para a matéria a partir da concepção de modelos atômicos, bem como, realizar discussões sobre qual dos modelos atômicos apresentados seria mais adequado para criar modelos para a matéria, bem como as limitações dessa escolha. Mediante a realização dessa atividade, as imagens foram analisadas com o intuito de verificar os modelos mentais propostos pelos alunos. Na medida em que os modelos atômicos forem sendo trabalhados também serão propostas outras situações, para que assim, o professor possa ampliar as ideias apresentadas. Espera-se que os modelos mentais sejam trabalhados a fim de facilitar o entendimento do modelo cinético-molecular, já que muitos conteúdos na área de Físico-Química necessitam da compreensão deste. É necessário que o professor promova um tipo de aprendizado onde os alunos tenham base para que eles mesmos possam construir os conceitos em Química. No caso do conceito de átomo, necessitamos dos modelos atômicos e para ensiná-los é necessário que o aluno entenda o que é um modelo. Chassot (1996, p. 3) diz que construir modelos, isto é, imaginar átomos e vale recordar que imaginar é fazer imagens tem limitações e exigências que transcendem as interações mais usuais em nosso cotidiano. Este mesmo autor ainda ressalta que diferentes modelos são modificados em função de novas leituras que fazemos sobre a natureza da matéria, ou seja, cada tipo de modelo de átomo pode servir para explicar determinado assunto. Após a realização da atividade, ocorreu uma discussão sobre os resultados verificados, onde formou-se um círculo para socializar as ideias. Um fato importante é que mesmo com a realização da atividade, alguns alunos não compreenderam que a matéria, possui espaço vazio, porém através da discussão e com a explicação de outros colegas, percebemos que

10 24691 muitas passaram a considerar este assunto. Neste caso, podemos perceber o quanto se torna importante a discussão com o outro, as interações no grupo. Em continuidade, nas últimas aulas foi explicada a Teoria Atômica de Dalton e a diferenciação entre átomos e moléculas, já que este fato foi evidenciado durante a análise do questionário, como se observa através da fala de um aluno: A molécula é constituída por átomos. Exemplos H 2 O, uma molécula de H e uma molécula de O. Dentre outras concepções, alguns alunos acreditam que existe uma relação entre átomos e moléculas, porém estas podem ser viva ou não viva como na frase: A molécula faz parte de um conjunto de átomos, sim deve sim, mas eu acho que a molécula não é viva. Uma preocupação evidenciada é que alguns alunos mencionaram que as moléculas existem em relação com as células, conforme destacamos: Não sei explicar, mas em minha opinião a molécula pode ser partes de uma célula, de organismos estudados. Acreditamos que esta concepção alternativa pode ter sido concebida pelo ensino dos Níveis de Organização em Biologia. Nossa suposição fica mais evidente quando um aluno menciona: Eu acho que tem relação com um átomo sim, na biologia o átomo está antes da molécula. Deste modo, a aula elaborada e aplicada, teve como objetivo sanar essas dificuldades apresentadas pelos estudantes. Considerações Finais A elaboração e aplicação da sequência didática, possibilitou um maior conhecimento por parte das mestrandas na abordagem do tema Modelos, pois durante a produção das aulas houve um grande envolvimento entre as mesmas, e a troca de ideias e de experiências fez com que a sequência de ensino elaborada trouxesse vários conteúdos que podem ser explicados pela teoria de Dalton. Notamos que os alunos interagiram bem mais na aula experimental sobre espaço vazio, e os desenhos feitos por eles mostram como eles imaginam o microscópico/submicroscópico, sendo que muitas concepções trazidas por eles fazem sentido dentro do contexto estudado, e além de tudo os alunos se fazem construtores de seu próprio conhecimento, pois representam seus modelos mentais para aquele conceito. Mesmo que até o presente momento tenha sido abordado apenas a Teoria Atômica de Dalton, percebemos que os alunos entendem a sua importância e a variedade de conteúdos químicos que a mesma consegue explicar.

11 24692 Em seguida serão abordados: a Lei de Lavoisier e Proust, Tabela Periódica (exceto leis periódicas), Reações Químicas e Balanceamento de Equações. Todos esses conteúdos podem ser compreendidos à luz da Teoria Atômica de Dalton. Não obstante, antes da elaboração dessa sequência, as aulas eram ministradas de forma tradicional, muito semelhante as que vêm sendo abordadas nos livros didáticos: um modelo seguido do outro, ou seja, Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr, onde muitas das vezes, o aluno não entende qual a importância de cada modelo e acredita que o modelo estudado anteriormente está errado não tendo oportunidade de compreender a evolução dos modelos atômicos e suas aplicações para o desenvolvimento científico. REFERÊNCIAS ANDRADE, R.P.; SILVEIRA, M. C.F.; SAUER, E.; STIIRMER, F. C. Uso de TIC na disciplina de Química: análise de um simulador para o ensino de Petróleo. II Simpósio Nacional de Ensino de Ciência e Tecnologia, p. 1-17, CHAER, G.; DINIZ, R. R. P.; RIBEIRO, E. A. A técnica do questionário na pesquisa educacional. Evidência. Araxá. v. 7, n.7, p , CHASSOT, A. Sobre prováveis modelos de átomos. Química Nova na Escola. n. 3, p. 3, 1996 LIMA, K. O.; SILVA, G. M.; MATOS, M. S. Análise das dificuldades encontradas por alunos do Ensino Médio na construção de relações entre modelos atômicos, distribuição eletrônica e propriedades periódicas. In: XV Encontro Nacional de Ensino de Química. Anais.Brasília, p1-12, MELO, M. R.; LIMA NETO, E. G. Dificuldades de Ensino e Aprendizagem dos Modelos Atômicos em Química. Química Nova na Escola. 35, p , MORTIMER, E.F. Concepções atomistas dos estudantes. Química Nova na Escola. 1, p , OLIVEIRA, J. R. S. A Perspectiva Sócio-histórica de Vygotsky e suas Relações com a Prática da Experimentação no Ensino de Química. Alexandria-Revista de Educação em Ciência e Tecnologia, 3 (3), p.25-45, ROCHA, J. R. C.; CAVICCHIOLI, A. Uma abordagem alternativa para o aprendizado dos conceitos de átomo, molécula, elemento químico, substância simples e substância composta, nos ensino fundamental e médio. Química Nova na Escola. 21, p , SANTOS, W.; MÓL, G. (coords.). Química cidadã. Vol 1, 1ª ed. Editora Nova Geração, São Paulo, 2010.

12 SILVA, R. P. Átomo ou Célula? Uma Investigação sobre as Concepções Alternativas dos Alunos sobre Átomos. In: IV Encontro Mineiro Sobre Investigação na Escola. Anais...Ituiutaba, p1-8,