DESENVOLVIMENTO DE MATERIAL DIDÁTICO PARA O ENSINO DE QUÍMICA: GEOMETRIA MOLECULAR

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1 DESENVOLVIMENTO DE MATERIAL DIDÁTICO PARA O ENSINO DE QUÍMICA: GEOMETRIA MOLECULAR Resumo BAGATIN, Alessandra Camile Klinger 1 - PUCPR VIANNA FILHO, Ricardo Padilha 2 - PUCPR Grupo de Trabalho Didática: teorias, metodologias e práticas Agência Financiadora: CAPES O ensino de Química atual apresenta grandes desafios, entre eles desenvolver metodologias alternativas e materiais didáticos que sejam efetivos para transpor a barreira da abstração dos conceitos químicos. O conhecimento químico pode ser representado em três níveis: fenomenológico (macroscópico), teórico (microscópico) e simbólico. Muitas vezes a não compreensão dos conceitos químicos pelo estudante, surge da dificuldade em relacionar os conceitos fenomenológicos e visíveis com as teorias e o mundo microscópico. Para facilitar esta relação os modelos são utilizados, mas mesmo os modelos podem ser interpretados de forma equivocada devido ao seu caráter tridimensional. Dentro deste caso podemos destacar os modelos moleculares, que representam a disposição dos átomos nas substâncias. Neste trabalho foi aplicada uma metodologia alternativa e interativa para o ensino de química abordando a o tema de estudo Geometria Molecular. Para aplicação desta metodologia foi desenvolvido um material didático (kit) com balões onde esses balões foram adaptados para representarem os elementos químicos e as ligações químicas. Foram utilizados balões de diferentes dimensões e corem para representar os átomos de hidrogênio, carbono, nitrogênio, flúor, fósforo, enxofre, as ligações químicas sigma e pi e os elétrons livres. As atividades utilizando o material desenvolvido foram aplicadas durante o subprojeto de Química do PIBID-PUCPR, em cinco encontros, utilizando material midiático como apoio. Após a montagem dos kits os alunos puderam utilizar o material para compreensão dos conceitos de geometria molecular, compostos iônicos e moleculares e solubilidade. A aceitação por parte dos alunos mostrou-se positiva e com alto grau de interatividade. Essa abordagem permitiu ao aluno construir modelos moleculares de uma forma lúdica e de fácil compreensão. Palavras-chave: Geometria molecular. Ensino de Química. Modelos moleculares. Material didático para o ensino de Química. PIBID 1 Graduando no curso de Licenciatura em Química, pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná, participante do Programa Institucional de Bolsa à Iniciação a Docência PIBID, realiza projeto de Iniciação Cientifica PIBIC. 2 Mestre em Ciências (Bioquímica) pela UFPR, Professor do curso de Licenciatura em Química da PUCPR e coordenador do subprojeto de Química do PIBID. ricardo.vianna@pucpr.br.

2 17758 Introdução Os conhecimentos químicos podem ser a chave para a maior parte das grandes preocupações das quais depende o futuro da humanidade, (NEWBOLD, 1987, p.156) visto isso pergunta-se quantas pessoas tem ao menos o conhecimento da importância da química para o bem-estar humano? Infelizmente esta pergunta não é respondida como esperado, devido à educação química na escola não ter passado de mera teoria distante do cotidiano com formulas e informações, que acabaram por serem esquecidas e não contribuíram para mudanças na vida do cidadão como se esperava. Para transformar esta realidade é necessário haver o envolvimento de professores que destaquem a importância da química para a vida e sociedade em que o aluno esta inserido. Assim o professor é o elo responsável, o mediador, pela interação do aluno com o conteúdo a ser aprendido, é ele que deverá criar condições despertar o interesse do aluno pelos temas abordados. Se o professor não tiver consciência desta sua função ele irá se transformar num simples locutor, e o objetivo não é alcançado. Para alcançar o entendimento de novos conteúdos é necessário desenvolver novas técnicas pedagógicas transformando o conhecimento de difícil aprendizagem a ser assimilado, de forma lúdica, em um conteúdo fácil a ser compreendido, mais interessante e mais concreto, pois a construção do saber depende do próprio aluno. Materiais didáticos alternativos facilitam o aprendizado, pois auxiliam na compreensão dos conteúdos de forma diferente da tradicional e estimulam o relacionamento interpessoal. Ao ouvir uma música, assistir um vídeo ou desenvolver uma aula pratica é um incentivo a interdisciplinaridade 3 demonstrando ao aluno a importância de certos conceitos do próprio cotidiano. Como a química é pautada em três princípios, o microscópico, macroscópico e simbólico, a dificuldade na aprendizagem acaba sendo evidente. O princípio fenomenológico é o nível macroscópico, no qual a química se apresenta de forma sensitiva com cores e cheiros, os quais envolvem os sentidos dos estudantes e promovem a compreensão de forma mais rápida e eficiente. O nível microscópico é ilustrado com os arranjos das moléculas e partículas conceituando a teoria química, a qual não é possível ver a olho nu. 3 Interdisciplinaridade é o envolvimento de diversas ciências e conhecimentos que se correlacionam, evitando trabalhar de forma isolada.

3 17759 Para o estudo destas reações é necessário conhecer os fundamentos representacionais que são demonstrados de forma teórica e muitas vezes necessitam de conhecimentos matemáticos para total compreensão (SCHNETZLER, 2008). As moléculas microscópicas que estão presentes no cotidiano, são tridimensionais e sua representação é limitada quando colocada no papel. Segundo Hoogenboom (1962), a maior dificuldade dos alunos de química é a visualização dos arranjos atômicos espaciais das moléculas devido o seu grau de abstração. Portanto, os professores devem utilizar modelos para exemplificar conceitos químicos, de forma a relacionar o mundo microscópico para o macroscópico (PARANÁ, 2008). Em virtude disso, a elaboração de estratégias didáticas para que o aluno construa o próprio conhecimento científico, envolve atividades lúdicas e experimentais fazendo com que este se envolva nas aulas de forma dinâmica e facilite a correlação do conteúdo aprendido em sala com a sua vida, confirmando o que Schnetzler (2008), relata no livro Ensino de Química em Foco. Quando se propõe trabalhar com jogos ou atividades lúdicas em sala, sugere-se uma forma de divertimento junto à aprendizagem, quebrando a formalidade entre alunos e professores (SOARES, 2008). Da mesma forma Kishimoto (1996), afirma que a atividade lúdica pode ser educativa quando envolve diversão com à apreensão de conhecimentos, habilidades e saberes. Além de evidenciar o conteúdo de forma mais atraente, a atividade lúdica realizada em grupo promove o desenvolvimento intelectual e social do indivíduo, auxiliando no processo da construção do conhecimento (SANTOS, 2010). Com o uso de balões pode-se trabalhar de maneira lúdica, e de forma que a visualização das modelos moleculares se torne mais fácil. Segundo Roberts e Traynham (1976, p. 233) estes modelos são baratos, simples, rápidos, capazes de no mínimo demonstrar as sutilezas da abordagem matemática e são divertidos. Devido estes fatores o objetivo deste projeto foi desenvolver um novo material didático para auxiliar o professor nas aulas de químicas, focando o conteúdo de geometria molecular, o qual envolve os princípios norteadores da química e é considerado um conteúdo estruturante, pois por meio deste é possível compreender características da matéria em diversos compostos.

4 17760 A representação das moléculas conhecidas foi realizada com o uso de balões de látex de diversos tamanhos e cores, destacando o crescimento do raio atômico de acordo com o tamanho dos balões, as cores de acordo com a padronização e as ligações moleculares. Desenvolvimento do Material Os materiais didáticos são fontes de orientação para o desenvolvimento das aulas e contribuem para estabelecer a relação entre o conteúdo, professor e o aluno. Cada conteúdo necessita de um tipo específico de material que cria condições favoráveis à aprendizagem. As escolhas destes materiais são de inteira responsabilidade do professor, o qual tendo domínio do conteúdo consegue identificar o material didático mais apropriado para alcançar o seu objetivo (GARCIA, 2011). Para a construção do kit foi realizada a escolha dos elementos mais comuns dentre os elementos representativos, visto que esses elementos escolhidos formam uma ampla variedade de substancias. Focando a contextualização esses elementos formam compostos essenciais para a vida, a exemplo da água; ou são considerados um problema ambiental, a exemplo do dióxido de enxofre. Para representar mais fielmente a relação entre tamanho dos átomos os balões foram trabalhados com diversos tamanhos, os quais estão relacionados com o tamanho do raio atômico. Os balões 260 (canudos) foram utilizados para exemplificar o tipo de ligação, sigma e pi, e os balões zerinho (1,5 polegadas) para representar os pares de elétrons livres dos átomos. As cores foram escolhidas para estar de acordo com livros didáticos e kits disponíveis no mercado, demonstrado no quadro 1. Para identificar os balões, os mesmo foram serigrafados em uma face com o símbolo do elemento químico e os elétrons livres na camada de valência de cada elemento conforme demonstrado na Figura 1. A montagem das moléculas foi realizada com o uso de uma bombinha de ar e medidor de papelão calibrado de acordo com o tamanho desejado do átomo.

5 17761 Quadro 1 - Confecção dos balões Elemento Símbolo Elétrons camada de Tamanho do Balão Cor do balão valência Hidrogênio H 1 4 Branco Carbono C 4 6 Preto Nitrogênio N 5 7 Azul Oxigênio O 6 8 Vermelho Flúor F 7 9 Verde limão Fósforo P 5 10 Laranja Enxofre S 6 11 Amarelo Ligação sigma Pink Ligação pi Rosa claro Elétron livre - - Zerinho Verde bandeira Figura 1 Balões serigrafados com os símbolos dos elementos químicos e elétrons presentes da ultima camada Aplicação do material didático O Programa Institucional de Iniciação a Docência (PIBID), tem como objetivo proporcionar a vivencia do acadêmico com o ambiente escolar, conhecendo sua rotina, normas e metodologias. Por meio desta experiência o bolsista busca formas alternativas de ser o elo entre o conhecimento e os alunos, auxiliando o professor no desenvolvimento de seu trabalho de uma forma contextualizada e interdisciplinar, desenvolvendo em si mesmo uma nova metodologia mais adequada para alcançar mais facilmente a compreensão do conteúdo por parte dos alunos.

6 17762 O projeto aconteceu com o segundo ano do Ensino Médio de um colégio da rede estadual de ensino da região de Curitiba Paraná. Com o foco mais aplicado, o conteúdo de geometria molecular foi interlaçado com questões de solubilidade e polaridade das moléculas. As atividades desenvolvidas aconteceram em cinco encontros. Com aulas teóricas, utilizando quadro e giz e recursos tecnológicos para dar a fundamentação necessária para questionamentos posteriores. O primeiro encontro recapitulou conceitos sobre a diferença de soluções e misturas; componentes das soluções, soluto e solventes; as influencias do meio; para auxiliar na construção do conceito de solubilidade. Para demonstrar a diferença dos compostos iônicos e moleculares e sua interação com a água quando misturados juntos, foi realizada uma aula prática demonstrativa com água, sal e água com gás e a montagem dos compostos: água, cloreto de sódio e dióxido de carbono com os balões de festa. No terceiro encontro a aula teórica sobre polaridade e a importância para as substancias no meio ambiente foi realizada no auditório da escola, com o uso do software prezi, apresentado a seguir na figura 2 e 3. Os alunos puderam colocar em pratica o que aprenderam no quarto encontro. Com uma escolha previa os balões serigrafados foram disponibilizados para os alunos, para que eles desenvolvessem a montagem das moléculas. No próximo momento eles realizaram uma avaliação escrita com os conceitos trabalhados, para observar quais conceitos foram absorvidos com mais facilidade e quais precisariam ser trabalhados novamente. Figura 2 Aula teórica com o uso do software prezi.

7 17763 Figura 3 Momento de explicação da aula sobre a importância da polaridade. Resultados Apresentar aos alunos diferentes formas de ensinar é demonstrar que a química também esta presente de diversas formas no meio em que eles estão inseridos. Os processos alternativos visam facilitar o aprendizado do aluno, como exemplo a construção de modelos moleculares com materiais de baixo custo os quais possibilitam a visualização do microscópico. Uma proposta de modelo molecular artesanal com a fibra de uma palmeira, o qual é de baixo custo e fácil acesso, foi relatada com sucesso no artigo de Carneiro (2011). Dinâmicas em grupo também são consideradas metodologias alternativas, pois incentivam a interrelação dos alunos e aguçam a criatividade dos grupos no desenvolvimento dos trabalhos. Utilizando balões de látex, bolas de isopor e dinâmicas, Forte (2008) empregou recursos pedagógicos de forma eficiente, sendo comprovado com os depoimentos dos alunos descritos no artigo. Observou-se que ao trazer para o macroscópico o que eles apenas imaginam facilitou a aprendizagem de forma significativa. De acordo com as figuras 4 e 5, é possível ver que os grupos de alunos se esforçaram para montar as moléculas. De forma lúdica e divertida houve a assimilação de conceitos teóricos, e assimilação dos mesmos com situações vividas por eles.

8 17764 Figura 4 Molécula do ácido cianídrico (HCN) montada pelos alunos A maior dificuldade encontrada a principio foi demonstrar aos alunos a ligação de conceitos teóricos com situações vividas por eles no dia a dia. Infelizmente o nível de abstração de muitos conteúdos a exemplo da geometria molecular dificulta o aprendizado, pois o grau de imaginação do aluno precisa estar apurado. Figura 5 Equipe de alunos que realizaram a montagem da molécula do dióxido de enxofre

9 17765 Muitos autores destacam o uso de jogos e atividades lúdicas como alternativa pedagógica eficiente. Segundo Forte (2006), o professor é responsável em lançar mão de instrumentos alternativos para alcançar seus alunos de forma significativa. Foi o que ocorreu com o desenvolvimento das aulas teóricas e praticas, pois conseguiu-se alcançar o aluno de forma significativa, e aprimorar juntamente com ele saberes prévios que não estavam interligados. Aprendizagem significativa é trazer para o educando novas informações, levando em conta seus saberes anteriores e envolver o aluno de tal forma que este consiga correlacionar e assimilar novos conceitos com os velhos (GUIMARÃES, 2009). Ao associar que muitas misturas realizadas em casa, como sal, água e açúcar, dependem da solubilidade dos compostos e consequentemente da geometria molecular pode-se considerar um grande resultado. Os depoimentos dos alunos foram inspiradores, pois muitos se surpreenderam com a nova metodologia e a facilidade com que acabaram aprendendo novos conceitos. O que refletiu na analise da avaliação escrita, pois o desempenho foi bom. Cerca de 70% da turma apresentou ótima resolução nos exercícios propostos, apresentando uma dificuldade menor que a esperada. REFERENCIAS CARNEIRO, F.J.C.; RANGEL, J.H.G., LIMA, J.M.R. Construção de Modelos Moleculares para o Ensino de Química utilizando a fibra de buriti. Revista ACTA Tecnologica. v.6, n.1, jan-jun Disponível em: < Acesso em: 20 mai.2013 FORTE, C.M.S. Utilização de Dinamicas de grupo na facilitação do processo de ensino e aprendizagem em química. In: SIMPOSIO DE EDUCAÇÃO EM QUÍMICA, 4, 2006, Fortaleza. Anais... Disponível em: < T1.htm> Acesso em: 29 nov GARCIA, Tania B. Materiais Didáticos são Mediadores entre professor, aluno e o conhecimento. Jornal do Professor. Disponível em: < Acesso em: 20 mai GUIMARÃES, Cleidson C. Experimentação no Ensino da Química: Caminhos e Descaminhos Rumo à Aprendizagem Significativa. Química Nova na Escola. v. 33, n.3, p.

10 , Disponível em: < Acesso em: 26 out HOOGENBOOM, Bernard E. Three-Dimensional Models of Atomic Orbitals. Journal of Chemical Education. v.39, n.1., p , jan KISHIMOTO, T. M. Jogo, brinquedo, brincadeira e a educação. Cortez, São Paulo, NEWBOLD, Brian T. Apresentar a química para o cidadão: um empreendimento essencial. In: CONFERENCIA INTERNACIONAL DE EDUCAÇÃO EM QUÍMICA, 9., São Paulo. Anais... São Paulo: Instituto de Química, USP, 1987, p PARANÁ, Secretaria de Educação do Estado do Paraná. Diretrizes Curriculares da Educação Básica. Paraná: SEED, ROBERTS, Royston M.; TRAYNHAM, James G. Molecular Geometry: As Easy as Blowing Up Balloons. Journal of Chemical Education. v.53, n.4., p , abr SANTOS, Wilson L.P.; MALDANER, Otavio. Ensino de Química em Foco. Ijuí: Unijul, SCHNETZLER, Roseli. Apontamentos Sobre a História do Ensino de Química no Brasil. IN: SANTOS, Wildson; MALDANER, Otavio. Ensino de Química em Foco. Ijuí: Unijul, 2008 SOARES, Marlon. Jogos para o ensino de Química: teoria, métodos e aplicações. Guarapari ES: Libris, 2008.