UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE (UERN)

CAMPUS AVANÇADO PROF.ª MARIA ELISA DE A. MAIA (CAMEAM)

ARGEU CAVALCANTE FERNANDES

A INSERÇÃO DO TEMA NANOTECNOLOGIA A PARTIR DE ATIVIDADES

INVESTIGATIVAS NO ENSINO DE QUÍMICA

PAU DOS FERROS - RN

2016

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE (UERN)

CAMPUS AVANÇADO PROF.ª MARIA ELISA DE A. MAIA (CAMEAM)

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO (PPGE)

CURSO DE MESTRADO ACADÊMICO EM ENSINO (CMAE)

INSTITUIÇÕES PARCEIRAS:

Universidade Federal Rural do Semiárido (UFERSA)

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN)

ARGEU CAVALCANTE FERNANDES

A INSERÇÃO DO TEMA NANOTECNOLOGIA A PARTIR DE ATIVIDADES

INVESTIGATIVAS NO ENSINO DE QUÍMICA

PAU DOS FERROS – RN

2016

ARGEU CAVALCANTE FERNANDES

A INSERÇÃO DO TEMA NANOTECNOLOGIA A PARTIR DE ATIVIDADES

INVESTIGATIVAS NO ENSINO DE QUÍMICA

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ensino

(PPGE), da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte (UERN), do

Campus Avançado Prof.ª Maria Elisa de Albuquerque Maia (CAMEAM), ofertado em parceria com a Universidade Federal Rural do Semiárido

(UFERSA) e Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio

Grande do Norte (IFRN), como requisito para obtenção do título de Mestre em Ensino, área de concentração: Educação Básica, linha de pesquisa:

Ensino de Ciências Exatas e Ambientais.

Orientador(a): Prof. Dr. Fábio Garcia Penha.

PAU DOS FERROS - RN

2016

A dissertação A inserção do tema nanotecnologia a partir de

atividades investigativas no ensino de química, de autoria de

Argeu Cavalcante Fernandes, foi submetida à Banca Examinadora,

constituída pelo PPGE/UERN, como requisito parcial necessário à

obtenção do grau de Mestre em Ensino, outorgado pela Universidade do Estado do Rio Grande do Norte – UERN

Dissertação defendida e aprovada em 10 de março de 2016.

BANCA EXAMINADORA

Prof. Dr. Fábio Garcia Penha

(Presidente/ INSTITUTO FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE)

Prof. Dra Ayla Márcia Cordeiro Bizerra

(1º Examinador/ INSTITUTO FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE)

Prof. Dr. Oberto Grangeiro da Silva

(2º Examinador/ INSTITUTO FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE)

Prof. Dr. Francisco Ernandes Matos Costa

(Suplente/ UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO)

PAU DOS FERROS - RN

2016

Aos meus pais, minha esposa e a Deus, dedico este trabalho.

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Fábio Garcia Penha, pelas orientações e momentos de discussão desafiadores,

pela confiança investida a mim.

À Prof.ª M.a Abigail Noádia Barbalho da Silva, pela preciosa cooperação no que diz respeito

às áreas de educação e ensino.

À banca examinadora, composta pelo Prof. Dr. Oberto Grangeiro da Silva e pela Prof.ª Dra.

Ayla Márcia Cordeiro Bizerra, pelas considerações e contribuições dadas.

À Prof.ª Dra. Simone Cabral Marinho dos Santos e demais da coordenação do PPGE e do

CAMEAM.

À CAPES, pelo incentivo financeiro.

Aos meus familiares e amigos, pelo apoio e incentivo incondicionais que me impulsionaram a

seguir na carreira acadêmica.

À minha esposa, Maria Leidiana Lira de Sousa Cavalcante, pelo amor, paciência e incentivo à

minha formação.

A todos os professores, gestores e técnicos do IFRN campus Pau dos Ferros, instituição da

qual me orgulho muito por minha formação inicial.

E a Deus, que me sustentou até aqui.

Eu realmente aprecio o que está sendo feito na

nanotecnologia. Os cientistas finalmente estão

acreditando nos átomos... Se pudesse prosseguir

na Química, eu escolheria essa área para fazer

pesquisa.

Henry Taube

RESUMO

De acordo com as orientações dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio

na área de ciências naturais (PCNEM) e as Diretrizes Curriculares Nacionais para a Educação

Básica (DCNEB) os avanços tecnológicos e o desenvolvimento científico devem ser

trabalhados juntamente às escolas. A nanotecnologia concentra uma área de conhecimento

multidisciplinar, devendo ser ensinada de maneira contextualizada e interdisciplinar como

fruto desse desenvolvimento científico e tecnológico numa sociedade contemporânea. Nessa

perspectiva, a presente dissertação parte do pressuposto de que a nanotecnologia deve

contribuir para a formação científica dos alunos, mas pouco abordada pelos professores de

química que lecionam no ensino médio. Muitas das vezes, os trabalhos com essa temática

resumem-se a pesquisas solicitadas aos alunos pelo professor. Ou seja, não existe nenhuma

proposta que articule os currículos de ciências à nanotecnologia e as pesquisas em ensino de

química nessa vertente podem ser consideradas ainda incipientes. A investigação é de

natureza qualitativa do tipo estudo de caso e deu-se numa turma do sexto período do curso de

Licenciatura Plena em Química do IFRN campus Pau dos Ferros durante a disciplina de

Seminário de Estágio Supervisionado. A pesquisa evidenciou que é possível trabalhar o tema

nanotecnologia de maneira investigativa, utilizando-se de ferramentas e estratégias

metodológicas já conhecidas no ensino da química. Os desafios para a formação inicial de

professores de química incluem seguramente a necessidade formativa dos licenciandos quanto

a novos temas que discutem o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, lançando mão de

currículos mais abrangentes que incluam em suas propostas didático-pedagógicas o ensino,

por exemplo, da nanotecnologia. Foi possível observar que a maioria dos sujeitos pesquisados

se interessou pelo tema, mas sentiram-se inseguros para trabalhar durante o estágio. Os

motivos para tal constatação poderiam estar na insegurança comum aos estagiários, na falta de

domínio do tema por não conhecê-lo bem ou ainda na resistência dos professores titulares da

disciplina em quebrar a sequência dos conteúdos da grade curricular adotada pela escola.

Palavras-chave: Ensino de Química. Nanotecnologia. Avanço Científico-Tecnológico.

ABSTRACT

According to the guidelines of the National Curriculum Parameters for Secondary Education

in the area of natural sciences (PCNEM) and the National Curriculum Directives for Basic

Education (DCNEB) technological progress and scientific development must be worked

together to schools. Nanotechnology focuses a multidisciplinary field of knowledge, should

be taught in context and interdisciplinary way as a result of this scientific and technological

development in a contemporary society. From this perspective, this thesis assumes that

nanotechnology should contribute to the scientific formation of the students, but is rarely

addressed by chemistry teachers who teach in high school. Often, the work on this topic

summarizes the research requested to students by the teacher. Ie, there is no proposal which

sets the scientific curriculums to nanotechnology and research in chemical education in this

aspect can be considered incipient. The research is of a qualitative nature of the case study

type and took place in a class of the sixth period of the Full Degree in Chemistry course of

IFRN campus Pau dos Ferros during the subject of Supervised training seminar. The research

showed that it is possible to work the nanotechnology theme during initial formation, in

context, using tools and methodological strategies already known in the chemistry teaching.

The challenges for the initial training of chemistry teachers include safely the formative needs

of undergraduates on new topics that discuss the development of science and technology,

making use of more embracing curricula that include in their didactic and pedagogical

proposals teaching, for example , nanotechnology. It was possible to observe that most of the

subjects surveyed are interested in the theme, but felt unsafe to work during the stage. The

reasons for this finding could be the common insecurity for trainees, the lack of mastery of the

topic for not know it well or still in the professors of the discipline resistance in breaking the

sequence adopted by curriculum of the school.

Keywords: Chemistry teaching. Nanotechnology. Scientific-Technological advancement.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 01: Técnicas de produção de nanotubos de carbono.....................................................19

Figura 02: Nanoestruturas de óxido de zinco............................................................................47

Figura 03: Microesfera de poliestireno rodeada por fibras de resina epóxi..............................48

Figura 04: Nanopartículas de óxido de cobre...........................................................................48

Figura 05: História em Quadrinhos sobre Nanotecnologia.......................................................51

Figura 06: Princípio conceitual da escala nanométrica.............................................................52

Figura 07: As principais características e propriedades nos nanomateriais..............................53

Figura 08: Processo de produção de cima para baixo e de baixo para cima.............................54

Figura 09: Processo de produção por Automontagem..............................................................55

Figura 10: Ação das forças de Van der Waals sobre a matéria no mundo “nano”...................79

Figura 11: Imagem de zirconato de estrôncio obtida por microscopia de tunelamento............80

Figura 12: Principais conteúdos que se relacionam com a nanotecnologia, segundo os

licenciandos...............................................................................................................................87

Figura 13: Microscopia eletrônica para o sabugo de milho in natura (A) e para sabugo de

milho ativado com ZnCl2 (B)..................................................................................................100

Figura 14: Representação da estrutura curricular do curso de licenciatura em química do

IFRN........................................................................................................................................106

Quadro 01: Abrangência do conhecimento científico da disciplina a ser ensinada.................19

Quadro 02: Compreensão dos licenciandos em Química pesquisados sobre nanotecnologia..28

Quadro 03: Estrutura Curricular típica de uma Licenciatura em Química...............................36

Quadro 04: Estrutura Curricular típica de uma Licenciatura em Química...............................37

Quadro 05: Categoria I: nanotecnologia como produto científico e tecnológico da sociedade

moderna.....................................................................................................................................70

Quadro 06: Categoria II: nanotecnologia como ferramenta ou estratégia metodológica no

ensino da química......................................................................................................................73

Quadro 07: Competências e Habilidades em Química segundo os PCNEM............................85

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 14

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................................................. 17

2.1 NANOTECNOLOGIA E EDUCAÇÃO EM QUÍMICA ............................................. 18

2.1.1 Ética científica: Implicações, Aplicações e Perspectivas da Nanotecnologia............. 26

2.2 O ENSINO DE QUÍMICA NO BRASIL EM SEU CONTEXTO HISTÓRICO .......... 31

2.2.1 A formação de Professores de Química .................................................................... 34

2.3 ESTRATÉGIAS METODOLÓGICAS UTILIZADAS NO ENSINO DA

NANOTECNOLOGIA ..................................................................................................... 41

2.3.1 O ensino de ciências por atividades investigavas ...................................................... 44

2.3.2 Materiais Didáticos Ilustrativos ................................................................................ 47

3 METODOLOGIA ........................................................................................................... 57

3.1 ABORDAGEM METODOLÓGICA .......................................................................... 57

3.2 SUJEITOS E CONTEXTO DA PESQUISA ............................................................. 60

3.3 INSTRUMENTOS DE COLETA E ANÁLISE DOS DADOS: DELINEAMENTO DO

ESTUDO DE CASO ESCOLHIDO.................................................................................. 63

3.3.1 Contato inicial com a turma ..................................................................................... 65

3.3.2 Investigação didática nos PCN’s e articulações à nanotecnologia ............................. 65

3.3.3 A atividade investigativa em sala de aula ................................................................. 66

4 ANÁLISE E COMPREENSÃO DOS RESULATADOS ............................................... 68

4.1 CONHECIMENTOS PRÉVIOS DOS LICENCIANDOS SOBRE

NANOTECNOLOGIA ..................................................................................................... 68

4.2 DOCUMENTÁRIO NANOTECNOLOGIA: CONHECENDO DE PERTO A

NANOTECNOLOGIA E SUAS APLICAÇÕES .............................................................. 77

4.3 RELACIONANDO O ENSINO DA NANOTECNOLOGIA COM OS CONTEÚDOS

NAS AULAS DE QUÍMICA ........................................................................................... 84

4.4 A PESQUISA COMO PRINCÍPIO EDUCATIVO: UM RECORTE DAS

ATIVIDADES INVESTIGATIVAS DESENVOLVIDAS ................................................ 95

4.5 A MOTIVAÇÃO NECESSÁRIA PARA A INSERÇÃO DA NANOTECNOLOGIA

NAS AULAS DE QUÍMICA ......................................................................................... 106

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................112

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ 114

APÊNCIDE A - QUESTIONÁRIO I: IDENTIFICAÇÃO DOS CONHECIMENTOS

PRÉVIOS DOS LICENCIANDOS SOBRE NANOTECNOLOGIA .................................. 121

APÊNDICE B - QUESTIONÁRIO II: RELACIONANDO OS CONTEÚDOS DE

QUÍMICA À NANOTECNOLOGIA ................................................................................. 122

ANEXO A – A PRÁTICA INVESTIGATIVA TEXTUAL ................................................ 123

ANEXO B - ATIVIDADE EXPERIMENTAL INVESTIGATIVA .................................... 125

ANEXO C – PLANOS DE AULA ABORDANDO A NOTECNOLOGIA..........................127

14

1 INTRODUÇÃO

De acordo com as orientações dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino

Médio na área de ciências naturais (PCNEM) e as Diretrizes Curriculares Nacionais para a

Educação Básica (DCNEB) os avanços tecnológicos e o crescente desenvolvimento científico

devem ser trabalhados juntamente às escolas em temáticas como, por exemplo, a

nanotecnologia. Assim como as demais ciências, a química abre horizontes e contribui para o

desenvolvimento dessa tecnologia, sendo dessa forma, as aulas de química propícias para o

debate e discussão da temática.

Dentro do contexto escolar estão inseridos aspectos relevantes que contribuem para o

fortalecimento crítico-reflexivo das percepções dos alunos diante de temas importantes que

dizem respeito à sociedade e ao meio ambiente. A nanotecnologia concentra uma área de

conhecimento multidisciplinar, devendo ser ensinada de maneira contextualizada e

interdisciplinar como fruto da evolução científica e tecnológica na sociedade contemporânea.

Recentes pesquisas científicas revelam que o ensino da nanotecnologia na educação

básica se restringe a atividades com uso de vídeos/ documentários e debates e leitura de textos

de divulgação científica (PAULINI DE JESUS e HIGA, 2014). No entanto a sociedade em

geral é posta em contato de forma direta ou indiretamente aos avanços da nanotecnologia,

muitas das vezes sem ter conhecimento científico nenhum, pois este circula apenas nos meios

acadêmico e de produção industrial.

Nessa perspectiva, o presente trabalho parte do pressuposto de que a nanotecnologia

deva contribuir para a formação científica e tecnológica dos alunos, mas sendo pouco

abordada pelos professores de química que lecionam no ensino médio. Muitas das vezes, os

trabalhos com essa temática resumem-se a pesquisas solicitadas aos alunos pelo professor.

Ou seja, não existe nenhuma proposta que articule os currículos de ciências à

nanotecnologia e as pesquisas em ensino de química nessa vertente podem ser consideradas

ainda incipientes. Parte dessa problemática pode encontrar-se nos cursos de formação inicial

de professores, nos quais suas grades curriculares não comportam o ensino das aplicações e

implicações da nanotecnologia à sociedade e ao meio ambiente.

Os professores podem ainda não se sentirem estimulados a quebrar a sequência

tradicional dos métodos de ensino que restringem-se aos conteúdos da química

tradicionalmente consagrados ao longo dos anos. É preciso que esses professores além de

compreender a importância desse tema no ensino de química possam ser estimulados a

15

trabalhar com seus alunos, numa perspectiva investigativa, a evolução do conhecimento e

suas implicações ao homem moderno.

Nesse contexto, o presente trabalho parte da seguinte questão norteadora: quais

parâmetros didáticos teóricos e práticos podem ser desenvolvidos nos cursos de formação

inicial de professores de química, que proporcionem aos licenciandos o planejamento e

execução do tema nanotecnologia nas aulas de química, de forma multi e interdisciplinar?

Para tanto, partiu-se da análise das representações sobre o tema nanotecnologia

durante as observações investigativas da pesquisa numa turma do sexto período do curso de

licenciatura plena em química do Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN) campus

Pau dos Ferros.

Do trabalho com a turma surgiram propostas de estratégias metodológicas que

podem subsidiar futuros docentes de química no ensino da nanotecnologia, incitando a

discussão sobre a formação docente inicial na perspectiva de mobilizá-los a diversificar suas

práticas com temas que se relacionem à produção de novas tecnologias e desenvolvimento

científico.

Tais estratégias metodológicas, como por exemplo, atividades experimentais

investigativas; o ensino mediado por materiais ilustrativos como documentários, histórias em

quadrinhos, nanoartes; e construção de mapas conceituais com o tema nanotecnologia,

evidenciam um modelo de ensino não condizente com o proposto no ensino tradicional, pois

propõem uma interação maior entre o aluno e o conhecimento, sendo o próprio aluno sujeito

ativo na construção de sua aprendizagem.

O objetivo geral da pesquisa é investigar como a temática nanotecnologia pode ser

inserida durante a formação inicial de professores de química a partir de atividades

investigativas. Ao objetivo geral proposto estão relacionados os seguintes objetivos

específicos:

Analisar se a nanotecnologia está sendo trabalhada durante a formação de

futuros docentes em química;

Propor atividades investigativas como estratégias metodológicas para o

ensino da nanotecnologia no Ensino Médio;

Investigar como os professores em formação se posicionam diante do ensino

de temas atuais, como a nanotecnologia;

16

Relacionar os conhecimentos sobre nanotecnologia adquiridos no Ensino

Médio ao desenvolvimento científico-tecnológico;

Associar os conteúdos da disciplina de química ao ensino da nanotecnologia;

A dissertação está estruturada em três capítulos, além do introdutório (capítulo 1),

em que foi apresentado o problema, a delimitação do tema, a justificativa e os objetivos

propostos. Os aspectos representativos levantados neste capítulo inicial serão retomados com

aprofundamentos teóricos e metodológicos nos capítulos seguintes.

No capítulo 2 é apresentado o referencial teórico sobre a temática nanotecnologia e o

ensino de química. Neste capítulo, a temática é abordada como fruto dos avanços da ciência

moderna contribuindo para uma educação cientifica sólida; para tanto, são relatados suas

aplicações, implicações e perspectivas. No que concerne ao ensino da química, este é visto

numa perspectiva histórica sem muita tradição científica, haja vista o ensino de ciências no

Brasil remeter-se, historicamente, ao modelo escolástico e literário, herança dos jesuítas.

Finalmente, são propostas algumas estratégias metodológicas para serem utilizadas no ensino

da nanotecnologia.

O capítulo 3 é destinado a descrever os procedimentos metodológicas que nortearam

a pesquisa, no qual se destaca a abordagem da pesquisa, os sujeitos pesquisados, os

instrumentos de coleta de dados, a descrição das atividades desenvolvidas e a metodologia de

análise dos dados.

Por fim, o capítulo 4 trata da análise e discussão dos resultados da pesquisa

evidenciando as contribuições e conclusões do trabalho para as futuras pesquisas em ensino

de química. Ressalta a necessidade de incluir mais efetivamente temas relacionados ao

desenvolvimento de novas tecnologias, como propõem os PCNEM e DCNEB, nos currículos

dos cursos de formação inicial de professores de química.

17

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O presente capítulo trata da revisão bibliográfica referente ao desenvolvimento da

dissertação comparando as bases teóricas de outros trabalhos e autores sobre educação em

química, desenvolvimento científico-tecnológico e nanotecnologia. Para tanto foi preciso

recorrer a artigos científicos, ensaios e livros que tratam sobre os três eixos citados acima com

o objetivo de dialogar e fundamentar a análise e discussão dos resultados.

O capítulo está subdividido em três seções, a saber: nanotecnologia e educação

química, o ensino de química no Brasil em seu contexto histórico e estratégias metodológicas

utilizadas no ensino da nanotecnologia.

Desse modo, na primeira seção estão presentes elementos que discutem conceitos e

definições sobre nanotecnologia, desenvolvimento científico e tecnológico, bem como as

contribuições da ciência para o crescimento da sociedade moderna. Além disso, discute as

aplicações e implicações da nanotecnologia ao homem e ao meio ambiente, mostrando

perspectivas futuras pautadas na ética científica. Quanto à educação química, esta é mostrada

como imprescindível na compreensão do mundo e na utilização consciente da ciência e da

tecnologia e, portanto, merecedora do destaque nas pesquisas em ensino de ciências.

Na segunda seção, faz-se um apanhado histórico sobre o ensino de química no Brasil

e mostra que este ainda possui pouca tradição científica. Grande destaque é dado aos meios de

divulgação e fomentos às pesquisas realizadas no ensino de química para mostrar a

importância das parcerias que vêm dando certo. Assim, discute-se a necessidade da formação

do professor de química, que por muito tempo foi negligenciada pelo estado.

A última seção vem trazer a aplicabilidade de todo esse estudo para sala de aula, de

maneira que o professor tenha subsídios necessários à sua prática docente quanto ao ensino da

nanotecnologia. Para tanto, são levantadas algumas estratégias metodológicas, tais como: o

uso de atividades investigavas, materiais didáticos ilustrativos e a construção de mapas

conceituais.

18

2.1 NANOTECNOLOGIA E EDUCAÇÃO EM QUÍMICA

Numa sociedade onde o desenvolvimento científico é cada vez maior, cresce a

necessidade de aprofundamento da ciência na busca por explicações no íntimo da matéria, ou

seja, nos átomos e moléculas. A parte da ciência relacionada a este estudo é a nanotecnologia

que vem crescendo e tomando espaço nas mídias graças a descobertas de nanomateriais nas

áreas de agricultura, medicina, energia, eletrônica, informática entre outras. Seu estudo diz

respeito à manipulação de materiais em escala atômica, a partir de átomos e moléculas cujas

escalas são da ordem de um bilionésimo do metro, 10-9

m (RIBOLDI, 2009).

Muitos trabalhos científicos apontam Richard Feynman como o precursor “profético”

dos conhecimentos sobre a nanotecnologia por causa de sua palestra, em 1959, na American

Physical Society, intitulada “há bastante espaço vazio lá embaixo”. Nessa ocasião, Feynman

provocou ceticismo entre seus ouvintes quando afirmou ser possível manipular átomos e

moléculas como tijolos que compõem uma parede (ALVES FILHO, 2008; MEDEIROS e

MATTOSO, 2006).

Entretanto, para Schulz (2013), há distorções historiográficas quanto aos méritos

atribuídos a Feynman, pois outros pesquisadores já vinham publicando trabalhos científicos

concernentes aos nanomateriais. Esses trabalhos versavam, sobretudo, sobre a ciência dos

coloides e a engenharia molecular, como por exemplos, as nanopartículas de prata que teve

patente registrada em 1954, e o artigo Engenharia Molecular, do físico Arthur Von Hippel

publicado em 1956 que em sua proposta já inseria todos os fundamentos da nanotecnologia.

Medeiros e Mattoso (2006) destacam a importância da criação de instrumentos que

permitissem ao homem a nanomanipulação da matéria. Mas, somente no início da década de

1980 esse processo foi possível com o auxílio dos microscópios de varredura por sonda

(SPM), de varredura por tunelamento (STM), de campo próximo (NFM) e de força atômica

(AFM). Esses instrumentos tornaram-se os “dedos” e “olhos” dos pesquisadores na

manipulação em escala nanométrica.

Segundo Quina (2004) a nanotecnologia trabalha com partículas e interfaces em

escalas extremamente diminutas que variam da ordem de 1 a 100 nanômetros1. Para Medeiros

e Mattoso (2006, p. 20), ela “diz respeito a materiais e sistemas cujas estruturas e

1 O nanômetro é equivalente à bilionésima parte do metro, ou seja, 10-9m. É como comparar o tamanho de uma

bolinha de gude ao tamanho do planeta terra. Nessa escala de tamanhos tão reduzidos, os materiais apresentam

propriedades maravilhosamente novas que mexem com a imaginação do homem e desafiam cientistas e

pesquisadores do século XXI.

19

componentes exibem propriedades e fenômenos físicos, químicos e/ou biológicos

significativamente novos e modificados devido à sua escala nanométrica”.

Partículas com tamanhos nonométricos possuem grande área superficial, e a maioria

delas apresentam propriedades mecânicas, ópticas, magnéticas ou químicas diferentes das

encontradas nas superfícies macroscópicas. O estudo e as aplicações das propriedades citadas

acima, que são características dos nanomateriais, formam a base do conhecimento científico

dessa nova tecnologia que surgiu com expectativas de revolucionar o mundo científico do

atual século.

Pode-se mensurar isso, observando que o desenvolvimento das chamadas

Nanociências e Nanotecnologias (N&N) está tomando proporções cada vez maiores em países

líderes mundiais, como Estados Unidos da América, Japão e países da Comunidade Europeia,

que investem em iniciativas para proporcionar competitividade entre empresas do ramo

tecnológico. Esse incentivo está pautado nas melhorias que as N&N podem oferecer à

sociedade, tais como: agricultura, energia, qualidade de vida, preservação ambiental, saúde

pública entre muitos outros (ABDI, 2008).

Dentre essas novas tecnologias, pode-se citar os nanotubos de carbonos como um

bom exemplo de alguns avanços nessa área da ciência. Os estudos sobre a formação dos

nanotubos de carbonos foram feitos pela primeira vez por Lijima em 1991. Lijima conseguiu

produzir nanotubos de carbonos pela pirólise da grafita (queima na ausência de oxigênio)

numa atmosfera gasosa de hélio (HERBST, et al, 2004). Os nanotubos de carbono possuem

grande potencial para substituir o silício na fabricação de chips e cartões de memória devido à

sua grande capacidade de armazenamento e por ser de mais baixo custo (HERBST, et al,

2004).

No entanto, as técnicas mais utilizadas hoje na produção de nanotubos de carbono,

tanto de parede simples como de paredes múltiplas, são ablação por laser e descarga por arco

(figura 01). Na ablação a laser, um bastão de grafite é vaporizado por um laser no interior de

um forno em 1200 ºC numa atmosfera inerte de argônio ou hélio, à pressão de 500 Torr.

Enquanto que na técnica de descarga por arco, é passada uma descarga elétrica entre dois

eletrodos dentro de uma câmara de gás também inerte. As duas técnicas produzem nanotubos

de carbono em grande quantidade, mas a de descarga por arco produz apreciável número de

estruturas de carbono e carbono amorfo que exige uma etapa adicional de purificação para

obtenção dos nanotubos de carbono (FERNANDES, 2008).

20

Figura 01: Técnicas de produção de nanotubos de carbono por (A) Esquema de equipamento de descarga por

arco; (B) Esquema de equipamento de ablação a laser

Fonte: Fernandes, 2008

Para contextualização histórica sobre o nascimento da nanotecnologia, no quadro 01,

Medeiros e Mattoso (2006, p.18) apresentam uma lista com alguns fatos importantes.

Quadro 01: Fatos históricos da nanotecnologia

Ano Fato importante na nanotecnologia

1959 Richard Feynman proferiu a palestra há bastante espaço vazio lá embaixo. Em seu discurso

ele propôs a manipulação átomo por átomo. Só depois de duas décadas as ideias de Feynman

foram realmente concretizadas.

1974 O pesquisador Norio Taniguchi atribui o nome nanotecnologia ao campo da engenharia em

escala submicrométrica.

1981 Os pesquisadores Gerd Binning e Henrich Rohrer, (IBM) inventam o microscópio de

varredura de tunelamento (STM).

1981 É publicado o primeiro artigo científico sobre nanotecnologia pelo pesquisador K. Eric

Drexler.

1996 Richard Smalley desenvolve um método de produção de nanotubos de diâmetros uniformes.

1997 A primeira empresa em nanotecnologia é criada, a Zyvex.

1997 É criado o primeiro dispositivo nanomecânico baseado na estrutura das moléculas do DNA,

por Ned Seeman.

2000 Pesquisadores da Universidade de Rice desenvolveram métodos de transformação de

nanotubos de carbono em estruturas rígidas multicomponentes.

2001 Pesquisadores da IBM desenvolveram métodos para crescimento de nanotubos. Fonte: Medeiros e Mattoso, 2006

Dentre os ramos das ciências, a química desempenha papel central no

desenvolvimento e manipulação de nanomateriais. Uma vez que trabalha diretamente com

átomos, moléculas e partículas, é de se esperar uma ligação muito forte entre ela e as

Nanociências e a nanotecnologia (N&N). Apesar do foco da química ser muito parecido com

N&N, estas se diferem entre si. Segundo Fernandes e Figueiras (2008, p. 2205) “A química

(A) (B)

21

trata da composição estrutural e propriedades da matéria, em nível atômico e molecular. Já as

nanociências e as nanotecnologias (N&N) englobam projeto, manipulação, produção e

montagem no nível atômico e molecular”.

O que essa nova tecnologia faz é dar direcionamentos específicos para reações que

acontecem em escala nanométrica e assim obter resultados favoráveis. Observa-se desse

modo, que “a nanotecnologia se fundamenta no desenvolvimento de técnicas e de ferramentas

adequadas para posicionar átomos e moléculas em locais previamente estabelecidos, de

maneira a obter estruturas e materiais de interesse” (RIBOLDI, 2009, p. 04). Vistos dessa

forma, os conhecimentos químicos servem para fomentar as discussões acerca da

nanotecnologia, uma vez que esta se fundamenta basicamente na manipulação de moléculas e

átomos.

Desse modo, questões ligadas à produção do conhecimento científico devem ser

pautadas nas aulas, pois isso esclarece o lado mais prático da química levando os alunos a

uma visão contextual dessa ciência no desenvolvendo de temas tão significativos para o futuro

da humanidade. O conhecimento transmitido pela escola deve ultrapassar as paredes da sala

de aula e atingir à sociedade, bem como as mudanças necessárias inerentes à interpretação do

conhecimento científico produzido.

Nessa perspectiva, compreender que um tema é importante para sociedade, deve

despertar no professor um desejo de discutir com os alunos, sujeitos do processo de ensino,

acerca dos pontos positivos e negativos. Na abordagem das N&N, por exemplo, é

extremamente importante discutir com os alunos sobre as melhorias na saúde como o

desenvolvimento de nanocarregadores de fármacos capazes de interagir especificamente com

células lesionadas, aumentando assim, as chances de cura dos pacientes. De acordo com Dime

et al (2015, p. 1520), as pesquisas com desenvolvimento de fármacos “inteligentes” estão

voltando a atenção para “tratamento do câncer, de doenças inflamatórias, cardiovasculares,

neurológicas e ao combate do vírus da imunodeficiência adquirida (AIDS)”.

Contudo, torna-se relevante mostrar que o uso de ferramentas nanotecnológicas sem

um devido acompanhamento e monitoramento específico podem causar danos a níveis

moleculares tanto aos seres humanos quanto ao meio ambiente. Se nas indústrias os materiais

têm suas propriedades modificadas, os subprodutos que podem poluir o ar, a atmosfera e as

águas, possuem alto potencial como poluidores porque também têm suas propriedades

modificadas. “Essa pode ser uma ótima oportunidade para se trabalhar esse tema na escola,

por meio de atividades que possibilitem ao aluno ter um conhecimento dos potenciais

benefícios e prejuízos que uma nova tecnologia pode trazer” (REBELLO et al, 2012, p. 04).

22

Hoje pouco se tem abordado durante as aulas no ensino médio a respeito da

nanotecnologia. Em contrapartida, a todo o momento a sociedade é bombardeada com

noticiários expressos em mídias acerca desse termo (SILVA, VIANA e MOHALLE, 2009).

Daí surge a preocupação de inserir dentro dos conteúdos programáticos de Química temas que

exprimam as contribuições dessa tecnologia emergente. No entanto, é a partir das aulas de

Química que os alunos podem compreender melhor o campo de estudo da nanotecnologia,

pois considerando a interdisciplinaridade do tema:

[...] professores, principalmente os de química, precisam saber que a

nanotecnologia não é um novo e separado campo de conhecimento, mas

envolve conceitos já dominados por eles como átomos e moléculas, tamanho

de partículas, escalas métricas, área superficial específica, adesão, entre

outros. O que se tem realmente de novo é a maneira com que átomos e

moléculas estão sendo manipulados para criar novas tecnologias, e isso pode

ser ensinado dentro de seus padrões de conhecimento (SILVA, VIANA e

MOHALLEM, 2009, p. 178).

O professor deve ter em mente que, dada a importância para a formação dos alunos,

as tecnologias bem como seus possíveis impactos, devem ser compreendidas durante o

desenvolvimento do conhecimento científico. Dessa forma, é inquestionável a contribuição da

química para esclarecer e estabelecer um senso crítico nos alunos. A partir da interação

intrínseca que pode haver na sala de aula os estudantes têm a oportunidade de tirar dúvidas,

debater ideias e relacionar os conhecimentos adquiridos na escola com as novas tecnologias

que as rodeiam.

Consultando os Parâmetros Curriculares Nacionais para o ensino de química,

percebe-se que “as competências e habilidades cognitivas e afetivas desenvolvidas no ensino

de química deverão capacitar os alunos a tomarem suas próprias decisões em situações

problemáticas, [...]” (BRASIL, 2000, p. 32).

Tais habilidades cognitivas de representação, comunicação, investigação,

compreensão e contextualização sócio-histórica, na química, referem-se às estruturas de

conhecimentos acadêmicos adquiridos no convívio social fora e dentro da escola. Já as

habilidades afetivas, dizem respeito às relações interpessoais inerentes aos seres humanos e

importantes para a construção do conhecimento e crescimento pessoal.

23

Nessa perspectiva, o ensino de química deve ser capaz de desenvolver competências

e habilidades nos estudantes, uma vez que está pautado na compreensão das transformações

físicas e químicas que ocorrem no mundo a sua volta, contribuindo para a construção do

mundo mais articulado com aspectos sociais, culturais e ambientais.

Num mundo cada vez mais globalizado, o surgimento de tecnologias com o objetivo

de melhorar a vida em sociedade requer conhecimentos relacionados nos mais variados

aspectos político, econômico, social e cultural. Tais conhecimentos podem ser desenvolvidos

na escola, e no ensino da química, os Parâmetros Curriculares direciona-os à produção

industrial, ao uso de fertilizantes, à produção de novas tecnologias, bem como os impactos

advindos desses conhecimentos. Assim, os Parâmetros Curriculares estabelecem que:

Esses conhecimentos exigem, entre outras, competências e habilidades de

reconhecer o papel da química no sistema produtivo, reconhecer as relações

entre desenvolvimento científico e tecnológico e aspectos sociopolítico-

econômicos, como nas relações entre produção de fertilizantes,

produtividade agrícola e poluição ambiental, e de reconhecer limites éticos e

morais envolvidos no desenvolvimento da química e da tecnologia,

apontando a importância do emprego de processos industriais

ambientalmente limpos, controle e monitoramento da poluição, divulgação

pública de índices de qualidade ambiental (BRASIL, 2000, p.35).

Percebe-se assim, que o desenvolvimento consciente da química e suas tecnologias

devem ser discutidos em âmbito educacional com ênfase na ética social e científica.

A escola torna-se, desse modo, um local para que se pensem no rumo das novas

tecnologias que estão surgindo, dentre elas a nanotecnologia. Segundo Toma (2005, p.09) “a

questão da nanotecnologia também não pode deixar de ser incluída no cenário da Educação,

visto que os principais atores dessa nova era serão os jovens estudantes, que precisarão ser

preparados para ingressar nesse mercado de trabalho”.

Segundo esse cenário atual, o processo de ensino-aprendizagem da química está

diretamente relacionado ao contexto histórico-social no qual o aluno é inserido, e desse modo,

fala-se muito em um ensino contextualizado em que os conteúdos vistos em sala de aula

devem fazer relação com o mundo do aluno. Mas, as críticas que alguns autores do campo da

didática trazem ao ensino de química deixam uma reflexão acerca do verdadeiro objetivo

dessa disciplina.

24

Apesar da necessidade de inserir novos conceitos e temáticas no ensino de química,

transformando-se num ensino contextualizado em que os conteúdos vistos em sala de aula

façam relação com o mundo do aluno, o que se observa é um ensino muito aquém dessa

reflexão.

Segundo Lôbo (2008), no ensino de química é bastante comum os resultados

científicos serem apresentados e repassados para os alunos como conhecimentos científicos

prontos e acabados nas formas de leis, teorias e modelos. Assim, a autora reflete acerca dos

conhecimentos químico-científicos em que seus processos de produção não são evidenciados.

Ou seja, a compreensão dos conteúdos fica restrita às informações que são repassadas aos

alunos, como pacotes de conhecimentos fechados a discussões e isso “provoca uma série de

desdobramentos indesejáveis na pedagogia dessa ciência, criando obstáculos à sua

compreensão” (LÔBO, 2008, p. 92).

Nessa perspectiva, o ensino fica atrelado ao mecanicismo de memorizar fórmulas

matemáticas e conceitos científicos sem relação alguma com a vida do educando. Ou seja, o

saber pronto e acabado que as pesquisas científicas nos trazem, não estimula o raciocínio

crítico do aluno.

De quais formas os alunos podem ser estimulados a refletir como a ciência e a

tecnologia desenvolvem equipamentos que manipulem a matéria em escalas nanométricas

com desempenho extraordinário? A principal resposta para essa pergunta poderia estar no

processo de ensino e aprendizagem por meio da pesquisa investigativa em que o próprio aluno

deve mobilizar-se na construção do seu conhecimento, tendo na figura do professor um

mediador desse processo.

Ainda segundo a mesma autora, “um dos aspectos mais discutidos por educadores

em ciências é a dificuldade de compreensão dos conceitos científicos pelos alunos” (LÔBO,

2008, p. 91). A contextualização da química com questões voltadas ao desenvolvimento

científico e tecnológico provoca no aluno a capacidade de raciocínio crítico. A preocupação

por parte de alguns estudiosos está pautada no modelo de sociedade que as escolas querem

formar. Se por um lado os alunos são insistentemente pressionados pelo desenvolvimento

tecnológico, muitos deles não conseguem compreender de que maneira esse desenvolvimento

favorece ou desfavorece para construção de uma sociedade melhor.

Para o caso específico da nanotecnologia, em que a sociedade moderna usufrui de

bastantes recursos advindos dela, como aparelhos eletrônicos cada vez menores e com mais

funções, poucas pessoas conseguem entender como seus mecanismos tão diminutos

conseguem ter tanto impactos práticos na vida do homem. Esses mecanismos que trabalham

25

em escala nanométrica decorrem das possibilidades de manipulação de átomos e moléculas de

forma bem definida e específica.

Acredita-se que é no ensino fundamental e médio que o aluno pode familiarizar-se

com conceitos tão abstratos e trabalhar juntamente com o professor a escala nanométrica.

Dessa maneira, desenvolve-se as estruturas cognitivas do aluno onde o mesmo tem a

oportunidade de ver o mundo com um olhar mais aguçado e crítico (ELLWANGER et al,

2012).

O ensino de química pode promover meios para desenvolver no aluno essa percepção

de que o seu cotidiano está relacionado com os conteúdos e devido à interdisciplinaridade de

temas como nanotecnologia, tem a possibilidade de desenvolver-se em outras áreas da ciência

como física e biologia. “Nesse contexto, os professores das diversas disciplinas possuem

também um importante papel, que é o de sempre orientar e instigar o aluno a fazer toda essa

inter-relação” (SILVA, VIANA e MOHALLEN, 2009, p. 172).

A contextualização põe o aluno para investigar como um pesquisador ou um

cientista. Nesse contexto, onde o próprio aluno procura formular suas hipóteses através da

pesquisa orientada, firma-se a metáfora do “cientista principiante”. Trata-se de um modelo de

aprendizagem como pesquisa orientada, onde o aluno formula hipóteses e ideias a respeito de

algo, e tenta prová-las de forma que se assemelhe ao máximo com o conceito científico, de

que trata a ciência nos moldes formais. Mas para tanto, é fundamental que o aluno se depare

com uma situação- problema a fim de instigá-lo a pesquisar e formular suas próprias ideias a

respeito do problema (NUÑEZ et al, 2004). Este assunto será retomado nas estratégias

metodológicas.

26

2.1.1 Ética científica e educação: Implicações, Aplicações e Perspectivas da Nanotecnologia

Segundo Ellwanger et al (2012), a tecnologia e a ciência atual caminham

definitivamente para a escala nanométrica, tanto através da miniaturização na eletrônica,

como através da montagem nanoestrutural a partir de átomos e moléculas. Dessa forma, a

educação tem grande contribuição na formação dos futuros pesquisadores nas áreas da

nanotecnologia, tanto na questão dos conhecimentos científicos como na ética de políticas

pautadas na preservação do meio ambiente.

O ambiente escolar como formador acadêmico, deve promover a conscientização de

que o desenvolvimento tecnológico tem de estar baseado em políticas de ética científica, pois

“a ética da ciência se baseia na construção do conhecimento para produção de benefícios para

o homem e o ambiente. De maneira alguma, a ciência pode ser tratada de forma comercial e

rentável, valorizando apenas os lucros” (SILVA, VIANA E MOHALLEN, 2009, p. 177).

Como prática de ensino, a ética científica deve ser considerada como algo articulado

às práticas pedagógicas dos professores. A discussão dos benefícios da nanotecnologia na

vida do homem não pode fugir dos preceitos éticos e morais que regem a sociedade científica.

Se por um lado as novas tecnologias desenvolvem o capital financeiro de um país, por outro

podem acarretar danos irreparáveis ao meio ambiente. Como as pesquisas sobre

nanotecnologia são ainda recentes, seus potenciais riscos estão sendo estudados, mas

considera-se que pelo tamanho diminuto das partículas seu caráter prejudicial aumenta

drasticamente, já que pode interagir mais facilmente com sistemas vizinhos. Corroborando

com este pensamento, Paschoalino, Marcone e Jardim (2010) relatam o seguinte:

As primeiras iniciativas com o intuito de reunir informações sobre as áreas

que precisam ser aprofundadas para avaliar os efeitos nocivos dos

nanomateriais à saúde e ao ambiente foram realizadas pela Royal Society e a

Royal Academy of Engineers e pelo NSCT americano (subcomitê do National Science and Technology Council). No Reino Unido, a Royal

Society e a Royal Academy of Engineers publicaram em 2004 um estudo

sobre os riscos ambientais à saúde, à segurança e as implicações éticas e sociais associadas ao desenvolvimento da nanotecnologia e as áreas onde a

regulamentação deve ser considerada (PASCHOALINO, MARCONE e

JARDIM, 2010, p. 427).

27

As tecnologias que surgem demandam esforços tanto dos pesquisadores que

desenvolvem essas novas tecnologias quanto dos governantes numa esfera coorporativa em

que a ética científica deve ser evidenciada. A nanotecnologia foi descoberta e continua em

estágio de pesquisa para aprofundá-la, mas muito pouco se sabe a respeito de suas

potencialidades como ciência e como tecnologia. Espera-se que o desenvolvimento de

nanomateriais estruturados para aplicações específicas não passem dos limites ético-

científicos entre Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS).

Apesar das potenciais propriedades dos nanocompostos e dos nanomateriais voltados

à melhoria da qualidade de vida, os pesquisadores não compreendem bem os potenciais riscos

que eles podem causar ao meio ambiente e à vida em sociedade. Por isso, “à medida que a

nanotecnologia ganha visibilidade e presença na sociedade e na mídia, questões sobre seus

impactos sociais, ambientais e éticos irão começar a ganhar cada vez mais visibilidade junto

ao público leigo” (SILVA, 2004, p.06).

Para Schulz (2009), a mais séria das implicações dessa nova tecnologia para o

ambiente é o dilema da nanotoxicologia, que em linhas gerais, pode ser compreendida como o

estudo aprofundado da ação das nanopartículas desenvolvidas para aplicações industriais nos

organismos vivos. Ressalta ainda, que entre os anos de 2006 e 2008, a produção de

nanocompostos triplicou de 200 para 600, obrigando um grupo de toxicólogos espalharem-se

pelo mundo e criarem protocolos de análises de alta velocidade com o objetivo de testar a

toxicidade de centenas e milhares de materiais nanotecnológicos simultaneamente.

De acordo com Silva (2003), com surgimento repentino da nanotecnologia a

sociedade se vê obrigada a adaptar-se e integrar-se a um novo modelo de tecnologia científica

num espaço de tempo curto como em nenhum outro tempo, e isso deve levantar preocupações

no campo da ética já que a problematização dessa discussão gera implicações diretas sobre o

rumo que a sociedade deve seguir.

Essa situação causa um reflexo na vida dos sujeitos e cria uma sociedade moderna

que vive submetida à espera de mecanismos tecnológicos que lhe proporcionem qualidade de

vida. As pessoas necessitam de dispositivos eletrônicos mais atualizados de memórias

estendidas e com tempo maior de duração das baterias, e veem nas novas tecnologias mais

agilidade no campo da informática, por exemplo.

Com o desenvolvimento tecnológico, “não sabemos ao certo até que ponto existe

uma preocupação com a compatibilidade entre o uso dos novos meios de controle técnico do

homem e da sociedade, e o respeito que é devido à pessoa humana” (SILVA, 2003, p. 10). Por

isso, reafirma-se a importância de políticas educacionais que sustentem o pensamento de que

28

o desenvolvimento nanotecnológico precisa estar pautado em princípios éticos que norteiam a

sociedade. O desenvolvimento traz riquezas e crescimentos para o país, mas não requer

necessariamente que princípios éticos humanos sejam sacrificados.

Deve-se, pois, inserir paulatinamente, questões acerca da ética científica e moral para

serem discutidas em sala de aula evidenciando as causas da preocupação com o rumo da

pesquisa científica no país. Avigorando este pensamento, Siqueira-batista et al (2009, p.83)

relatam que:

De fato, a indagação envolvendo a produção de nanomateriais, a aplicação à

saúde e o impacto ambiental da nanotecnologia, tem como pano de fundo as

consequências boas ou más; esplêndidas ou catastróficas — sobre o planeta.

Tal é o aspecto que pode ser debatido pelos estudantes da área científica,

compondo, de modo interessante, os conceitos científicos — trabalhados

interdisciplinarmente pela própria natureza da nanotecnologia — com a

argumentação instada pelas ciências humanas, em termos de ética e política

(SIQUEIRA-BATISTA et al, 2009, p.83).

Segundo a Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI, 2008), os

setores relacionados à nanotecnologia ou ramos ligados a ela, como por exemplo, a

nanobiotecnologia devem traçar estratégias e elaboração de leis e políticas específicas para

sustentar a produção e comercialização de tecnologias desenvolvidas levando em

consideração aspectos mercadológicos, éticos e sociais.

Apesar de não muito desenvolvida no Brasil, a nanotecnologia vem sendo trabalhada

nas indústrias e nos núcleos de fomento às pesquisas tecnológicas. De acordo com Fernandes

e Filgueiras (2008, p.2212) o desafio das N&N no Brasil mostra uma “produção científica na

área e indicadores de inovação que, embora não sejam tão bons, já demonstram potencial de

crescimento, sendo fundamental que todos os avanços sejam acompanhados por medidas de

divulgação científica e participação social”. Nessa perspectiva, o governo brasileiro

desenvolve pesquisas nas áreas tecnológicas explorando matéria-prima utilizada na fabricação

de nanocompósitos, como por exemplo, materiais nanoporosos como argilas (BORSCHIVER,

et al 2005).

As aplicações dos nanomateriais fazem parte de estudos e pesquisas na atual

conjuntura de desenvolvimento nanotecnológico ascendente. O interesse maior pelo

desenvolvimento de pesquisas na área da nanotecnologia está, sobretudo, nas vantagens que

elas promovem à sociedade. Dessa forma “[...] propriedades fundamentais, químicas e físicas,

29

dos materiais, dependem do tamanho, ou, numa linguagem mais livre, que mantêm uma

“cumplicidade” com ele, cumplicidade essa que se constitui na chave de toda a nanociência”

(ALVES, 2004, p.27).

Com o interesse da ciência pelas propriedades nanométricas dos compostos, surgiu o

desdobramento das pesquisas sobre o carbono numa escala nanotecnológica. Sabe-se que as

propriedades dos compostos são modificadas quando trabalha-se em escala nanométrica. Com

isso cresce potencialmente o uso e aplicação em várias áreas do conhecimento científico,

como por exemplo, “catálise, sensores biológicos, materiais optoeletrônicos, liberação

controlada de fármacos e bioencapsulação”. (SCHUCH, BEVILAQUA e FAGAN, 2007,

p.96). O Quadro 02 a seguir resume as principais aplicações da nanotecnologia.

Quadro 02- Principais aplicações da nanotecnologia

PRODUÇÃO DE

ENERGIA

Células fotovoltaicas e fotoeletroquímicas, dispositivos orgânicos

emissores de luz (OLEDs), aplicações de nanotubos de carbono em

células solares, nanocatalisadores para produção de hidrogênio, células a combustível (TOMA, 2005).

PRODUÇÃO

AGRÍCOLA

Desenvolvimento de zeólitas nanoporosas para liberação lenta e

controlada de água, fertilizantes, e agrodefensivos; nanocápsulas liberadoras de herbicidas; nanossensores para monitoração do solo e do

desenvolvimento das plantas e, nanopartículas magnéticas para

combater a contaminação do solo (TOMA, 2005).

MEIO AMBIENTE

Membranas seletivas que possam filtrar contaminantes ou ainda

eliminar o sal da água; dispositivos nanoestruturados, capazes de

retirar os poluentes dos efluentes industriais; caracterização dos efeitos das nanoestruturas sobre o meio ambiente; redução significativa na

utilização de materiais e energia; redução das fontes de poluição

(ALVES, 2004).

AVANÇOS NA

MEDICINA

Novos medicamentos baseados em nanoestruturas, sistemas de difusão

de medicamentos que atinjam pontos específicos no corpo humano.

(ALVES, 2004). “lab-on-achip”; “arrays” de nanossensores, nanopartículas magnéticas e “quantum-dots” para diagnóstico clínico;

complexos dendrímero- anticorpos para diagnóstico de HIV-1 e câncer

(TOMA, 2005; TEDESCO, 2006).

INDÚSTRIAS

ELETRÔNICAS

Registro de dados por meios que utilizem nanocamadas e pontos

quânticos (quantum-dots); telas planas; tecnologias sem-fio; novos aparelhos e processos dentro de todos os aspectos das tecnologias de

informação e comunicação; aumento das velocidades de tratamento de

dados e das capacidades de armazenamento, que sejam ao mesmo

tempo menos caras que as atuais (ALVES, 2004; SCHULZ, 2009).

30

MONITORAMENTO

DA SAÚDE

Sensores para glucose, CO2, colesterol; sensores para monitoração

homeostática in situ (TOMA, 2005).

EXPROLARAÇÃO

ESPACIAL

Construção de veículos espaciais mais leves (ALVES, 2004).

DEFESA

Detectores e remediadores de agentes químicos e biológicos; circuitos

eletrônicos cada vez mais eficientes; materiais e recobrimentos nanoestruturados muito mais resistentes; tecidos mais leves e com

propriedades de auto-reparação; novos substituintes para o sangue;

sistemas de segurança miniaturizados (ALVES, 2004).

31

2.2 O ENSINO DE QUÍMICA NO BRASIL EM SEU CONTEXTO HISTÓRICO

Nessa seção o ensino de química será abordado em seu contexto histórico para

respaldar a atual situação em que encontra-se no Brasil, seja na educação básica e no ensino

superior. Para isso, é necessário fazer um apanhado histórico de como essa disciplina surgiu

no país, os primeiros cursos de formação superior e quais as perspectivas para o

desenvolvimento de pesquisas em ensino.

Os primeiros registros da história do ensino secundário da química (atualmente

ensino fundamental) datam de 1862, quando esta era vista juntamente com a disciplina de

física. Somente com a reforma educacional de Rocha Vaz, em 1925, é que as duas disciplinas

foram ministradas separadamente, sendo, no entanto, as aulas de química somente nos dois

últimos anos do ensino secundário. Talvez a razão para isso esteja na herança educacional

deixada pelos jesuítas, que se caracterizava por um modelo escolástico, literário e

desinteressado pelos estudos científicos. Mesmo com a expulsão dos padres jesuítas do Brasil,

em 1759, o ensino de ciências foi negligenciado e prevaleceu nas escolas um espírito literário

e humanístico em detrimento às disciplinas de caráter científico (SCHNETZLER, 2010).

O primeiro curso superior em química no Brasil data de 1918, oferecido pelo

Instituto de Química no Rio de Janeiro, sendo em 1920 criado o curso superior de Química

Industrial Agrícola oferecido pela Escola Superior de Agricultura e Medicina Veterinário

(OLIVEIRA e CARVALHO, 2006).

Depois de várias reformas educacionais pelas quais o Brasil passou, percebe-se que:

Desde a reforma de Francisco Campos (anos 1931-1941) são propostos basicamente, os mesmos objetivos para o Ensino Secundário de química, a

saber: promover a aprendizagem dos princípios gerais da ciência química;

enfatizar seu caráter experimental e suas relações com a vida cotidiana dos alunos, propósitos estes que, a meu ver, buscavam e buscam conferir

significado à obrigatoriedade daquele ensino, quer seja no secundário (1931-

1941), no curso científico (1942-1960), no segundo grau (1961-1995) e no

atual no ensino médio (SCHNETZLER, 2010, p. 56).

Apesar de alguns entraves, o ensino da química deu grandes saltos em pesquisa e

investigação com a criação de vários órgãos de fomento à pesquisa científica no Brasil.

Alguns desses marcos iniciais são: a criação, em 1951, do Conselho Nacional de Pesquisas

32

(CNPq) e da Coordenação Nacional de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

(CAPES); a criação, em 1977, da Sociedade Brasileira de Química (SBQ); em 1981, a

criação do Programa Nacional de Apoio à Química (PRONAQ) que resultou mais tarde no

PADCT, o principal Programa de Apoio à Química brasileira (ANDRADE et all, 2005).

Schnetzler (2010) ressalta que além da criação dos órgãos citados, a pesquisa em

educação Química foi favorecida com as realizações dos Encontros Nacionais e Regionais de

Ensino de Química (ENEQ). O ENEQ teve sua primeira edição em 1982 na Unicamp e desde

essa data os encontros só tendem a aumentar em número de participantes e em conhecimento

de docentes e licenciandos.

Outro marco importante foi a criação da Revista Química Nova na Escola (QNEsc),

em 1995, dirigida a docentes e aos licenciandos em química, que recebeu nos últimos anos,

em seu leque de publicações, alguns nomes de pesquisadores que contribuíram

significativamente para a disseminação da investigação em Educação Química no Brasil, tais

como Attico Chassot, Letícia Parente, Luiz Otávio Amaral, Luiz Roberto Pitombo, Mansur

Lutfi, Maria Eunice Ribeiro Marcondes, Otavio Maldaner, Roberto Ribeiro da Silva, Romeu

Rocha-Filho e Roque Moraes dentre outros.

A revista QNEsc conta atualmente com publicações de artigos científicos inéditos

trimestrais nas seguintes seções: Atualidades em Química, Conceitos Científicos em

Destaque, Química e Sociedade, História da Química, Relatos de Sala de Aula,

Experimentação no Ensino de Química, O Aluno em Foco, Pesquisa em Ensino, Elemento

Químico, Educação Química e Multimídia e Espaço Aberto.

Além da QNEsc, a SBQ integra à sua linha editorial a Química Nova e o Journal of

the Brazillian Chemical Society. No entanto, é a QNEsc que disponibiliza um espaço aberto e

ampla ao educador para as discussões e reflexões sobre o ensino e aprendizagem da química.

Em análise a esses documentos percebe-se que uma das preocupações dos

educadores e pesquisadores, é a oferta de formação superior pelas Instituições de Ensino

Superior que é bastante heterogênea. A preocupação é na qualidade de profissionais que estão

sendo formados para atuar no mercado de trabalho, em especial aos cursos de Licenciatura e

bacharelado. Dentre esses relatos pode-se citar Zucco (2005, p. 13) que evidenciou:

[...] os cursos dirigidos para a formação de professores de química não

apresentam condições condizentes, sendo, portanto, co-responsáveis pela má

33

qualidade dos egressos do ensino médio. Outra conclusão é que os cursos de

responsabilidade das IES federais e de algumas estaduais são os melhores.

Isso se deve, certamente, à qualificação do corpo docente desses cursos e do envolvimento dos seus professores com atividades científicas. [...]mudanças

devem ser introduzidas nos projetos didático-pedagógicos dos cursos para

que estes ofereçam uma formação sólida em química, mas abrangente e

generalista o suficiente para que o químico possa se desenvolver em mais de uma direção. Muitos são os desafios que nos impõem nessa tarefa de

formação do químico: i) implantar as Diretrizes; ii) melhorar a qualificação

para a docência dos professores universitários e do ensino médio; iii) redefinir a formação profissional buscando a formação de um graduado com

intimidade com novas tecnologias e com espírito empreendedor; iv) formar

pós-graduados com possibilidade de inserção no setor industrial; v) buscar a

transformação da indústria química brasileira de base para indústria química especializada; vi) buscar a alteração das atribuições profissionais (de modo a

eliminar a verticalização de atribuições) e o reconhecimento da pós-

graduação como qualificação profissional.

Com todo investimento em pesquisas na educação química, seja na formação e

qualificação profissional ou na criação de meios que veiculem o conhecimento produzido,

Schnetzler (2002, p.22) revela que “as contribuições das pesquisas para a melhoria do

processo de ensino-aprendizagem ainda não chegam à maioria dos professores que, de fato,

fazem acontecer o ensino nas escolas desse imenso país”. Segundo a autora, um dos grandes

fatores evidenciado por pesquisadores da área e que contribuem para isso é a falta de

incentivo à pesquisa educacional durante a formação inicial e continuada.

Neste contexto, a busca pela qualificação e profissionalização docente é hoje, foco

de várias pesquisas em programas de pós-graduação no Brasil. No centro dessas pesquisas

estão educadores em formação ou que já atuam na última etapa do ensino fundamental e no

ensino médio. As perspectivas são de que eles possam conhecer as pesquisas educacionais

existentes para intervir nas dificuldades de ensino e aprendizagem em sala de aula.

34

2.2.1 A formação de Professores de Química

Algumas pesquisas sobre formação inicial e continuada de professores de Química

revelam que após vários anos os cursos que formam esses profissionais têm perdido

credibilidade e em alguns casos extremos até fechados. De acordo com Vianna, Aydos e

Salgado (1997) há uma série de fatores que se somam para evidenciar essa realidade, tais

como:

A falta de integração entre disciplinas de conteúdos específicos e de

educação, fragmentação dos conteúdos e discriminação de professores e

alunos por parte de colegas dos cursos de Bacharelado e cursos afins, baixo

nível de conhecimento dos alunos que ingressam no curso, falta de perspectiva profissional devido à baixa remuneração e às péssimas condições

de trabalho no ensino médio, aliados ao descaso para com a educação

demonstrada pelos nossos governantes (VIANNA, AYDOS e SALGADO, 1997, 213).

Não obstante a essa realidade, teóricos da área de ensino e educação compartilham

do pensamento, que só se terá melhorias reais na qualidade do ensino de ciências quando

houver investimentos na formação inicial e continuada dos docentes que lecionam da 5ª a 8ª

séries do 1º grau e do 2º grau, ou mais recentemente do 4º a 9º anos do ensino fundamental e

do ensino médio. Esses investimentos vão desde incentivos que atraiam os profissionais para

educação, como melhorias na infraestrutura das escolas e melhorias salariais, até uma

formação sólida nas universidades ou em centros específicos de formação de professores,

como é o caso de alguns países (MALDANER e SANTOS, 2010; CARVALHO e GIL-

PÉREZ, 2011; SILVA e OLIVEIRA, 2010).

Partindo dessas premissas, pode-se fazer uma explanação estabelecendo alguns

parâmetros de análise qualitativa sobre a formação inicial e continuada dos professores de

química. Um desses parâmetros observados é o objetivo dos cursos de formação do licenciado

em química, que de acordo com Silva e Oliveira (2010, p.43) seria:

O objetivo dos cursos de Licenciatura em química é formar o professor para

atuar na educação básica. Tal formação deve contemplar inúmeros aspectos

inerentes à formação do bom professor, tais como conhecimento do conteúdo a ser ensinado, conhecimento curricular, conhecimento pedagógico

sobre a disciplina escolar química, conhecimentos sobre a construção do

35

conhecimento científico, especificidades sobre o ensino e a aprendizagem da

ciência química, dentre outros (SILVA e OLIVEIRA, 2010, p.43).

São discutidos, dessa forma, que o docente de química deverá ter conhecimentos

sólidos do conteúdo a ser ensinado, contudo, deve ter os conhecimentos pedagógicos e das

especificidades sobre os processos de ensino e aprendizagem dessa disciplina. Essa reflexão

crítica da formação docente permite, segundo Carvalho e Gil-Pérez (2011, p. 73), “romper

com a ideia errônea, mas bem difundida, de que ensinar uma matéria constitui um trabalho

simples, para o qual basta possuir um maior nível de conhecimentos que os alunos”.

Além disso, estabelece-se que o professor de química deve possuir conhecimentos

sobre a construção do conhecimento científico, como este se estabeleceu ao longo dos anos na

sociedade e quais suas contribuições e implicações. Todas essas reflexões remetem aos

pensamentos de Bachelard, teórico da epistemologia da ciência que influenciou e ainda

influencia muitos trabalhos e pesquisas em educação científica. De acordo com Bachelard

(1996) a busca pela construção do conhecimento científico parte da formação do espírito

científico, e em se tratando de educação, em especial os professores de ciências, o

epistemólogo reflete sobre os obstáculos epistemológicos e pedagógicos ao revelar:

Acho surpreendente que os professores de ciências, mais do que os outros se

possível fosse, não compreendam que alguém não compreenda. Poucos são

os que se detiveram na psicologia do erro, da ignorância e da irreflexão. [...]. Os professores de ciências imaginam que o espírito começa como uma aula,

que é sempre possível reconstruir uma cultura falha pela repetição da lição,

que se pode fazer entender uma demonstração repetindo-a ponto por ponto. Não levam em conta que o adolescente entra na aula de física com

conhecimentos empíricos já construídos: não se trata, portanto, de adquirir

uma cultura experimental, mas sim de mudar uma cultura experimental, de derrubar os obstáculos já sedimentados pela vida cotidiana (BACHELARD,

1996, p. 23).

Nessa perspectiva, consolida-se nos cursos de formação de professores de ciências o

caráter epistemológico do conhecimento científico. É a epistemologia da ciência que impõe

refletir sobre a veracidade dos fatos e teorias científicas sobre determinado fenômeno na

perspectiva que o homem produz conhecimento científico e isso não pode ser negligenciado.

No contexto de ensino, esse pensamento fica evidente quando Bachelard afirma que o aluno

36

chega à aula de física com conhecimentos empíricos já construídos e a função do professor é

mudar algumas concepções errôneas, e assim, mudar sua cultura experimental.

Maldaner e Santos (2010) afirmam que as concepções bachelardianas sobre a

produção e validação da ciência sustentam-se nos conceitos de real dado e real produzido.

Assim, existem dois processos de produção pelos quais a cultura científica é formada: pelo

cotidiano do aluno (real dado) e pela ruptura das percepções primeiras e com o cotidiano do

aluno, ou seja, o real científico (real produzido). No ensino da química essa ruptura entre o

real dado e o real produzido fica evidente nos seguintes conteúdos:

[...] são as estruturas atômico-moleculares, com as quais pensamos o mundo

material, a equação química, com a qual se compreende e controla as transformações dos materiais, e as representações químicas de todas as

ordens, que dão a ideia básica de composição e propriedades dos materiais

(MALDANER e SANTOS, 2010, p. 341).

Dessa forma, os autores ressaltam parte do conteúdo que exemplifica e explica os

pensamentos epistemológicos de Bachelard, e nesse contexto, percebe-se a importância da

química na compreensão do mundo e do cotidiano do aluno. Em outras palavras, pode-se

afirmar que, de forma simplista, as considerações epistemológicas de Bachelard podem ser

alcançadas quando o professor consegue refletir criticamente sobre como a química, com suas

linguagens próprias, contribui para explicar os fenômenos observados.

Contudo a formação docente não se limita aos cursos de graduação e nesse contexto,

Silva e Oliveira (2010, p.45) ressaltam que “compreendemos que a formação do professor é

um processo contínuo e que não se inicia, e muito menos se finda, em um curso de graduação,

tal como as licenciaturas”. A formação continuada vai desde os cursos de aperfeiçoamento

das práticas pedagógicas, passando pelos cursos de especialização lato sensu até os cursos

stricto sensu de mestrado e doutorado. Além desses conhecimentos destacam-se na formação

de professores os saberes docentes que perpassam uma abordagem acadêmica, envolvendo as

dimensões pessoal, profissional e organizacional da profissão docente (ALMEIDA e

BIAJONE, 2007).

Outro parâmetro muito importante para ser analisado nos cursos de licenciatura em

química é a formação específica oferecida pelas Instituições de Ensino Superior (IES). O

domínio do conteúdo a ser ensinado pelo professor é de longe, visto por educadores da área de

37

ensino de ciências, como a base que orienta as ações pedagógicas do professor. Negligenciar a

formação específica durante a vida acadêmica de um aspirante à profissão de docente é como

colocar qualquer profissional de outra área do conhecimento para ensinar uma disciplina que

ele não domina.

No entanto, Furió e Gil-Pérez (1989) ressaltam que em alguns cursos de formação

docente existem duas tendências errôneas que se distanciam: uma orientação na transmissão

de conhecimentos científicos (geralmente no início do curso) e outra que enfatiza a

preparação geral psicopedagógica (geralmente no final do curso). Ou seja, não há uma

integração entre as propostas conteudistas e as propostas didáticas. Esse distanciamento entre

a formação específica e a formação didático-pedagógica compromete a preparação do

profissional docente.

Carvalho e Gil-Pérez (2011, p. 23) estabelecem, no quadro 03, que além de conhecer

o conteúdo disciplinar, outros conhecimentos profissionais necessários à formação docente

extrapolam o que habitualmente se contemplam nos cursos universitários nas IES.

Quadro 03: Abrangência do conhecimento científico da disciplina a ser ensinada

Fonte: Carvalho e Gil-Pérez, 2011

A. Conhecer os problemas que originaram a construção dos conhecimentos científicos (sem o que os

referidos conhecimentos surgem como construções arbitrárias). Conhecer, em especial, quais foram

as dificuldades e obstáculos epistemológicos (o que constitui uma ajuda imprescindível para compreender as dificuldades dos alunos).

B. Conhecer as orientações metodológicas empregadas na construção dos conhecimentos, isto é, a

forma como os cientistas abordam os problemas, as características mais notáveis de sua atividade, os critérios de validação e aceitação das teorias científicas.

C. Conhecer as interações entre Ciência/Tecnologia/Sociedade associados à referida construção, sem ignorar o caráter, em geral, dramático, do papel do papel social das Ciências; a necessidade da

tomada de decisões.

D. Ter algum conhecimento dos desenvolvimentos científicos recentes e suas perspectivas, para poder transmitir uma visão dinâmica, não fechada da ciência. Adquirir, do mesmo modo,

conhecimentos de outras matérias relacionadas, para poder abordar problemas afins, as interações

entre os diferentes campos e os processos de unificação.

E. Saber selecionar conteúdos adequados que deem uma visão correta da ciência e que sejam

acessíveis aos alunos e suscetíveis de interesse.

F. Estar preparado para aprofundar os conhecimentos e adquirir outros novos.

38

Diante do exposto pelos autores existe uma compreensão da abrangência do

conhecimento conteudista que vai além do que geralmente é apresentado nos programas

curriculares específicos dos cursos de licenciatura em Química. O que Carvalho e Gil-Pérez

(2011) propõem é uma postura crítico-reflexiva durante a formação sobre a perspectiva de

voltar-se para a realidade da sala de aula, como por exemplo, a compreensão de quais

obstáculos epistemológicos os alunos provavelmente terão sobre um determinado conteúdo ou

assunto estudado.

Libâneo (2011, p. 84) corrobora com esse pensamento ao afirmar que “a ideia é a de

que o professor possa “pensar” sua prática, ou em outros termos, que o professor desenvolva a

capacidade reflexiva sobre sua própria prática”.

Para uma análise comparativa, Silva e Oliveira (2010, p.49) demonstram (quadro 04)

a estrutura curricular comum, e anterior a 2006, dos quatro primeiros semestres de um curso

de licenciatura em Química de uma universidade paulista. Depreende-se que não há nenhuma

perspectiva de formação pedagógica crítico-reflexiva sobre o conhecimento da ciência

Química devida a estrutura rígida e fechada pela própria carga de dificuldade das disciplinas

nesses quatro primeiros semestres. Apenas duas disciplinas favorecem a discussão didático-

pedagógica sobre ciência, porém de forma geral e não específico.

Quadro 04: Estrutura Curricular típica de uma Licenciatura em Química

ESTRUTURA CURRICULAR

1º ANO

1º Semestre 2º Semestre

Cálculo Diferencial e Integral I (04) Cálculo Diferencial e Integral II (06)

Introdução à Informática (04) Física Geral I (04)

Introdução ao Estudo da Química (04) Química Geral Experimental II (04)

Química Geral Experimental I (04) Química Geral II (04)

2º ANO

3º Semestre 4º Semestre

Fundamentos da Educação (04) Elementos de Geologia e Mineralogia (04)

Física Geral II (04) Física Geral III (04)

Química Analítica Qualitativa (08) Química Analítica Quantitativa (08)

Química Inorgânica Básica (04) História e Filosofia da Ciência (04)

Fonte: Silva e Oliveira, 2010

39

Esse estudo de caso, no entanto, não revela a realidade de todas IES do Brasil, mas

sim que os cursos de formação inicial e continuada de professores vêm assumindo uma

preocupação maior com relação à formação pedagógica. Como exemplo pode-se citar o IFRN

que teve a grade curricular da Licenciatura em química mudada em 2012 dando maior

abrangência às disciplinas dos núcleos Didático-Pedagógico e Epistemológico. Ressalta-se

também a preocupação da instituição com a prática acadêmica ao propor em sua grade

curricular os projetos integradores que oportunizam aos seus alunos um contato mais cedo

com a pesquisa acadêmica. Doravante, o quinto período não vê nenhuma disciplina do núcleo

específico, somente disciplinas didáticas e pedagógicas enfraquecendo a integração entre os

núcleos específico e pedagógico.

O último parâmetro levado em consideração aqui, pela análise qualitativa proposta,

diz respeito aos conteúdos de formação pedagógica nos cursos de licenciatura em química

que ressaltam a importância da didática dessa ciência no processo de ensino e aprendizagem.

A grande ênfase dada aos conteúdos disciplinares específicos pode comprometer a qualidade

do ensino porque um bom professor não é aquele que domina somente os conteúdos, mas sim

aquele que sabe a matéria e sabe também como ensiná-la aos seus alunos.

Portanto a formação pedagógica vai possibilitar ao professor “modos de formular e

apresentar o conteúdo de forma a torná-lo compreensível aos alunos, incluindo analogias,

ilustrações, exemplos, explanações e demonstrações” (ALMEIDA e BIAJONE, 2007, p.288).

Na química, considerada por muitos alunos como uma disciplina difícil de compreensão

porque trata de fenômenos na maioria das vezes abstratos, as estratégias de ensino

desempenham papel central para o processo de ensino e aprendizagem.

Todavia o que acontece nos cursos de licenciatura em química é a desarticulação

entre os conteúdos específicos e os pedagógicos, ou seja, “parece não haver um objetivo

comum entre os professores que ministram as disciplinas, e esse aspecto parece ser consenso

em diversos cursos de licenciatura e um dos que mais favorecem a má-formação dos

professores de química” (SILVA e OLIVEIRA, 2010, p. 55).

A formação inicial de professores deve ser articulada como práticas em atividades

crítico-reflexivas e essa articulação precisa acontecer no início do curso e não somente nas

disciplinas de estágios de regência. No entanto percebe-se que:

40

Diversos estudos têm apontado os problemas de formação inicial e

continuada do professor. Critica-se a rigidez curricular e metodológica dos

cursos de formação e o desligamento da prática. As iniciativas de formação continuada, geralmente na forma de “treinamentos”, vêm sendo bastante

contestadas como mostram alguns trabalhos. Além disso, o professorado

enfrenta críticas depreciadoras vindas de vários pontos, levando ao

incômodo desprestígio da sua profissão. Entretanto, é certo que formação geral de qualidade dos alunos depende da formação de qualidade dos

professores (LIBÂNEO, 2011, p. 82-83).

Dessa forma, acredita-se que um ensino de qualidade pressupõe a oferta de uma boa

formação nos cursos de licenciatura, em que seus currículos estabeleçam de forma equilibrada

a articulação entre as disciplinas da parte específica do conhecimento e as disciplinas da parte

do conhecimento pedagógico, na perspectiva de formação crítico-reflexiva das práticas

pedagógicas. Além disso, deve haver o incentivo e a valorização da profissionalização

docente através de políticas que permitam o desempenho dos educadores a buscarem

formação continuada para aperfeiçoamento de suas práticas.

41

2.3 ESTRATÉGIAS METODOLÓGICAS UTILIZADAS NO ENSINO DA

NANOTECNOLOGIA

Há um consenso entre pesquisadores da área de ensino de que as ciências e as novas

tecnologias produzidas na atualidade devem tornar-se acessíveis a estudantes da educação

básica. Dessa forma, estratégias e ferramentas didático-metodológicas estão sendo

desenvolvidas com o objetivo de estimular a aprendizagem de conteúdos de ciências trazendo

para as discussões em sala de aula a produção de novas tecnologias (AFONSO, 2011; TOMA,

2005; SCHULZ, 2009).

Um exemplo de estratégias de ensino que ganha destaque entre os pesquisadores do

ensino de ciências é a investigação como atividade e a argumentação como forma de

discussão e compreensão dos produtos da ciência investigada (CARVALHO, 2013;

BELLUCO e CARVALHO, 2014; ZÔMPERO e LABURÚ, 2011; NUÑEZ e RIBEIRO,

2004). Já no desenvolvimento de novas tecnologias, destaca-se a Nanotecnologia que está

revolucionando a forma de ver e compreender os limites da ciência na sociedade

contemporânea (SCHULZ, 2009; TOMA, 2005; ALFONSO, 2011).

Relacionar novas tecnologias, como por exemplo, a nanotecnologia com a educação

científica tem sido uma preocupação constante entre os países mais desenvolvidos do mundo

(SANNOMIYA, HONÓRIO e PEREIRA, 2010). Segundo a Agência Brasileira de

Desenvolvimento Industrial (ABDI) o crescimento da nanotecnologia está tomando

proporções cada vez maiores em países líderes mundiais como Estados Unidos da América,

Japão e os países que compõem a comunidade europeia, investindo em iniciativas para

proporcionar competitividade entre empresas do ramo tecnológico.

Esse incentivo está pautado nas melhorias que a nanotecnologia pode oferecer à

sociedade, tais como: agricultura, energia, qualidade de vida, preservação ambiental, saúde

pública entre muitos outros. Considerando essas perspectivas, observa-se que vários países

estão se preocupando com a formação de crianças e jovens, investindo em educação científica

voltada para o ensino da nanotecnologia, como é caso da Tailândia, Inglaterra, Alemanha,

Reino Unido entre outros (SANNOMIYA, HONÓRIO e PEREIRA, 2010).

No Brasil, algumas iniciativas já foram promovidas com o intuito de divulgar e

proporcionar ao público experiências, ainda que tímidas, nesse ramo de desenvolvimento

científico e tecnológico. A “NanoAventura” é um exemplo dessas iniciativas. Trata-se de

uma feira científica organizada pelo museu exploratório de ciências da Universidade Estadual

de Campinas (Unicamp) juntamente com estudantes e pesquisadores (ALFONSO, 2011). A

42

proposta é ensinar aos alunos e visitantes alguns conceitos e aplicações da nanotecnologia

através de jogos didáticos virtuais.

São necessárias propostas que viabilizem a inserção da nanotecnologia no ensino

formal das escolas públicas tendo como propósito melhorias na qualidade do ensino e

aprendizagem de conceitos científico-tecnológicos. Nesse cenário educacional, é importante

seu estudo no ensino fundamental e médio, pois os jovens têm interesse e sentem-se

motivados em estudar sobre novas tecnologias e assim podem preparar-se para ingressarem

em ramos de pesquisas e até no mercado de trabalho (TOMA, 2005; ALFONSO, 2011).

Nessa perspectiva, muitas pesquisas e produções bibliográficas propõem trabalhá-la

juntamente às disciplinas de química, física e biologia oferecidas na educação básica. Nos

conteúdos de química abordam-se assuntos como átomos, moléculas e partículas que possuem

uma relação direta com a nanotecnologia.

Essa nova tecnologia pode ser facilitadora e contribuir para um ensino mais atrativo,

estimulante e capaz de formar os alunos como cidadãos com condição de refletir sobre as

novas tecnologias com posicionamentos favoráveis ou contrários, porém com um

posicionamento coerentemente fundamentado. Dessa forma, a formação inicial dos

professores que lecionam no ensino médio é imprescindível (LIMA e ALMEIDA, 2012).

Por isso, compreender que um tema é importante para sociedade, deve despertar no

professor um desejo de discutir com os alunos, sujeitos do processo de ensino, acerca dos

pontos positivos e negativos. De acordo com Silva, Viana e Mohallem (2009), pouco se tem

abordado durante as aulas no ensino médio a respeito da nanotecnologia e das nanociências.

Em contrapartida, os autores declaram que a todo o momento a sociedade é bombardeada com

noticiários expressos em mídias acerca desses termos.

Nessa seção, são discutidas três abordagens metodológicas para o ensino da

nanotecnologia com explicação e análise didática que justificam as suas escolhas. A primeira

abordagem é evidenciada pelas atividades investigativas que associam o ensino da

nanotecnologia de forma a propiciar a investigação na busca da resolução de algum problema

apresentado.

Na segunda, o ensino é proposto com auxílio de materiais didáticos ilustrativos, tais

como as nanoartes (telas de materiais em escala nanométrica obtidos por microscopia

eletrônica de varredura); propostas de vídeos e documentários que mostram dinamicamente

conceitos básicos da nanotecnologia e uma história em quadrinhos que proporciona aos

alunos uma interatividade maior com as ilustrações e com os conceitos científicos abordados.

43

Por último, é apresentada a proposta de trabalhar a construção de mapas conceituais

a partir do tema, tanto para introdução de conceitos como para revisá-los antes do início da

aula. A proposta é demonstrada também como forma de avaliação dos conhecimentos dos

alunos.

44

2.3.1 O ensino de ciências por atividades investigavas

O ensino de ciências por investigação surgiu no início do século XX no cenário

educacional norte-americano, tendo o pensador e educador John Dewey como o principal

influenciador dessa proposta de ensino. Seu principal objetivo era aproximar o conhecimento

científico produzido nos centros de pesquisas para a realidade da sala de aula através do

método científico (ZÔMPERO e LABURÚ, 2011).

Entretanto, Trópia (2011) ressalta que a perspectiva do ensino por investigação

proposta por Dewey nos EUA e que passou a influenciar as reformas curriculares do Brasil

nas décadas de 1950 e 1960, tinha uma concepção de ciência neutra e afastada da sociedade.

Somente no final do século XX foi que pesquisadores da área do ensino de ciências

despertaram para suprir essa defasagem no pensamento e nos materiais didáticos escritos,

pautando-se na importância das relações entre a ciência e a sociedade. Dessa forma, o ensino

não seria mais reconhecido pela passividade, mas sim pela produção ativa de conhecimento

pelos sujeitos que compõem o processo de ensino e aprendizagem.

Seguindo o pensamento e as ideias de Dewey, vários pesquisadores chegaram a

conclusão de que o ensino por investigação possui algumas etapas que devem ser seguidas

para obtenção do objetivo principal, que é propor aos alunos momentos de pesquisadores.

No ensino de química, por exemplo, a investigação tomou escopo relevante em

atividades experimentais que tanto podem ter esse viés de investigação nos laboratórios como

também nas salas de aula. Associar a nanotecnologia com atividades experimentais

investigativas torna-se necessário porque põe o aluno como o centro do processo de ensino e

aprendizagem, desenvolvimento de habilidades e de conceitos científicos relevantes, tais

como: forças intermoleculares agindo em níveis atômicos, propriedades novas da matéria,

evolução da ciência moderna, entre outros.

Ainda se tratando do ensino de química, a atividade investigativa pode ser trabalhada

em sala de aula apenas com a leitura de um texto científico, ou até mesmo com auxílio de um

vídeo didático que proporcione o resultado esperado e planejado pelo professor. É preciso, no

entanto, reconhecimento da importância de uma atividade dessa natureza para a eficácia dos

resultados. Por exemplo, o texto ou o vídeo trabalhado deve provocar nos alunos alguma

inquietação que os estimule a pesquisar ou investigar (geralmente isso é conseguido quando

se tem um problema empolgante de ser resolvido).

45

Ademais, é imprescindível que a atividade investigativa correlacione-se com

conceitos e conteúdos próprios da química, utilize uma linguagem científica apropriada para o

nível dos alunos e consiga integrar o conhecimento científico com a sociedade, de maneira

que o professor possa mensurar qualitativamente graus de aberturas ou de dificuldades das

atividades que acompanhem o desenvolvimento de habilidades e capacidade de resolução dos

problemas apresentados. Essa estratégia de acompanhamento do rendimento durante as

atividades pode configurar-se como maneira eficaz de avaliação não tradicional do

desempenho dos alunos.

No entanto, o professor precisa compreender que “o progresso no desempenho dos

alunos, a autonomia e outras habilidades desenvolvidas por meio das atividades investigativas

não são imediatos” (FERREIRA, HARTWIG e OLIVEIRA, p. 104, 2009). Ou seja, trata-se

de uma abordagem metodológica em que a avaliação qualitativa (participação ativa,

habilidades de pesquisar e resolver problemas, trabalho em grupo, utilização dos métodos

científicos na investigação e outros) se sobressai à avaliação quantitativa que prioriza notas

não importando os meios pelos quais os alunos as tiraram.

Com relação ao ensino da nanotecnologia, observa-se grande potencial nas aulas de

química através da experimentação com viés investigativo, pois apesar de envolver conceitos

que remetem a tecnologias modernas e distantes da realidade da sala de aula, é possível

trabalhar de forma alternativa e contextual.

Nesse contexto, Tasca et al. (2015) destacam o desenvolvimento de habilidades e

conceitos sobre nanotecnologia no ensino médio como forma de mostrar que o

desenvolvimento de novas tecnologias tem impulsionado a procura por novos materiais de

propriedades controladas previamente. Para tanto, fazem uso da experimentação onde os

alunos de maneira ativa conduziram todos os passos da atividade experimental para sintetizar

nanopartículas superparamagnéticas (NPMag), bem como uma aplicação prática delas. A

aplicabilidade das NPMag tem despertado interesse dos pesquisadores do mundo inteiro, pois

“devido aos efeitos quânticos de tamanho e à grande área de superfície, têm algumas de suas

propriedades magnéticas drasticamente alteradas, exibindo fenômenos de tunelamento

quântico de magnetização e comportamento superparamagnético” (TASCA, et al, p. 236,

2015).

Como atividade de ensino investigativa, as NPMag sintetizadas foram modificadas

conferindo-lhes uma capa orgânica de ácido oleico capaz de interagir com compostos

orgânicos presentes nos derivados do petróleo. Considerando os grandes acidentes em

plataformas de petróleo narrados pela história, com derramamento de óleo e consequentes

46

desastres ambientais, o professor pode contextualizar e estimular os alunos

pesquisar/investigar a aplicação das nanopartículas sintetizadas para a remoção do óleo

derramado.

47

2.3.2 Materiais Didáticos Ilustrativos

O ensino da Nanotecnologia nas aulas de Química pode ser mediado por materiais

didáticos ilustrativos que evidenciam os nanomateriais de forma diferente das formas que os

materiais comuns costumam ser. Cientistas e pesquisadores na busca por desvendar os

mistérios por trás da natureza científica dos nanomateriais, acabaram descobrindo um mundo

fascinante com formas e cores variadas que podem oferecer belíssimos espetáculos visuais

nas exposições de telas da nanoarte.

Esse projeto surgiu a partir de imagens obtidas por microscópios eletrônicos de alta

resolução pelos pesquisadores do Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de

Materiais Cerâmicos (CMDMC) e do Instituto Nacional de Ciências dos Materiais em

Nanotecnologia (INCTMN) que aliaram conhecimento científico e arte. O projeto, que existe

desde 2008, em parceria com a USP, a Universidade Estadual Paulista (Unesp), a

Universidade Federal de São Carlos (UFScar) e o Instituto de Pesquisas Energéticas e

Nucleares (IPEN- autarquia estadual associada à USP), já foi apresentado nos Estados

Unidos, Israel e nos encontros da Sociedade Brasileira para o progresso da Ciência (NAOE,

2015).

Segundo Naoe (2015) o projeto do CMDMC também se estende para alcançar os

estudantes de escolas públicas para terem acesso à ciência e cultura através de cursos de curta

duração oferecidos a alunos do ensino médio e fundamental, enquanto que para os

professores, geralmente, são promovidas palestras e minicursos sobre Evolução da Tecnologia

e Demandas por Energia com respectivos impactos ao meio ambiente. Essa ideia promove a

difusão científica sobre a nanotecnologia e ajuda na educação científica, que segundo Schulz

(2008), é ainda incipiente na sociedade como um todo.

Algumas imagens são mostradas a seguir para ilustrar arte escondida por trás da

nanotecnologia. As imagens fazem parte de algumas exposições dos projetos “Nanoarte e

science as art” que já foram vistas e ou acessadas pela internet por milhares de pessoas ao

redor mundo. Como estratégia metodológica para o ensino da nanotecnologia nas aulas de

química, o professor pode pedir aos alunos para montarem exposições na escola sobre o

nanomundo dos materiais. Além da interação promovida pelo trabalho em equipe, os

conhecimentos sobre nanotecnologia irão surgir como frutos das pesquisas realizadas pelos

alunos ao montarem suas “telas”. O incrível desse trabalho é que as imagens mechem com o

raciocínio dos visitantes ao tentar comparar com algo que já se conhece.

48

Apesar da semelhança muito grande com a imagem de cravos, a figura 02 trata de

nanoestruturas de óxido de zinco obtida por microscopia eletrônica de varredura e

posteriormente colorida com programas de editores de imagem. Essa imagem faz parte do

acervo do concurso “SCIENCE AS ART” de 2010, promovido pela Materials Research

Society (POLETTO, 2012).

Figura 02: Nanoestruturas de óxido de zinco

Fonte: Poletto, 2012

A figura 03, embora pareça uma bola rosa rodeada por dedos longos e finos com

unhas pintadas, trata-se na verdade de uma microesfera de poliestireno (diâmetro = 2,5

micrometros) rodeada por fibras de resina epóxi (diâmetro = 250 nanometros), obtida por

microscopia eletrônica de varredura e posteriormente colorida com programas de editores de

imagem. Essa imagem faz parte do acervo do concurso “SCIENCE AS ART” de 2008,

promovido pela Materials Research Society (POLETTO, 2012).

49

Figura 03: Microesfera de poliestireno rodeada por fibras de resina epóxi.

Fonte: Poletto, 2012

Já quando se observa a figura 04, embora pareça muito com novelos de lã coloridos,

trata-se, no universo nanométrico, da representação do óxido de cobre obtida por microscopia

eletrônica de varredura e posteriormente colorida com programas de editores de imagem. Essa

imagem pertence ao acervo de exposições do projeto Nanoarte (NAOE, 2015).

Figura 04: Nanopartículas de óxido de cobre

Fonte: Naoe, 2015

50

Outra forma que o professor pode ensinar a Nanotecnologia é através de vídeos e

documentários sobre o tema. Destaca-se que a atividade não pode desvincular-se dos

objetivos pretendidos no planejamento escolar, ou seja, não pode ser vista como uma forma

de ocupar o espaço de uma ou duas aulas, mas sim pautar-se no enriquecimento de

informações que trata o documentário. A atividade de assistir a um vídeo ou documentário é

vista como didática se, de alguma forma, os alunos apresentarem rendimento satisfatório. Esse

aprendizado pode ser observado por meio de debates e discussões sobre o tema abordado no

vídeo-documentário, em que os alunos mostrarão ou não domínio do tema; a criação de júri

que favoreça pontos de vistas diferentes dos alunos com espaço para expor suas ideias e tentar

convencer os demais; e até mesmo resumos, fichamentos e anotações podem ajudar o

professor na tarefa de avaliar suas práticas docentes.

Bassoto (2011) propõe o documentário de divulgação científica da Discovery

Channel (versão em português) sobre nanotecnologia, com o título “Viagem Fantástica - Pelo

Corpo Humano em Busca da Cura”, com duração de 50 min. Mas existem outros

documentários sobre nanotecnologia, como por exemplo, a edição do programa “Matéria de

capa – Nanotecnologia”, documentário exibido pela TV Cultura com duração de 29 min.

Além desses citados, muitos filmes de ficção científica utilizam em suas trilogias

aspectos fantasiosos e fictícios das perspectivas da nanotecnologia. O interessante é a

possibilidade de misturar ficção com realidade e comparar o desenvolvimento de novas

tecnologias de algumas décadas passadas com os dias atuais, desse modo, os alunos

perceberão que muito do que era tido como uma ficção antes, hoje, já é uma tecnologia

ultrapassada.

Por último, o ensino da nanotecnologia nas aulas de química pode ser mediado por

Histórias em Quadrinhos (HQs) em que os aspectos estruturais e dinâmicos da nanotecnologia

misturam-se com a criatividade e imaginação de crianças e adolescentes favorecendo a

atividade de ensino e aprendizagem.

Entretanto, por muito tempo as revistas de histórias em quadrinhos foram

estigmatizadas pela classe social tida como “pensante” que viam nelas a causa de prejuízo

escolar de crianças e adolescentes, o embotamento do raciocínio lógico e até prejudicial aos

relacionamentos sociais e afetivos dos seus leitores por proporcionar a estes um mergulho

num mundo imaginário de ideias abstratas e fantasiosas. Mas no ambiente cultural europeu

começou a surgir o despertar para o redescobrimento das HQs e as ideias preconceituosas

infundadas por pais e educadores foram sendo derrubadas, dando espaço para se pensar as

51

HQs numa óptica própria e positiva, tal como ocorreu com a literatura policial e a ficção

científica (VERGUEIRA et al, 2014).

A proposta de trabalhar a nanotecnologia através de HQs traz dinamismo à atividade

docente e proporciona ao aluno um universo de conhecimento diferente daquele já conhecido

nos livros didáticos. Esses recursos diferenciados quebram a rotina escolar, muitas vezes,

enfadonha ao dispor de mecanismos de descobertas em instrumentos (revistas em quadrinhos)

que a maioria dos alunos já teve acesso. Dessa forma, além de despertar o interesse do aluno,

as HQs possuem importância relacionada ao aspecto sociológico, por tratar-se de um meio de

comunicação lúdica e libertadora de tensões que atinge grande parte de crianças e

adolescentes por todo mundo (REIS, 2001).

Nessa perspectiva, uma revista História em Quadrinhos foi selecionada para auxiliar

os professores de química no ensino e aprendizagem da nanotecnologia e analisada quanto aos

conceitos científicos apresentados, a complexidade das informações e os conteúdos de

química que podem ser abordados nas aulas. A HQ analisada e trazida como exemplo para ser

utilizada pelo professor está disponível em meio eletrônico e gratuito. Trata-se da coleção

Nanotecnologia em quadrinhos n. 2 (2010). Ela é fruto do projeto “Impactos da

nanotecnologia na saúde dos trabalhadores e meio ambiente” iniciado em 2007 na

FUNDACENTRO em parceria com RENANOSOMA (Rede de Pesquisa em Nanotecnologia,

Sociedade e Meio Ambiente), DIEESE (Departamento Intersindical de Estatística e Estudos

Socioeconômicos), DIESAT (Departamento Intersindical de Estudos e Pesquisas de Saúde e

dos Ambientes de Trabalho), IIEP (Intercâmbio, Informações, Estudos e Pesquisas), Sindicato

dos químicos do ABC, Sindicato dos Metalúrgicos de Osasco, Instituto Observatório Social,

ENSP/FIOCRUZ (Escola Nacional de Saúde Pública/ Fundação Oswaldo Cruz) e

CEREST/SP (Centro de Referência em Saúde do Trabalhador do Estado de São Paulo). A

revista analisada traz como título Nanotecnologia: Maravilhas e Incertezas no Universo da

Química (figura 05):.

52

Figura 05: Revista História em Quadrinhos sobre Nanotecnologia

Fonte: Jensen, 2010

O contexto da História em Quadrinhos se dá por diálogos entre os funcionários da

empresa Transportadora Novo Universo, líder em entrega de materiais perigosos, tóxicos,

contaminantes e explosivos. Os diálogos revelam os conceitos chaves do mundo nano, como

por exemplo, a escala nanométrica; as novas propriedades que surgem dos materiais quando

trabalhados em nanoescala (figura 06); os principais processos de produção dos

nanocompostos nas indústrias de nanotecnologia, como por exemplo, a manipulação da

matéria de “De Baixo para Cima”, “De Cima para Baixo” e o processo de Automontagem.

53

Figura 06: Trecho da revista “Nanotecnologias: maravilhas e incertezas no universo da química” sobre as

principais características e propriedades nos nanomateriais

Fonte: Jensen, 2010

Na compreensão das escalas, o professor sempre recorre a algo comparável para

estabelecer uma relação de tamanho, é assim, por exemplo, para as distâncias e as alturas.

Porém quando o assunto trata-se da escala nanométrica, essa relação nem sempre é fácil e

“parece um grande agravante para a compreensão dessa nova tecnologia, e consequentemente,

os fenômenos nela envolvidos. No entanto, a aprendizagem e o entendimento do tema

Nanotecnologia, bem como suas aplicações, é fundamental no ambiente escolar”

(SANNOMIYA, HONÓRIO e PEREIRA, p. 74, 2010). E uma das maneiras mais didáticas

para superar esse obstáculo é comparar o nanômetro com algum material também pequeno,

mas visível, como por exemplo, o diâmetro do fio do cabelo (figura 07).

54

Figura 07: Trecho da revista “Nanotecnologias: maravilhas e incertezas no universo da química” sobre

princípio conceitual da escala nanométrica

Fonte: Jensen, 2010

Talvez uma das características mais impressionantes dos nanomateriais é mudar suas

propriedades físicas e químicas, e isso pode gerar também incompreensão entre os alunos. Se

um material é dividido inúmeras vezes, teoricamente os átomos que lhes constitui são os

mesmos, mas suas propriedades deveriam mudar por consequência da diminuição desses

átomos. Só que esse pensamento não é totalmente verdadeiro e “pior ainda é conseguir

mostrar que, se o “pedacinho é pequeno de mais”, novas propriedades podem surgir em vez

de desaparecer” (SCHULZ, p. 05, 2007).

De acordo com Schulz (2009) os “conceitos-ferramentas” relacionados aos

processos de “cima para baixo” (top-down) e “de baixo para cima” (bottom up) nos processos

de produção dos nanomateriais (figura 08) são intrinsecamente interdisciplinares porque para

seu estudo é necessário a microscopia que se originou da física, os mecanismos de transcrição

das moléculas do DNA nos mecanismos de autoarranjos explorados na biologia e a síntese de

nanopartículas e funcionalização de moléculas que vem da química.

55

Figura 08: Trecho da revista “Nanotecnologias: maravilhas e incertezas no universo da química” sobre

processo de produção de cima para baixo e de baixo para cima

Fonte: Jensen, 2010

A compreensão de uma propriedade química conhecida como afinidade química é

bastante útil para o processo de produção de nanomateriais por automontagem (figura 09). As

associações moleculares nesse processo é uma forma eficiente para manter os nanosistemas

aglomerados e organizados com a capacidade de desempenhar alguma função característica.

Sem esse enlace químico seria impossível montar os dispositivos moleculares um a um em

escala comercial, mesmo com as máquinas imaginadas por Eric Drexler na década de 1980

(TOMA, 2005).

56

Figura 09: Trecho da revista “Nanotecnologias: maravilhas e incertezas no universo da química” sobre

processo de produção por Automontagem

Fonte: Jensen, 2010

Pela análise da revista de história em quadrinhos “Nanotecnologia: Maravilhas e

Incertezas no Universo da Química” pode-se observar que existe uma rica carga de

informações científicas sobre nanotecnologia contextualizada à indústria petroquímica de

produção de plásticos e materiais derivados, evidenciando sua importância para o setor

industrial. As contribuições dessa HQ para o ensino de química pode ser verificada quando se

aborda conceitos relacionados aos átomos e moléculas, as transformações pelas quais passam

a matéria na indústria, à diminuição da matéria que aumenta a área superficial e

consequentemente as reações químicas são alteradas, entre outros.

Percebe-se também que os autores tiveram a preocupação em colocar para seus

públicos-alvo possíveis riscos de impactos ambientais associados aos subprodutos gerados

pelas indústrias de nanotecnologia, quando na fala da personagem Olga: “Na verdade, acho

preocupante produzir nanocompósitos em escala industrial. Os estudos sobre os impactos das

nanopartículas na saúde dos trabalhadores e consumidores – e no meio ambiente, viu, seu

Antônio – ainda são muito restritos...” (JENSEN, 2010, p.17).

57

3 METODOLOGIA

Este capítulo é destinado à compreensão dos passos metodológicos utilizados na

pesquisa com objetivo de esclarecer, sistematicamente, cada etapa do processo de

investigação pelo qual ocorreu a pesquisa. Para tanto, ele está subdividido nas seguintes

partes: abordagem metodológica, destacando a natureza qualitativa da pesquisa sendo do tipo

estudo de caso; descrição dos sujeitos pesquisados e do contexto da pesquisa; e por último,

instrumentos de coleta e análise dos dados, dando enfoque às observações e registros in loco

que nortearam a pesquisa.

3.1 ABORDAGEM METODOLÓGICA

A presente pesquisa possui, essencialmente, a natureza de uma investigação

qualitativa. As pesquisas qualitativas ganharam bastante destaque nas investigações

educacionais, devido estas apresentarem aspectos descritivos e semelhanças com a pesquisa

social (GIL, 2009).

De acordo com Lüdke e André (1986) a investigação qualitativa envereda-se numa

atividade em que o investigador compara dados, evidências, informações coletadas e

conhecimento teórico acumulado sobre determinado assunto. “Trata-se, assim, de uma

ocasião privilegiada, reunindo o pensamento e a ação de uma pessoa, ou de um grupo, no

esforço de elaborar o conhecimento de aspectos da realidade que deverão servir para a

composição de soluções propostas aos seus problemas” (LÜDKE e ANDRÉ, 1989, p.02).

Nesse tipo de pesquisa, os conhecimentos da educação e dos métodos de

investigação são compartilhados com a comunidade científica, no entanto, há certa

subjetividade nos resultados porque o sujeito investigador é dotado de uma singularidade, de

forma que, por mais que se queira não é possível eliminar completamente a subjetividade

(STAKE, 1983).

Para evidenciar os fundamentos da pesquisa qualitativa, buscou-se em Bogdan e

Biklen (1994) as características básicas apontadas por eles sobre esse tipo de investigação, a

saber: os dados são coletados no ambiente natural, sendo o pesquisador o principal

instrumento da pesquisa; a investigação é predominantemente descritiva; o processo pelo qual

se dá a pesquisa é mais importante do que simplesmente os resultados; o “significado” tem

58

destaque predominante para análise do investigador; a análise dos dados dar-se pelo processo

indutivo.

Apesar de caracterizar a pesquisa qualitativa em cinco pontos básicos, Bogdan e

Biklen (1994) salientam que nas investigações naturalistas nem sempre é possível seguir,

simultaneamente, tais pontos sendo num momento ou em outro a evidência maior de

determinadas características.

Nessa perspectiva é que se encaixam as pesquisas em educação sendo um processo

contínuo de transformação dos sujeitos, e dos resultados, na maioria das vezes, a longo prazo.

Dentre as características ressaltadas por Bogdan e Biklen (1994), vale salientar que

independente dos mecanismos utilizados pelos investigadores para conduzir a pesquisa, as

investigações qualitativas incidem sobre os diversos aspectos da vida educativa.

Nas pesquisas em educação, ganharam destaque entre os investigadores, as

abordagens qualitativas modernas, como por exemplo, a pesquisa participante, a pesquisa-

ação, a pesquisa etnográfica e o estudo de caso, que se distanciam das abordagens mais

tradicionais, sem que para isso, percam o rigor científico. Assim:

Sentimos que na base das tendências atuais da pesquisa em educação se encontra uma legítima e finalmente dominante preocupação com os

problemas do ensino. Aí se situam as raízes dos problemas, que repercutem

certamente em todos os outros aspectos da educação em nosso país. É ai que a pesquisa deve atacar mais frontalmente, procurando prestar a contribuição

que sempre deu à educação (LÜDKE e ANDRÉ, 1989, p. 08).

Tomando como bases essas características, a presente pesquisa se insere numa

abordagem qualitativa em que se buscou compreender todos os aspectos pertinentes ao objeto

de estudo, evidenciando as características dos sujeitos pesquisados e dando maior ênfase aos

significados dos dados coletados. Para melhor situar a escolha metodológica, é oportuno

salientar a opção pela abordagem qualitativa do tipo estudo de caso.

Esse tipo de pesquisa teve origem nas ciências biomédicas e sociais com análise

descritiva, profunda e detalhada de um caso individual para explicar a dinâmica e a patologia

de determinadas síndromes raras. É uma variante do método Aprendizado Baseado em

Problemas que se fundamenta em colocar o investigador em contato com problemas reais para

estimulá-lo no desenvolvimento do pensamento crítico, na habilidade de resolução de

problemas e assimilação de conceitos (GIL, 2010; SÁ e QUEIROZ, 2010).

59

Nessa perspectiva, pode-se relacionar a pesquisa de natureza qualitativa ao estudo de

caso de maneira consistente, haja vista que:

O estudo de caso é um estudo de um caso, seja ele simples e específico,

como o de uma professora competente de uma escola pública, complexo e

abstrato, como o das classes de alfabetização (CA) ou do ensino noturno. O caso é sempre bem delimitado, devendo ter seus contornos claramente bem

definidos no desenrolar do estudo. O caso pode ser similar a outros, mas é ao

mesmo tempo distinto, pois tem um interesse próprio, singular. [...]. O interesse, portanto, incide naquilo que ele tem de único, de particular,

mesmo que posteriormente venham a ficar evidentes certas semelhanças com

outros casos ou situações. Quando queremos estudar algo singular, que tenha um valor em si mesmo, devemos escolher o estudo de caso. [...]. O estudo

qualitativo [...] se desenvolve numa situação natural, é rico em dados

descritivos, tem um plano aberto e flexivo e focaliza a realidade de forma

complexa e contextualizada (LÜDKE e ANDRÉ, 1989, p. 17-18).

Segundo Gil (2009, p. 57) a pesquisa mediante estudo de caso “é caracterizada pelo

estudo profundo de um ou poucos objetos, de maneira a permitir o seu conhecimento amplo e

detalhado, tarefa praticamente impossível aos outros tipos de delineamentos considerados”.

No âmbito da educação, o estudo de caso ganha novo escopo e aprofundamento

mediante a complexidade das relações existentes entre os sujeitos/investigadores/processo.

Dessa forma, Lüdke e André (1989) estabelecem as características fundamentais do estudo de

caso, a saber: visam à descoberta; enfatizam a interpretação em contexto; buscam retratar a

realidade em completude e profundidade; utilizam fontes de informação diversificada;

revelam experiência vicária e permitem generalizações naturalísticas; representam os

diferentes e às vezes conflitantes pontos de vista; os resultados utilizam uma linguagem e uma

forma mais acessível se comparados com outros tipos de pesquisa.

Para Stake (1983) as contribuições dos estudos de caso para as investigações sobre o

sistema educacional revelam que essa abordagem torna-se promissora para investigar os

problemas de ensino de ciências, na medida em que os pesquisadores exploram seus aspectos

positivos e negativos. O autor revela ainda que os resultados de suas investigações sobre o

sistema de ensino norte americano, em 1978, não teriam tamanha repercussão se tivesse

utilizado os métodos de pesquisa e avaliação de programas empregados na década de 60.

Segundo Lüdke (1983, p.15) as investigações de Stake, utilizando os estudos de caso

“surgem oportunamente, procurando responder exigência de melhores e mais efetivas

contribuições da pesquisa para a realidade da prática educacional, [...] sem depender muito de

artifícios analíticos utilizados por outros métodos mais tradicionais da investigação

60

científica”. Dessa forma, percebe-se a importância desse tipo de investigação naturalista para

a compreensão dos problemas enfrentados pelo atual sistema de ensino no Brasil, seja na

educação básica ou nos cursos de formação de professores para atuarem na educação básica.

3.2 SUJEITOS E CONTEXTO DA PESQUISA

Os sujeitos pesquisados compreendem uma turma do 6º período do curso de

Licenciatura Plena em Química do Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN) campus

Pau dos Ferros. Trata-se de 19 licenciandos em química de características bem heterogêneas e

participativos nas atividades desenvolvidas. A investigação ocorreu durante a disciplina

Seminário de Estágio Supervisionado, que tem como um dos objetivos consolidar e articular

os conhecimentos desenvolvidos durante o curso por meio das atividades formativas de

natureza teórica e/ou prática.

Outra característica da turma, e do IFRN campus pau dos Ferros em geral, é a

diferença entre as cidades dos licenciandos. De acordo com uma caracterização prévia da

turma, possuem, em média, a idade de 22 anos e são das seguintes cidades: São Miguel – RN,

Encanto – RN, Itaú – RN, Pilões – RN, Portalegre – RN, Pau dos Ferros – RN, Marcelino

Vieira – RN, Pereiro – CE e Uiraúna – PB. Isso pode explicar o fato de alguns dos

licenciandos chegarem algumas vezes atrasados em virtude de dependerem do transporte

escolar de seus municípios, que ficam quilômetros de distância, ou forçar os professores a

“esperar um pouco mais” para começar a aula.

Essa característica de concentrar alunos de várias cidades e estados diferentes é em

virtude de o IFRN campus Pau dos Ferros estar localizado em local estratégico e próximo aos

estados vizinhos Ceará e Paraíba. Além disso, Pau dos Ferros concentra o maior número de

Instituições de Ensino Superior da região denominada de Alto-Oeste Potiguar, sendo desse

modo, polo universitário para vários estudantes das cidades circunvizinhas.

O Instituto Federal do Rio Grande do Norte foi instituído conforme o disposto na lei

11.892, de 29 de dezembro de 2008, de acordo com o artigo 5º e inciso XXVIII que trata da

criação dos Institutos Federais. Dentre seus objetivos, destaca-se ministrar em nível de

educação superior, “cursos de licenciatura, bem como programas especiais de formação

pedagógica, com vistas na formação de professores para a educação básica, sobretudo nas

áreas de ciências e matemática, e para a educação profissional” (Art. 7º, inciso VI e alínea b).

61

Dos 29 cursos de graduação ofertados pelo IFRN, 10 são superiores em licenciatura,

dando destaque aos cursos de formação docente em ciências naturais e exatas como Biologia,

Física, Matemática, Ciências da Natureza e Matemática e Química. Além desses, o IFRN

oferece licenciatura em Espanhol na modalidade presencial e EAD, Geografia, Informática e

Formação Pedagógica de Docentes para Educação Profissional. A licenciatura em química é

ofertada pelos seguintes campus autorizados: Apodi, Currais Novos, Ipanguaçu e Pau dos

Ferros, com duração de quatro anos e com carga horário de 3.404 horas distribuídas ao longo

de 8 semestres, incluídas as horas destinadas ao estágio na educação básica.

Nessa perspectiva, a presente pesquisa firma-se na investigação sobre a formação

inicial de professores de química e se propõe responder a seguinte questão de pesquisa: quais

os parâmetros teóricos e didáticos que os professores, em formação inicial, planejam e

executam nas aulas de química abordando o conteúdo nanotecnologia de forma multi e

interdisciplinar? Analisa-se, pois, a inserção de temas atuais e relevantes à sociedade na

educação básica, considerando que os alunos precisam ter uma formação crítica e sólida do

desenvolvimento da ciência e da tecnologia.

Segundo Afonso (2011, p. 27) não há registros de abordagens sistemáticas do ensino

da nanotecnologia no ensino fundamental e médio, revelando que “a educação no Brasil,

mesmo com todos os avanços conseguidos nas últimas décadas, passa por dificuldades em

aspectos básicos como a infraestrutura, a qualificação dos docentes, as condições de vida dos

estudantes e sua motivação para o aprendizado”. Conseguir sistematizar seu ensino nessas

condições, para Afonso (2011), parece utópico, mas no contexto de um país que cresce em

desenvolvimento científico e tecnológico como o Brasil, torna-se uma necessidade cultural e

econômica.

No contexto da formação inicial de professores de ciências, McDermott (1990) apud

Carvalho e Gil-Pérez, 2011, p. 69, estabelece algumas características que se constituem em

sérios impedimentos na formação docente, tais como:

I - O formato expositivo das aulas estimula uma aprendizagem passiva; os

futuros professores tornam-se mais habituados à recepção de conhecimentos

que a ajudar a gerá-los. II - Os “problemas-padrão” realizados conduzem a colocações algo rítmicas, repetitivas, sem contribuir para o desenvolvimento

das formas de arrazoamento necessárias para abordar as situações novas,

como as questões não previstas que os alunos possam perguntar. III - As práticas de laboratório utilizam material sofisticado, não disponível nas

escolas de ensino secundário e, sobretudo, limitam-se a um processo de

verificação, ao estilo de receita de cozinha, o que não contribui em absoluto

62

à compreensão da atividade científica. IV - A amplitude do currículo

abordado e o pouco tempo que se dedica aos diferentes temas impedem uma

apropriação em profundidade dos conceitos implicados e, menos ainda, - acrescentamos – o tratamento de aspectos como as interações

Ciência/Tecnologia/Sociedade etc., essenciais para dar uma imagem correta

da Ciência (McDermott, 1990 apud CARVALHO e GIL-PÉREZ,

2011, p. 69).

Dessa forma é necessário repensar os programas de formação inicial de professores

numa perspectiva mais abrangente, porém menos generalista, na medida em que se procura

intensificar a parte do currículo que estimule a prática investigativa em detrimento à

passividade do formato expositivo. Para Libâneo (2011, p. 83), o ensino como atividade

crítico-reflexiva é pressuposto indispensável à formação inicial sólida do professor. Assim, “é

certo que formação geral de qualidade dos alunos depende da formação de qualidade dos

professores”.

Schulz (2009) defende, por exemplo, que o ensino da nanotecnologia deva seguir um

modelo que apresente a pesquisa científica através de três vertentes: impulsionado pelo

contexto (social, econômico, ambiental...); focalizado num problema geralmente complexo; e

interdisciplinar. Desse modo pode-se associar essas ideias às concepções de McDermott

(1990) e o enfoque CTS investigativo de Carvalho e Gil-Pérez (2011) como fortes aliadas à

formação inicial crítico-reflexiva dos professores.

63

3.3 INSTRUMENTOS DE COLETA E ANÁLISE DOS DADOS: DELINEAMENTO DO

ESTUDO DE CASO ESCOLHIDO

Os estudos de caso bem conduzidos apresentam em sua estruturação básica, três tipos

de instrumentos de coleta de dados, a saber: observação, análise de documentos e entrevista

(GIL, 2010; LÜDKE E ANDRÉ, 1986; YIN, 2001). O pesquisador leva em consideração

fatores da pesquisa naturalística como, por exemplo, o contexto, os sujeitos pesquisados,

implicações da sua pesquisa para a comunidade e o tempo disponível para determinar qual (is)

desses instrumentos deve utilizar durante sua investigação. Portanto faz-se necessário discutir

sucintamente as principais características desses instrumentos utilizados na pesquisa do tipo

estudo de caso para fundamentar as escolhas feitas nesta pesquisa.

Para Gil (2010) a observação pode assumir três modalidades, que são: espontânea,

sistemática e participante. Na primeira modalidade, o investigador permanece alheio ao grupo

ou comunidade que pretende pesquisar e destaca-se pela observação dos fatos que ocorrem no

meio. A observação espontânea é adequada aos estudos exploratórios em que a aproximação

entre pesquisador e o fenômeno observado é favorecida. Na segunda modalidade, observação

sistemática, o pesquisador não mais é alheio ao grupo que pretende estudar, ao contrário, ele

sabe quais aspectos do grupo são significativos para alcançar os objetivos pretendidos. Essa

modalidade é adequada para os estudos descritivos e o pesquisador é capaz de elaborar um

plano de observação que oriente a coleta, análise e interpretação dos dados. Por último, na

observação participante, o pesquisador participa realmente do grupo, sendo até certo ponto

integrante do grupo.

Segundo Lüdke e André (1986, p. 26) “a observação possibilita um contato pessoal e

estreito do pesquisador com o fenômeno pesquisado, o que apresenta uma série de

vantagens”. Por isso a observação possui lugar de destaque nas abordagens de pesquisa

educacional, sendo a introspecção e a reflexão pessoal enfatizadas nesse tipo de pesquisa

qualitativa.

Para Yin (2001) a observação direta dar-se com visitas ao local escolhido para o

estudo de caso. O contato direto com os sujeitos, permite ao pesquisador assumir que os

fenômenos de seu interesse não tenham caráter puramente histórico, mas sim observar

comportamentos ou condições ambientais relevantes à pesquisa. Ou seja, a importância da

observação direta diz respeito a um momento privilegiado que permite ao observador

64

estipular parâmetros que apontem os caminhos mais coerentes na elaboração e discussão dos

dados. Esse direcionamento, portanto, aponta para a qualidade e a importância do trabalho do

pesquisador para a comunidade científica e acadêmica.

A análise de documentos é imprescindível para a pesquisa do tipo estudo de caso,

haja vista todos os setores e órgãos terem acesso e disponibilizarem acervos de documentos

acerca de determinado grupo, empresa, escola, universidade entre outros (GIL, 2010). Na

análise documental, Lüdke e André (1986, p.38) revelam que esses documentos “incluem

desde lei e regulamentos, normas, pareceres, cartas, memorandos, diários pessoais,

autobiografias, jornais, revistas, discursos, roteiros de programas de rádio e televisão até

livros, estatísticas e arquivos escolares”.

De acordo com Yin (2001, p. 109), quando se utiliza da análise documental, o

pesquisador “não se baseia na acurácia necessária ou na ausência de interpretações

tendenciosas que se percebe”. Sua contribuição para os estudos de caso está no fato de

corroborar e valorizar as evidências advindas de outras fontes. Assim, durante esta fase da

pesquisa, os documentos servem para nortear os rumos da pesquisa, sendo quando necessário,

o confronto de informações indispensável.

Por último, tem-se entrevista que se baseia na coleta de informações pertinentes ao

estudo de caso em questão. Gil (2010) define algumas modalidades de entrevistas, tais como:

aberta (ampla liberdade para responder, mas seguindo uma sequência orientada pelo

entrevistador), guiada (formulada e sequenciada durante a entrevista), por pautas (o

pesquisador relaciona os pontos de interesse) ou informal (parecida com uma conversa). Para

Lüdke e André (1986) a grande vantagem da entrevista reside no fato de obter imediata e

corrente a informação desejada, praticamente com qualquer tipo de informante e sobre

diversos assuntos. “No geral, as entrevistas constituem uma fonte essencial de evidências para

os estudos de caso, já que a maioria delas trata de questões humana” (YIN, 2001, p.114).

Nessa perspectiva, ressalta-se que os dados apresentados e discutidos nesta dissertação

foram coletados através de observação sistemática, pois trata-se de uma pesquisa qualitativa

fundamentalmente de caráter descritivo. As observações ocorreram durante as aulas da

disciplina Seminário de Orientações de Estágio Docente I sendo duas aulas de 50 minutos por

semana. No total, foram quatorze encontros que possibilitaram uma interação satisfatória que

fundamentam este estudo de caso.

Além das observações, fez-se necessário consultar documentos normativos, como

por exemplo, o projeto pedagógico do curso superior de licenciatura em química, aprovado

65

pela resolução nº 08/2012-CONSUP e outros, cujo objetivo foi estabelecer a importância dos

cursos de formação inicial de professores na área do ensino de ciências.

3.3.1 Contato inicial com a turma

Na expectativa do primeiro contato com a turma escolhida para compor o presente

estudo de caso e considerando a imparcialidade necessária às informações coletadas, os

licenciandos foram questionados a respeito de seus conhecimentos prévios sobre

nanotecnologia e suas relações com o ensino de química. Ressalta-se que nesse primeiro

contato não houve nenhuma discussão para influenciar as respostas dos licenciandos, assim o

questionamento revelou, de forma fidedigna, apenas seus conhecimentos prévios, uma vez

que, o tema nanotecnologia é muito abordado em telejornais, em jornais e revistas impressas

de circulação nacional e pela internet.

Em seguida houve uma discussão coletiva para ouvir os diálogos dos licenciandos

sobre esse tema, alguns foram desenvolvendo um raciocínio coerente, outros mais tímidos e

receosos resolveram não falar. Diante das discussões, foi oportuno apresentar um

documentário sobre Nanotecnologia para fundamentar a discussão iniciada no primeiro

momento. Tratou-se da série matéria de capa produzida pela TV Cultura.

No documentário, a nanotecnologia é vista como uma evolução da ciência moderna

que possibilita ao homem contemporâneo avanços na medicina, a descoberta de novas

propriedades dos materiais, a produção de energia limpa entre outros. O objetivo dessa

atividade foi apresentar aos licenciandos a nanotecnologia, suas aplicações e perspectivas

futuras de forma ilustrativa e dinâmica, que lhes permitisse uma interação maior nos

momentos de discussões posteriores.

3.3.2 Investigação didática nos PCN’s e articulações à nanotecnologia

De posse dos Parâmetros Curriculares Nacionais, os licenciandos analisaram o tema

nanotecnologia sob a perspectiva do trabalho docente com temas estruturadores a partir da

criação de unidades temáticas. O percurso da atividade ocorreu com a leitura e discussão das

competências e habilidades desenvolvidas no ensino da química conforme apresentados nos

PCN’s. A articulação com a nanotecnologia deu-se através das discussões em volta dos

seguintes questionamentos:

66

01. Após a leitura dos textos dos PCN’s, o que você compreendeu por “Temas

Estruturadores”?

02. Qual a relação que você percebeu entre o tema estruturador e as unidades

temáticas?

03. Como o assunto “nanotecnologia” poderia ser inserido numa unidade temática?

As questões citadas acima serviram como roteiro norteador das discussões e das

atividades didáticas posteriores desenvolvidas na disciplina. As investigações didáticas

seguintes ocorreram mediante a análise e levantamento dos conteúdos presentes nos livros

didáticos do ensino médio que poderiam se articular com a nanotecnologia. Os licenciandos

tomaram conhecimento de quais livros didáticos as escolas de suas cidades adotariam e

mediante solicitação conseguiram os exemplares.

Segundo os PCN’s, as unidades temáticas são produzidas em torno de um determinado

tema estruturador a partir de um planejamento que pode variar de semanas a um bimestre, ou

seja, as unidades temáticas não podem ser muito extensas para proporcionar ao professor o

alcance dos objetivos propostos.

3.3.3 A atividade investigativa em sala de aula

A proposta do ensino de ciências por atividades investigativas pressupõe o aluno

como centro da atividade de ensino, pressuposto esse indispensável dentro da perspectiva

construtivista. Dessa forma, o princípio da pesquisa como método de ensino é validado

mediante seus fundamentos, a saber: os alunos devem ser conflitados por um problema;

depois, devem levantar hipóteses de resolução para o problema identificado e por fim, devem

testar suas hipóteses.

Nessa perspectiva, observou-se o trabalho dos licenciandos em duas atividades de

investigação: a primeira através da leitura de um texto científico e outra por meio da

experimentação. Ressalta-se que independente de trabalhar um texto ou um experimento, as

atividades investigativas proporcionam aos alunos uma interação maior com o conhecimento

ao colocar-lhes numa posição de pesquisador para solucionar determinado problema. Esse

problema não pode ser nem muito difícil que os alunos não consigam identificá-los, nem

muito fácil que não exijam deles uma postura de pesquisador.

67

A primeira atividade investigativa deu-se com a análise do texto “Caminhão

carregado com toneladas de amônia tomba em Pindorama” noticiado pelo G1 (anexo A),

dentro da própria sala de aula. Os licenciandos fizeram uma breve leitura individual para

situarem-se preliminarmente do contexto. Em continuidade, os licenciandos formaram grupos

de discussão para identificar qual problema eles viram no acidente relatado no texto. Além da

vegetação, no local do acidente havia um rio bem próximo e se não houvesse a contenção do

material derramado, poderia implicar numa catástrofe ainda maior em relação à vida aquática

do rio.

O intuito dessa atividade foi apresentar aos licenciandos como desenvolver em sala

de aula a investigação a partir de textos de circulação nas mídias. Daí conclui-se que é

possível trabalhar a investigação dentro de qualquer tema, desde que tenha alguma relação

entre os conteúdos trabalhados em sala de aula e o contexto social e ambiental dos educandos.

A nanotecnologia pode trazer esse aspecto investigativo que problematize a vida social e o

meio ambiente em muitos textos, cabe somente ao professor direcionar esse enfoque.

Nessa atividade investigativa, cada etapa seguiu-se da socialização e discussão no

grupo maior (todos os alunos e grupos). O primeiro grupo expôs suas ideias e teve a

oportunidade de defendê-las mediante a discussão com todos os presentes, inclusive com o

professor, que nesse momento tem a função de mediador das discussões. Dessa maneira

seguiram-se todos os grupos na socialização das ideias até chegar a um consenso sobre a

resolução do problema identificado.

A segunda atividade deu-se com um experimento investigativo sobre a despoluição

de “uma água contaminada por corante têxtil” (anexo B) com materiais de aplicação

nanotecnológica, como por exemplo, carvão ativado e argilas que apresentam grande área

superficial específica e com grande poder de adsorção.

Para tanto, os licenciandos fizeram uso do laboratório do instituto, mas vale ressaltar

que as atividades desenvolvidas não requerem necessariamente um laboratório equipado,

sendo possível o desenvolvimento da atividade na própria sala de aula, como convém a

realidade da maioria das escolas públicas.

A atividade de investigação deu-se primeiramente com a contextualização que levou

a identificação do problema pelos licenciandos: a poluição de efluentes pelas indústrias

têxteis. De acordo esse contexto, foi proposto aos licenciandos que agissem com um grupo de

pesquisadores contratados para reestabelecer o equilíbrio de um ambiente aquático próximo a

uma indústria que fabrica roupas com tingimento.

68

Os materiais disponíveis no laboratório eram os seguintes: carvão vegetal, carvão

ativado, argila bentonita e argila vermiculita. Para compor a água contaminada foi preparada

uma solução de azul de metileno, um corante orgânico que pode até ser utilizado para tingir

roupas. A tarefa dos pesquisadores era desenvolver um produto com determinada estratégia de

uso que removesse o corante da água. Assim os licenciandos, após o levantamento e discussão

de suas hipóteses, em grupos de quatro componentes, seguiram para os testes das hipóteses

pondo em prática os experimentos.

Após a conclusão dos experimentos houve uma discussão mais aprofundada dos

principais conteúdos desenvolvidos naquela aula, como por exemplo, o fenômeno de

adsorção, área superficial dos materiais, a produção de carvão ativado no laboratório e

possibilidades desse tipo de atividade experimental investigativa no ensino médio.

Como trata-se de uma investigação fundamentada na formação de professores de

química, todas as atividades desenvolvidas tiveram como objetivo principal proporcionar aos

licenciandos momentos de discussão sobre suas aplicações em situações reais de sala de aula.

Portanto, recorreu-se sempre a expressões do tipo: Como vocês trabalhariam essa

atividade com os alunos do ensino médio, durante estágio? Imaginem as dificuldades dos

seus alunos e procurem uma forma de facilitar a aprendizagem dos conceitos trabalhados! A

sensibilidade para sentir as dificuldades dos seus alunos e a vontade de contribuir para a

formação deles motiva o professor a refletir sobre suas próprias práticas pedagógicas.

69

4 ANÁLISE E COMPREENSÃO DOS RESULTADOS

Este capítulo é destinado à análise e compreensão dos resultados obtidos no presente

estudo de caso desenvolvido pela pesquisa de natureza qualitativa. Para tanto, está dividido

em seções que se articulam com tema nanotecnologia e formação inicial docente, a saber:

conhecimentos prévios dos licenciandos sobre nanotecnologia; conhecendo de perto a

nanotecnologia e suas aplicações a partir de um documentário; relacionando o ensino da

nanotecnologia com os conteúdos nas aulas de química; a pesquisa como princípio educativo:

um recorte das atividades investigativas desenvolvidas; a motivação necessária para a

inserção da nanotecnologia nas aulas de química.

4.1 CONHECIMENTOS PRÉVIOS DOS LICENCIANDOS SOBRE NANOTECNOLOGIA

Nas pesquisas qualitativas a percepção dos sujeitos investigados sobre o objeto de

pesquisa é imprescindível para a compreensão dos resultados obtidos. A partir da articulação

de seus conhecimentos de mundo ou prévios, os licenciandos podem expor suas ideias iniciais

sobre o tema nanotecnologia. Esses conhecimentos podem ser considerados como produto

das concepções de mundo do sujeito, mediante interações estabelecidas entre ele e o meio de

forma sensorial, afetiva e cognitiva, ou, ainda, como resultado de suas crenças culturais

(TEIXEIRA e SOBRAL, 2010).

Nessa perspectiva, buscou-se ainda nas Orientações Curriculares para o Ensino

Médio, a concepção de que os conhecimentos de química devem favorecer aspectos

cognitivos dos licenciandos na compreensão dos conteúdos da base curricular dessa

disciplina. A contextualização, por sua vez, está relacionada com a relevância dos conteúdos

ensinados pelo professor na vida dos alunos, como por exemplo, a observância de temas como

nanotecnologia.

Os aspectos contextuais dessa tecnologia abrangem desde a relação com os

conteúdos de química, passando pelo desenvolvimento do conhecimento científico, até as

aplicações e implicações à sociedade. Assim:

Sejam quais forem os conhecimentos químicos e a forma de inseri-los no processo ensino-aprendizagem, há que se garantir a base comum do

70

currículo e o desenvolvimento das competências básicas da formação.

Espera-se a contextualização referenciada nos aspectos socioculturais, bem

como a explicitação das inter-relações entre a Química, a tecnologia, a sociedade e o meio ambiente, ainda que no âmbito da parte diversificada da

proposta curricular (BRASIL, 2006, p. 122).

Segundo as Orientações Curriculares para o Ensino Médio na área de Ciências

Naturais e Matemática, a nanotecnologia é vista como um tema relevante, atual e com fortes

relações sociais que merece atenção. De acordo com as Diretrizes Curriculares Nacionais para

a Educação Básica (DCNEB), “o conhecimento científico e as novas tecnologias constituem-

se, cada vez mais, condição para que a pessoa saiba se posicionar frente a processos e

inovações que a afetam” (DCNEB, 2013, p. 26).

Dessa forma, ratifica-se a importância de inserir na formação inicial de professores

de química, propostas de como abordar temas que dizem respeito ao desenvolvimento da

ciência e de novas tecnologias durante sua atuação profissional na educação básica. A

nanotecnologia além de ser multi e interdisciplinar desperta a curiosidade e motiva os alunos

ao possibilitar novos desafios para a ciência moderna.

Seguindo nesse contexto de investigação, os licenciandos pesquisados responderam

ao seguinte questionamento: De acordo com seus conhecimentos prévios descreva o que você

compreende sobre a Nanotecnologia associando aos conhecimentos de química adquiridos

durante o ensino médio, graduação ou até mesmo nos meios de comunicação em massa

(televisão, internet, revistas, livros). Justifique sua visão sobre a utilização da

Nanotecnologia como ferramenta de melhor compreensão do desenvolvimento científico-

tecnológico no Ensino de Química.

No quadro 05, é apresentada a descrição dos conhecimentos prévios dos licenciandos

em química sobre o tema abordado no questionamento supracitado. Da organização dos

dados de seus conhecimentos prévios, foi possível identificar duas categorias distintas que

facilitaram o entendimento das concepções iniciais dos licenciandos sobre nanotecnologia.

Algumas respostas dos licenciandos não se encaixaram nas categorias citadas evidenciando

desconhecimento ou desinteresse pelo assunto.

Na categoria I, encaixa-se um grupo que associou o tema nanotecnologia ao

desenvolvimento científico e tecnológico da sociedade moderna; já na categoria II, encontra-

se um grupo de licenciandos que evidenciou a nanotecnologia como uma abordagem ou

ferramenta metodológica usada no ensino e aprendizagem da química.

71

Quadro 05- Categoria I: nanotecnologia como produto científico e tecnológico da sociedade moderna

Nanotecnologia

como

desenvolvimento

científico e

tecnológico

GI

“A nanotecnologia é o estudo

da manipulação da matéria

numa escala muito pequena

(molecular). Esse tipo de

tecnologia é algo ainda

promissor mas que pode

contribuir para o

desenvolvimento de algumas

áreas como: medicina,

química, física, etc. Em se

tratando aos conhecimento de

química a nanotecnologia pode

ajudar a entender o

comportamento dos átomos e

moléculas, nas mais diversas

situações, favorecendo para a

criação de novas hipóteses e a

formulação de novas teorias”.

GII

“A nanotecnologia

é a tecnologia

desenvolvida a um

nível nanométrico,

cerca de 10-9

m.

Pode ser aplicada

em várias áreas

como informática,

medicina dentre

outras”.

GIII

“Ao meu ver a

nanotecnologia é

utilizada para a

criação e exploração

de materiais com

escala nanométrica

(nm). E apartir da

nanotecnologia há

possibilidade de

obter novos

dispositivos

eletrônicos cada vez

menores”.

Fonte: produzido pelo autor

Analisando os dados do quadro 05, observa-se que um grupo de licenciandos

utilizando-se de suas concepções prévias e de conhecimento de mundo como acadêmicos de

um curso de química, conseguiu compreender os aspectos gerais da nanotecnologia

associando-os ao desenvolvimento científico e tecnológico. Alguns deles relataram que a

própria morfologia da palavra “NANOTECNOLOGIA” remete a algo bastante pequeno, na

verdade da ordem de nano, um prefixo grego que significa anão. Já o termo tecnologia

remete-se às aplicações em diversos ramos da ciência, como por exemplo, à medicina, à

ciência dos materiais, à física, às químicas experimentais e computacionais, à biologia

molecular, entre outras.

No entanto, esse grupo não conseguiu assimilar a utilização do estudo da

nanotecnologia como ferramenta ou estratégia metodológica para o ensino da química,

principalmente no que concerne à evolução do conhecimento científico. Ou seja, compreende-

se que ao contextualizar a produção do conhecimento científico, a nanotecnologia reporta-se

a evolução do conhecimento científico que se denomina de ciência moderna. Dessa forma, os

alunos podem compreender que a ciência evoluiu tanto a ponto de o homem manipular a

matéria em dimensões astronomicamente pequenas, e por consequência, obtém-se novas

72

propriedades dos materiais e/ou consegue-se melhorar as já existentes. Esse salto da ciência é

visto nas diversas aplicações da nanotecnologia.

Para uma comparação entre as concepções prévias dos licenciando e um conceito

bem aceito pelos pesquisadores da área, recorre-se a Medeiros e Mattoso (2006, p. 19), ao

afirmarem que “o prefixo nano é derivado da palavra grega nános que significa anão. Na

concepção moderna desta palavra, nano é um termo técnico usado em qualquer unidade de

medida, significando um bilionésimo dessa unidade” Para se ter uma ideal quimicamente

concebível, um nanômetro é equivalente a distância ocupada por cerca de 5 a 10 átomos

enfileirados em linha (LAMPTON, 1994).

A concepção de que “a nanotecnologia pode ajudar a entender o comportamento de

átomos e moléculas, nas mais diversas situações, favorecendo para a criação de novas

hipóteses e a formulação de novas teorias” recai numa concepção com alguns de percalços.

O reconhecimento da química como campo científico data provavelmente do século XVI,

enquanto a nanotecnologia emergiu somente no final do século XX. Sabe-se muito das

contribuições da química para o desenvolvimento dessa nova tecnologia, no entanto, mesmo

sabendo que teorias sobre o comportamento de átomos e moléculas, em determinado tempo,

poderá vir a mudar drasticamente (CHASSOT, 2015), afirmar esse feito tão grande da

nanotecnologia deve trazer alguns questionamentos.

Tais questionamentos devem ficar explícitos na formação inicial do professor porque

depende dele a formação científica de seus alunos na educação básica. Os processos históricos

de evolução e revolução científica podem ajudar na compreensão das contribuições da

química para o desenvolvimento de novas tecnologias, sendo desse modo, vistos como

essenciais na formação docente.

Para Bernal (1969), a investigação sobre a origem e evolução da ciência é complexa

porque remontam a um passado distante, e o historiador, ao debruçar-se sobre ela distancia-se

muito nos emaranhados e confusos conflitos de ideias por trás da ciência. No entanto, para o

desenvolvimento do homem e a criação da sociedade, tal como a é, fazem-se necessários

alguns registros sobre como se desenvolveram a sociedade e a ciência em momentos

históricos.

A evolução do conhecimento científico e das tecnologias vem abrindo portas e

estimulando cada vez mais pesquisadores e cientistas, como afirma Sagan (1996, p. 281) “a

ciência é um assombro e um prazer. Toda vez que uma nave espacial passa por um novo

mundo, eu me surpreendo maravilhado”.

73

A compreensão de como a ciência evolui e suas implicações diretas à sociedade

evidencia o longo percurso que o homem teve ao firmar-se como ser social, que interage com

a natureza, que produz novas tecnologias e sempre está em busca do inalcançável. Talvez seja

por isso, pela busca inalcançável do homem em superar seus limites, que novas tecnologias

surjam com o propósito de melhorar a qualidade de vida da sociedade.

Nessa perspectiva, Sagan (1996, p. 283) refere-se à nanotecnologia como a

“tecnologia para deslocar átomos individuais, de modo que mensagens longas e complexas

podem ser escritas numa escala ultramicroscópica. É também possível fazer máquinas do

tamanho de moléculas. [...] Aonde isso nos levará em mais algumas décadas?”. O que Carl

Sagan tratava como nova tecnologia com enormes potenciais de aplicações ainda pouco

explorados, hoje, quase duas décadas depois, pode ser considerada como tecnologia do futuro

em um universo bem explorado, mas com muito trabalho pela frente para a ciência no século

XXI.

Esse olhar histórico sobre a ciência implica numa formação sólida de professores

para atuarem na educação básica com práticas reflexivas sobre o caráter mutável que possui o

conhecimento científico. Numa sociedade moderna com a do século XXI, a formação escolar

e acadêmica presume a formação crítica e reflexiva na tentativa de assimilação de novos

conhecimentos advindos do desenvolvimento de tal sociedade.

Num outro viés de pensamento é apresentada a categoria II sobre os conhecimentos

prévios dos licenciandos a cerca do objeto de investigação. Nessa categoria um grupo de

sujeitos pesquisados correlacionou a nanotecnologia a métodos de ensino da química ou

ferramentas/estratégias de ensino dos conteúdos disciplinares dessa ciência. Essa visão

equivocada da nanotecnologia demonstra a falta, não só de conhecimento sobre esta, mas

também sobre o domínio das ferramentas e métodos de ensino e aprendizagem das ciências.

No contexto de formação docente inicial, vale ressaltar que o domínio de estratégia

de ensino dos conteúdos está num mesmo “patamar” que o domínio da matéria a ser ensinada.

Ou seja, recai nesse momento no equilíbrio entre a formação conteudista e as bases

pedagógicas, já ressaltadas neste texto, necessário para o exercício profissional de qualquer

docente da área das ciências naturais.

Dessa forma, no quadro 06 está descrito a categoria II com os conhecimentos prévios

dos licenciandos em química sobre nanotecnologia, considerando-a como método de ensino e

aprendizagem da química.

74

Quadro 06- Categoria II: nanotecnologia como ferramenta ou estratégia metodológica no ensino da química

Nanotecnologia

como

estratégia

metodológica

GI

“O estudo da

nanotecnologia se baseia

na apresentação-

representação de

moléculas microscópicas,

ela pode ser uma

ferramenta poderosa no

ensino uma vez que a

química como ciência da

transformação busca

enfatizar e explorar a

constituição da matéria,

entretanto ela pode se

apresentar como falha

quando é usada como

método principal de

ensino”.

GII

“A nanotecnologia é

uma ótima

ferramenta para

melhorar a

compreensão do

desenvolvimento

científico-

tecnológico no

ensino de Química,

pois a tecnologia

tornar o ensino de

química fácil e

acessível”.

GIII

“A nanotecnologia

para mim é uma área

relativamente nova,

não tenho

conhecimento sobre a

mesma. Acredito que

seja o envolvimento

da tecnologia para

facilitar a

aprendizagem”.

Fonte: produzido pelo autor

Da análise da categoria II apresentada no quadro 06 acima, depreende-se que um

grupo de licenciandos assimilou a nanotecnologia como uma abordagem metodológica de

ensino da química, como por exemplo, um método que facilitaria a “compreensão do

desenvolvimento científico-tecnológico no ensino de Química, pois a tecnologia tornar o

ensino de química fácil e acessível”. Mais ainda, “[...] ferramenta poderosa no ensino uma

vez que a química como ciência da transformação busca enfatizar e explorar a constituição

da matéria, entretanto ela pode se apresentar como falha quando é usada como método

principal de ensino”.

Faz-se necessário ressaltar que o ensino de ciências, de modo geral, apresenta

métodos e ferramentas/estratégias já bem consolidados entre os educadores e estudiosos da

psicologia da aprendizagem. O método mais defendido é realmente o científico através da

indução e/ou dedução. Nessa perspectiva, dentro das estratégias de ensino, a investigação

como princípio educativo é a que mais se aproxima do método científico (BELLUCO e

CARVALHO, 2014; ZÔMPERO e LABURÚ, 2011).

A experimentação seguiu esse mesmo propósito, incorporando-se aos eixos do

ensino da biologia, física e química, e desse modo assumiu a metodologia científica como

metodologia de ensino (HODSON, 1985). Quanto aos métodos de ensino, destaca-se também

75

a redescoberta com bases empiristas sobre a ciência. Segundo Licillini e Sicca (1992, p. 38)

“este método pressupõe que o conhecimento é proveniente da observação, que é objetiva, e

que as leis científicas são provenientes da indução dos fatos e dados. Neste sentido, os que

dela se utilizam propicia aos alunos a exploração dos fenômenos”. Desse modo, a

aprendizagem dos conceitos cientificamente aceitos parte da observação como pressuposto.

No entanto, numa visão menos conservadora e mais atual, há a defesa da liberdade

de concepções pedagógicas variadas assim como da utilização de ferramentas/estratégias de

ensino, desde que o professor as coloque numa perspectiva crítica e reflexiva. Além da

investigação e da experimentação, o ensino da nanotecnologia dentro das aulas de química,

pode dar-se por um documentário (mídia audiovisual), discussão ou elaboração de histórias

em quadrinhos, exposição de nanoartes em telas, mapas conceituais, entre outras, já

defendidas em outros capítulos.

Portanto, nesta dissertação não é concebível a ideia de que a nanotecnologia seja

vista como um método de ensino, porque realmente não o é. Ela pode ser considerada como

um conteúdo multidisciplinar e bastante contextualizada em que o professor, utilizando-se de

ferramentas metodológicas já conhecidas no ensino da química, possa trabalhar os conteúdos

da base curricular inter-relacionados à nanotecnologia e, por conseguinte, desenvolver uma

prática pedagógica interdisciplinar e contextualizada com o desenvolvimento científico e

tecnológico.

Algumas distorções e/ou incoerências nas respostas dos licenciandos revelam alguma

fragilidade na compreensão e domínio dos métodos e ferramentas de ensino e aprendizagem

de ciências que podem se refletir negativamente durante seus estágios e atuação como

profissionais da educação básica. Se esses licenciandos não conseguem diferenciar uma

tecnologia que é fruto do desenvolvimento científico e tecnológico das metodologias de

ensino da química, em algum momento de suas carreiras irão deter-se na mera transmissão de

informações dos livros didáticos de forma mais tradicional possível.

Ainda segundo o questionamento sobre a nanotecnologia e sua relação com ensino

de química, foi evidenciado que aproximadamente 47% dos licenciandos investigados não

souberam formular uma resposta coerente sobre o tema, ou seja, quase a metade da turma teve

dificuldade de falar sobre algo intrínseco de sua formação.

Alguns chegaram a relatar no questionamento que nunca ouviram falar sobre

nanotecnologia, ou que era um termo novo em seu vocabulário. Isso mostra uma preocupação

e instiga pesquisas em ensino de química a desenvolver um trabalho de formação com esses

76

futuros professores. A nanotecnologia é bastante atual e dá pra ser investigada como prática

de atividades didáticas com seus alunos.

Mas como desenvolver essas atividades se os professores em formação não foram

estimulados a conhecer sobre a nanotecnologia durante sua formação inicial? Ou, o que os

alunos do Ensino Médio devem aprender sobre a Nanotecnologia? Apenas conceitos e

aplicações? Ou possível demonstrá-la como fruto do desenvolvimento da ciência moderna?

São perguntas que evidenciam a preocupação com a educação em química e sua relação com

o desenvolvimento científico/tecnológico e o meio ambiente que podem mover pesquisas

nesse rumo.

Nesse contexto, uma preocupação emerge em meio ao caos de uma sociedade cada

vez mais desenvolvida cientifica e tecnologicamente, mas com grande parte da população sem

acesso e conhecimento sobre tais desenvolvimentos. Para Scliar-Cabral (2007, p. 198):

Profundas transformações nas comunicações lingüísticas têm sido observadas nos últimos 25 anos, cujo cenário é a globalização acelerada e o

contato não presencial entre os interlocutores pela Internet: a fusão do áudio,

vídeo e telefonia num só sistema, o uso maciço do computador e a

nanotecnologia são exemplos da revolução científica e tecnológica que acarreta relações de trabalho determinadas por quem detém mais

conhecimento e está à frente na inovação científica e tecnológica: isto impõe

novos processos na formação dos professores, implicando a reformulação dos currículos, dos conteúdos das disciplinas e da própria metodologia de

ensino ( SCLIAR-CABRAL, 2007, p. 198).

Não se pode negligenciar mais a formação científica dos discentes da educação

básica responsabilizando-a a professores formados sem um olhar focado nas influências da

ciência e da tecnologia para a vida em sociedade. Nessa perspectiva, Siqueira-Batista et al.

(2009), defendem o ensino da nanotecnologia com enfoque Ciência, Tecnologia e Sociedade

(CTS) mediante o estabelecimento de quatro possíveis eixos temáticos, a saber:

nanomateriais, nanobiotecnologia e saúde, nanotecnologia e meio ambiente e nanotecnologia,

ética e política.

Assim, segundo os autores, no eixo temático nanomateriais, o professor pode

explorar as propriedades física e química desses nanomateriais, como por exemplo,

condutividade, reatividade, temperatura de fusão, entre outros. Em nanobiotecnologia e saúde,

o enfoque dado à aula pelo professor se sobressai nas aplicações da nanotecnologia à cura de

77

doenças como síntese de vacinas, a realização de nanocirurgias, as perspectivas em termos de

neuroproteção e de regeneração neural, em usos vindouros.

O terceiro eixo relaciona-se com o meio ambiente e estabelece algumas

preocupações com os impactos da nanopoluição ao meio ambiente e consequentemente à

sociedade e seres humanos, como por exemplo, avaliação dos níveis de poluentes orgânicos e

inorgânicos em alimentos, na atmosfera e no ambiente aquático. Por último, o eixo

nanotecnologia, ética e política, possibilita aos alunos e professores uma discussão crítica e

reflexiva como síntese dos três primeiros eixos temáticos apresentados.

78

4.2 DOCUMENTÁRIO NANOTECNOLOGIA: CONHECENDO DE PERTO A

NANOTECNOLOGIA E SUAS APLICAÇÕES

Após esse diagnóstico inicial sobre as representações que os licenciandos têm sobre a

nanotecnologia, foi passado um documentário da série matéria de capa da TV cultura sobre

nanotecnologia. Dessa forma, os licenciandos puderam compreender melhor seu conceito,

suas aplicações e implicações, sentindo-se instigados e motivados pela larga aplicabilidade

presente na nanotecnologia. Além do documentário da TV cultura, outros vídeos sobre

nanotecnologia são citados como atividade didática, como por exemplo, o documentário

produzido pela Discovery Channel intitulado Viagem Fantástica - Pelo Corpo Humano em

Busca da Cura (BASSOTO, 2011).

No ensino de ciências, o recurso vídeo tem sido considerado motivador para a

aprendizagem de conteúdos potencialmente significativos para os alunos da educação básica

(SILVA et al., 2012). Além da dinâmica proposta pela mídia utilizada pelo professor, esse

recurso contribui para a contextualização de determinados temas que sejam relevantes àquele

momento em sala de aula. Ademais, os alunos estão imersos numa cultura atual de sociedade

cada vez mais conectada às mídias audiovisuais, tais como, televisores, computadores, vídeos,

cinemas, entre outros (ARROIO e GIORDAN, 2006).

Resgatar ou despertar o valor educacional das mídias audiovisuais supracitadas pode

ser um desafio animador para a louvável tarefa de educar: enxergar o conhecimento como

ponte que possibilite transformações sociais e culturais. Arraigar nessa sociedade a cultura

educacional de que a aprendizagem e o conhecimento em si não estão restritos somente ao

espaço escolar talvez seja o maior desafio dos recursos audiovisuais.

Para Arroio e Giordan (2006, p. 11) o potencial dos recursos audiovisuais reside no

fato de que eles “permitem realizar estudos de universos intergaláctico se penetrar em

realidades de dimensões microscópicas. Mesmo as situações mais abstratas e desprovidas de

imagens podem ser apresentadas por meio de algum tipo de estrutura audiovisual”. Assim,

pela linguagem própria de poder fantasiar e/ou tornar perceptível o que parece irreal, um

vídeo ou documentário torna uma temática menos abstrata e possibilita aos alunos a

internalização de determinados conteúdos, além de estimular a criatividade.

Rosa (2000) faz uma retrospectiva histórica sobre a utilização de tais recursos na

educação brasileira e demonstra que:

79

No ambiente da escola, o uso de imagem e de som como instrumentos de

apoio ao Ensino data dos primórdios do desenvolvimento desses meios. Seja

com as primeiras tentativas de utilização do rádio como ferramenta de disseminação educacional e cultural (basta lembrar dos projetos oficiais

como o Projeto Minerva, p. ex.); seja pelas tentativas de introdução dessas

mídias nas escolas, quer pela TV Escola, a mais recente investida do

Governo Federal na área de TV, quer pelo uso de instrumentos multimídia (através da utilização de CD-ROM ou pelo acesso à Internet), embutidos

dentro do projeto do MEC para aquisição e implantação de computadores

nas escolas. A possibilidade, antes oferecida pelo rádio e pela TV, principalmente, e agora pela Internet, de atingir-se um grande número de

alunos, muitas vezes dispersos em grandes áreas geográficas, é um canto de

sereia a perseguir os planejadores educacionais (ROSA, 2000, p. 33).

Nessa perspectiva, foi proposta aos licenciandos pesquisados, uma atividade didática

utilizando um documentário sobre nanotecnologia cujo objetivo foi proporcionar a discussão

da temática, sobretudo, por tratar-se de uma pesquisa sobre formação inicial de professores,

enxergar os aspectos da organização do ensino através dos recursos audiovisuais.

“Nanotecnologia” é um vídeo/documentário produzido pela TV Cultura e faz parte do

acervo do programa matéria de capa, um programa de cunho educativo que tem como um dos

seus objetivos levar ao público o conhecimento sobre o desenvolvimento da ciência e da

tecnologia. O audiovisual tem duração de 28 minutos e apresenta-se basicamente no formato

de documentário com três narrativas principais.

Uma das narrativas enfoca conceitualmente a nanotecnologia, destaca o prefixo que

antecede a palavra tecnologia (nano) como algo muito pequeno, de valor equivalente a 10-9

,

ressaltando o interesse intrinsecamente humano por medir as coisas. A outra narrativa,

presente no documentário, preconiza as aplicações da nanotecnologia, que embora sejam

pouco perceptíveis, encontram-se muito presente no cotidiano dos alunos. Um curta

produzido por alunos da universidade de Cambridge é utilizado no documentário para ilustrar,

didaticamente, isso:

A barba do homem cresce cinco nanômetros por segundo. Oh!, surpresa dizer que um nanômetro é

muito, muito pequeno. Apesar do tamanho, você pode ver o efeito das coisas acontecendo na escala

nano à sua volta. Ela dar a cor avermelha ao por do sol, permitem os pássaros navegarem e ajuda a lagartixa a se agarrar nas árvores. Nós humanos somo criaturas estranhas. Gostamos de medir as

coisas. A montanha mais alta da terra tem mais de oito mil metros de altura; um campo de futebol

cerca de cem metros; eu tenho cerca de dois metros quando estou em pé e de sapatos; as formigas têm alguns milímetros; as células da pele cerca de treze micrômetros. Não podemos ver coisas tão

pequenas. Uma bactéria tem cerca de dois micrômetros, menor ainda é um vírus ou os fungos. E

assim chegamos ao DNA, o código base da molécula. O diâmetro do DNA é dois bilhões de vezes menor que o metro. Ou, mais fácil, dois nanômetros, a unidade que usamos para medir os blocos de

construção de tudo.

80

Por último, traz na terceira narrativa um diálogo sobre as implicações que uma nova

tecnologia pode trazer à sociedade e ao meio ambiente, destacando os aspectos éticos do fazer

científico no desenvolvimento tecnológico. Tais aspectos são imprescindíveis às discussões

em sala de aula, pois podem refletir o lado antagônico da ciência quando utilizada para

interesses particulares com fins lucrativos das corporações que detêm boa parte do capital

científico. Os potenciais riscos advindos da nanotecnologia ainda são projeções e

especulações devido às poucas pesquisas nessa área, no entanto não precisa de muitos estudos

para avaliar que subpartículas de processos nas indústrias de nanomateriais são

potencializadas, causando nanopoluição, se jogada na atmosfera sem tratamento prévio

adequado.

A interatividade dos recursos utilizados nesse documentário chamou a atenção dos

licenciandos que, embora fantasiosa, caracterizou o comportamento da matéria no mundo

nanométrico onde as leis da física são totalmente diferentes das experimentadas no mundo

micro e macrométrico, como por exemplo, a figura 10 que mostra o apresentador sobre a

influência das interações de Van der Waals. “Aqui, onde as partículas têm entre 1nm a 100nm

a gravidade pouco importa; é possível flutuar e até ficar pendurado numa superfície

qualquer”, relata o apresentador.

Figura 10: Ação das forças de Van der Waals sobre a matéria no mundo “nano”

Fonte: documentário

A interatividade vai mais além como mostra a figura 11. Nela, o apresentador aparece

sentado num bloco do elemento químico chamado zirconato rodeado por estrôncio. Trata-se

da nano-arte (telas coloridas criadas a partir de ultramicroscópio, como o de tunelamento) que

81

encanta os pesquisadores e observadores. Imagens como esta só puderam sair da imaginação

do homem para se tornar realidade depois de anos de pesquisa que culminaram nas técnicas

de microscopia eletrônica.

Em escala nanométrica, essas metodologias podem definir e caracterizar arranjos

químicos, tamanhos e formas de moléculas e partículas, bem como estudar a diversidade das

propriedades estruturais dos nanomateriais que são tão dependentes do tamanho atômico

(AZEVEDO, 2006).

Figura 11: Imagem de zirconato de estrôncio obtida por microscopia de tunelamento

Fonte: documentário

O documentário mostra também o caráter multidisciplinar da nanotecnologia ao

entrevistar pesquisadores de diversas áreas do conhecimento, entre elas física e sociologia.

Quando diz respeito a uma nova tecnologia, as discussões sobre possíveis impactos e

consequências devem ser voltadas para regulamentação de parâmetros mínimos que

estabeleçam critérios para as pesquisas encaminhadas. Ou seja, fortalecer os debates

multidisciplinares em volta do tema é uma maneira de articulação entre a sociedade e os

pesquisadores, desfazendo a concepção, muitas das vezes equivocadas, de que a ciência se

cria e discute-se apenas no meio acadêmico e científico, sem precisar ouvir a sociedade.

Quanto às aplicações da ciência do minúsculo ou do invisível, o vídeo/documentário

ressalta que seus avanços irão revolucionar a medicina, a indústria e a produção de alimentos

impactando diretamente a vida do homem moderno. Embora algumas aplicações ainda se

82

encontrem no estágio de promessas, outras já estão sendo utilizadas e prometem realizar

pequenos milagres.

Na área da medicina, por exemplo, se alguma coisa não está bem no cérebro, troca-se

o neurônio por minúsculos dispositivos capazes de fazer as mesmas funções do neurônio

defeituoso. Nanopartículas poderão ser introduzidas diretamente em células causadores de

câncer e potencializar os tratamentos na batalha contra os tumores cancerígenos. Para Rossi-

Bergmann (2008, p.54) a grande barreira a ser vencida quando se utiliza a nanotecnologia na

saúde é a rejeição dos nanomateriais pelo sistema imunológico, mas vencida essa barreira,

com os nanomateriais biocompatíveis, “a nanotecnologia é hoje considerada uma disciplina

revolucionária em termos de seu enorme potencial na solução de muitos problemas

relacionados à saúde”.

Não só na medicina, mas também na área de cosméticos e dermocosméticos, a

nanotecnologia traz promessas fantásticas, como a extinção dos cabelos brancos, cremes

faciais com nanopartículas que fixam melhor na pele, xampus com carvão ativado e

nanopartículas de zincos, entre outras promessas. Segundo Gouveia, Garvil, Arantes (2013), a

grande eficácia dos nanocosméticos está na atuação controlada nas camadas da pele, melhor

penetração de ingredientes ativos na epiderme e cabelos, estabilização de substâncias e

possibilidade de liberação controlada dos ativos.

No ramo das tecnologias eletrônicas, o vídeo/documentário destaca o

desenvolvimento da pele artificial a partir de silicone e uma fina camada de filme, sobre qual

foi aplicado uma solução de nanotubos de carbono. Em comparação com a pele humana, a

pele artificial apresentou resistência, flexibilidade, registro da sensação de toque e não

apresenta flacidez. A função dos nanotubos de carbono é a de sensores capazes de sentir a

pressão exercida sobre a pele artificial.

De acordo com Teixeira e Salvadori (2007) um dos possíveis impactos causados pela

nanotecnologia à saúde humana e ao meio ambiente está intrinsecamente associado à escala

de manipulação dos materiais nos processos de produção dos nanocompostos. As

nanopartículas possuem tamanhos equivalentes aos poros das membranas celulares, isso

significa que elas têm acesso livre aos sistemas imunológicos dos seres vivos. Se essas

nanopartículas forem tóxicas, podem trazer sérias implicações à sociedade e ao meio

ambiente.

Se tudo isso parece uma promessa inalcançável, basta olhar para o passado e perceber

que o homem conseguiu antecipar a revolução científica e tecnológica que aconteceria quase

meio século depois. Dessa forma, a vídeo/documentário faz um resgate histórico da ciência e

83

das tecnologias para mostrar como estas evoluem ao longo do tempo, evidenciando a

nanotecnologia como fruto de suas evoluções.

Nas décadas de 1940 e 1950, as propagandas de vários aparelhos eletrônicos como

telefones celulares, babás eletrônicas, televisores coloridos com opção de pausar a

programação etc. eram tidas como apenas ficção científica que mexia com os mais céticos

daquela época. Hoje graças ao desenvolvimento do conhecimento científico e tecnológico não

é mais ficção científica, e sim realidade ultrapassada.

84

4.3 RELACIONANDO O ENSINO DA NANOTECNOLOGIA COM OS CONTEÚDOS

NAS AULAS DE QUÍMICA

Muitas pesquisas em educação química têm demonstrado a complexidade existente

no processo de ensino e aprendizagem, numa concepção emancipadora dos sujeitos desse

processo. Decorrentes de tais pesquisas há cabalmente, entre os pesquisadores da área de

ensino, a concepção de que os alunos não podem mais serem considerados como receptores

passivos dos conteúdos a serem ensinados pelo professor. Mas sim, sujeitos dotados de

conhecimentos prévios advindos de sua cultura e contexto social que precisam de um

ambiente favorável à cultura do saber científico proporcionado pela escola (SCHNETZLER E

ARAGÃO, 1995).

Em virtude disso, não se pode pesquisar sobre formação docente inicial desprezando

as contribuições de pesquisas para o ensino de química, uma vez que essas se inserem num

contexto de reflexões e críticas sobre a própria atuação profissional dos futuros professores.

Negar a importância e o sentido das pesquisas em ensino para a educação química é

reproduzir uma leva de profissionais da educação com concepções que perduraram por muito

tempo: a de que para ensinar é necessário apenas saber o conteúdo, sem análise das

competências pedagógicas necessárias ao processo de ensino e aprendizagem.

Segundo Zanon et al (2006) esse ato reflexivo sobre a função do professor de

química no processo de ensino parte de uma análise e estudo dos Parâmetros Curriculares

Nacionais (PCNEM) e, consequentemente, das competências e habilidades desenvolvidas ou

esperadas no ensino de química. Além disso, é necessário considerar que o processo de

análise dessas competências “pressupõe, também, a diversidade de concepções pedagógicas,

haja vista tratarem-se de várias visões teórico-metodológicas, mesmo que interligadas pela

contraposição ao chamado conteudismo do modelo transmissão-recepção” (ZANON et al.,

2006, p. 208).

Schnetzker e Aragão (1995) atribuem uma visão simplista da atividade docente à

formação oferecida pelos cursos de licenciatura que, na maioria das vezes, é pouco eficiente

para formação reflexiva de professores. Sendo assim, uma atividade didática indispensável a

um aspirante à carreira docente é, sem dúvida, debruçar-se nas concepções pedagógicas,

compreender as visões teórico-metodológicas e as competências desenvolvidas apresentadas

nos Parâmetros Curriculares Nacionais, no caso de um curso de formação de professores de

química, PCNs específicos da química.

85

Zanon et al (2006) defendem um equilíbrio entre modelos de ensino e aprendizagem,

ressaltando que não se pode conceber um modelo de ensino que privilegie o processo em

detrimento ao conteúdo, e reconhecem a centralidade dos conteúdos de química para

definirem competências necessárias ao exercício da cidadania. Há ainda grupos que propõem

um ensino interdisciplinar, mas é um equívoco dedutivo presumir o fim das disciplinas nesse

modelo.

De maneira geral, o processo de ensino e aprendizagem deve fortalecer-se entre o

equilíbrio desses modelos de ensino, sendo indispensável para isso a diversidade de

concepções pedagógicas, uma vez que trata-se de visões teórico-metodológicas diferentes,

embora interligadas pela contraposição do modelo conteudismo de transmissão-recepção.

No contexto da pesquisa sobre a formação inicial de professores de química, os

licenciandos pesquisados foram motivados a investigar o tema nanotecnologia à luz das

competências e habilidades a serem desenvolvidas no ensino de química (apêndice B) com o

objetivo de perceber onde o ensino da nanotecnologia pode encaixar-se nas aulas de química.

Assim, fez-se necessário consultar os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio

(PCNEM) e observar que:

As competências gerais a serem desenvolvidas na área de Ciências da Natureza, Matemática e suas tecnologias dizem respeito aos domínios da

representação e comunicação, envolvendo a leitura e interpretação de

códigos, nomenclaturas e textos próprios da Química e da Ciência, a

transposição entre diferentes formas de representação, a busca de informações, a produção e análise crítica de diferentes tipos de textos; da

investigação e compreensão, ou seja, o uso de ideias, conceitos, leis,

modelos e procedimentos científicos associados a essa disciplina; e da contextualização sócio-cultural, ou seja, a inserção do conhecimento

disciplinar nos diferentes setores da sociedade, suas relações com aspectos

políticos, econômicos e sociais de cada época e com a tecnologia e cultura contemporâneas (PCNEM, 2000, p. 88).

Nas orientações dos PCNEM em química, observa-se que as competências

específicas para cada domínio dizem respeito a contextualização dessa ciência quanto

disciplina indispensável à compreensão do mundo físico e natural, vinculando-se ao cotidiano

dos alunos nos mais variados aspectos de suas vidas. É recorrente observar quais são essas

competências, no sentido de despertar a capacidade de relacioná-las durante o ensino da

nanotecnologia como caráter imprescindível à garantia de efetivação da aprendizagem e

86

significação em educação química. Dessa forma, tais competências estão apresentadas

conforme quadro 07 (BRASIL, 1998):

Quadro 07: Competências e Habilidades em Química segundo os PCNEM

Representação e Comunicação

Descrever as transformações químicas em

linguagens discursivas. • Compreender os

códigos e símbolos próprios da Química

atual. • Traduzir a linguagem discursiva em

linguagem simbólica da Química e vice-

versa. Utilizar a representação simbólica das

transformações químicas e reconhecer suas

modificações ao longo do tempo.

• Traduzir a linguagem discursiva em outras

linguagens usadas em Química: gráficos,

tabelas e relações matemáticas. • Identificar

fontes de informação e formas de obter

informações relevantes para o conhecimento

da Química (livro, computador, jornais,

manuais etc).

Investigação e Compreensão

Compreender e utilizar conceitos químicos

dentro de uma visão macroscópica (lógico-

empírica). • Compreender os fatos químicos

dentro de uma visão macroscópica (lógico-

formal). • Compreender dados quantitativos,

estimativa e medidas, compreender relações

proporcionais presentes na Química

(raciocínio proporcional). • Reconhecer

tendências e relações a partir de dados

experimentais ou outros (classificação,

seriação e correspondência em Química).

• Selecionar e utilizar ideias e procedimentos

científicos (leis, teorias, modelos) para a

resolução de problemas qualitativos e

quantitativos em Química, identificando e

acompanhando as variáveis relevantes. •

Reconhecer ou propor a investigação de um

problema relacionado à Química,

selecionando procedimentos experimentais

pertinentes. • Desenvolver conexões

hipotético-lógicas que possibilitem previsões

acerca das transformações químicas.

Contextualização Sócio Cultural

Reconhecer aspectos químicos relevantes na

interação individual e coletiva do ser humano

com o ambiente. • Reconhecer o papel da

Química no sistema produtivo, industrial e

rural.

• Reconhecer os limites éticos e morais que

podem estar envolvidos no desenvolvimento

da Química e da tecnologia.

• Reconhecer as relações entre o

desenvolvimento científico e tecnológico da

Química e aspectos sócio-político-culturais

Fonte: Brasil, 1998

87

Dentro das tarefas do professor, uma muito importante é a de selecionar e organizar

os conteúdos de maneira sistemática e harmoniosa em seus planejamentos. Dessa forma, os

PCNEM propõem a seleção e organização dos conteúdos a serem ensinados através de temas

estruturadores, “que permitem o desenvolvimento de um conjunto de conhecimentos de forma

articulada, em torno de um eixo central com objetos de estudo, conceitos, linguagens,

habilidades e procedimentos próprios” (PCNEM, 2000, p. 93). Assim são sugeridos os

seguintes temas estruturadores:

I- Reconhecimento e caracterização das transformações químicas;

II- Primeiros modelos de constituição da matéria;

III- Energia e transformação química;

IV- Aspectos dinâmicos das transformações químicas;

V- Química e atmosfera;

VI- Química e litosfera;

VII- Química e biosfera e

VIII- Modelos quânticos e propriedades químicas.

Dentro de cada tema estruturador são inseridas as unidades temáticas com os

conteúdos que integram a base curricular da disciplina. Após análise do tema nanotecnologia

pelos licenciandos, ficou evidente que não se pode considerá-lo como um tema estruturador,

embora os temas estruturadores não sejam restringidos apenas aos temas sugeridos pelos

PCNEM, mas sim como um tema multidisciplinar e contextualizado que perpassa de forma

transversal vários conteúdos ou unidades temáticas na química.

Percebeu-se, portanto, que a temática analisada poderia ser inserida ao longo do

desenvolvimento das atividades, não de forma pontual, mas gradual e integrada aos conteúdos

através de estratégias metodológicas sugeridas pela literatura. Por exemplo, seria possível

trabalhar um vídeo/documentário sobre nanotecnologia e durante a ministração dos conteúdos

das aulas seguintes, nos feedbacks, resgatar e contextualizar a nanotecnologia com o

desenvolvimento científico e tecnológico.

Nesse contexto, os licenciandos pesquisaram quais os principais conteúdos de

química da base curricular presentes nos livros didáticos mais utilizados nas escolas da região

que fizessem relações diretas ou indiretas com a nanotecnologia. Depois de selecioná-los

houve a justificativa que os motivou a escolha. Os principais conteúdos de química levantados

pelos licenciandos estão representados no gráfico apresentado na figura 12, a seguir:

88

Figura 12: Principais conteúdos que se relacionam com a nanotecnologia, segundo os licenciandos

Fonte: produzido pelo autor

Na discussão e socialização dos conteúdos, houve um momento para a justificativa

da escolha de determinado conteúdo, fazendo a relação com a nanotecnologia. Dentre as

principais justificativas apresentadas pelos licenciandos, estão:

Pressupostos históricos da química que demonstram a história do

desenvolvimento científico e tecnológico em busca da qualidade de vida do

homem;

A tabela periódica e as propriedades periódicas dos elementos, onde a mais

citada foi os tamanhos dos átomos e íons que são da ordem de nanometros;

Ligações químicas e forças intermoleculares correlacionando os tipos de

forças e interações da matéria quando trabalhados em níveis nanométricos;

A química do carbono, suas formas alotrópicas e a descoberta mais recente

graças aos avanços da nanotecnologia: os nanotubos de carbonos com

propriedades de semicondutor e com grande capacidade de armazenamento,

superando inclusive o silício utilizado em chips;

6

3 3

8

2

3

7

6

3 3

Quantidade de vezes em que o conteúdo foi sitado pelos licenciandos

89

A química dos coloides onde evidencia-se os tamanhos das partículas

dispersas que podem variar entre 1nm-1000nm e consequentemente

determinar o tipo de solução. A nanotecnologia trabalha manipulando os

átomos e moléculas entre 1nm-100nm. Dessa forma, a compreensão das

propriedades dos sistemas coloidais contribuiu decisivamente com as bases

da nanotecnologia.

Na eletroquímica, uma atividade experimental citada por alguns dos

licenciandos que logo fizeram relação com a nanotecnologia é a

eletrofloculação. Fazendo-se passar uma corrente elétrica por uma solução

eletrolítica, ocorre formação de partículas coloidais e alunos podem perceber

a formação e o crescimento de tais partículas. As discussões podem girar em

torno da escala dos tamanhos variados de partículas, desde o nano ao micro e

macro.

Em propriedades dos materiais, pode-se realizar um estudo comparativo entre

as principais propriedades apresentadas pelos materiais em escala

macroscópicas e os materiais em escala nano; abordar como são produzidos

os nanomateriais na indústria química; e até abordar exemplos de fácil

compreensão, como por exemplo, que em barra não entra em combustão, mas

quando finamente dividido é utilizado na propulsão de foguetes porque é

muito reativo.

Pode-se relacionar a abrangência de aplicação da nanotecnologia à alta

reatividade dos compostos de superfícies nanoestruturas. Assim,

correlacionar as reações químicas que ocorrem em níveis macromoleculares

com as reações em níveis nanoestruturais. Pode-se citar como exemplos, a

dependência da velocidade das reações com a superfície de contato. Alguns

materiais não chegam se quer a reagir ou levam tempos enormes que

inviabilizam sua utilização por apresentarem pequena superfície de contato.

No concernente à química do meio ambiente, as discussões podem ser

pautadas nos impactos que a indústria de produção e utilização de

nanomateriais pode causar ao meio ambiente, como a nanopoluição e

intoxicação, ressalvando a importância da preservação da atmosfera e da vida

aquática pautando-se na ética científica para pesquisas.

90

O ensino da nanotecnologia durante as aulas de químicas pode dar-se quando o

professor consegue enxergar pelo menos um dos vários enlaces entre os conhecimentos

químicos e essa nova tecnologia. Assim, dentro do planejamento de sua aula, o professor,

deve estimular os alunos a investigar e pesquisar a respeito do tema numa perspectiva multi e

interdisciplinar para que observem as relações entre os conteúdos de química e a

nanotecnologia, bem como a relação de complementaridade entre as disciplinas que compõem

o conhecimento científico, uma vez que:

O diálogo entre as disciplinas é favorecido quando os professores dos

diferentes componentes curriculares focam, como objeto de estudo, o contexto real – as situações de vivência dos alunos, os fenômenos naturais e

artificiais, e as aplicações tecnológicas. A complexidade desses objetos exige

análises multidimensionais, com a significação de conceitos de diferentes sistemas conceituais, traduzidas nas disciplinas escolares (BRASIL, p. 102,

2006).

Dessa forma, de acordo com os licenciandos, o ensino da nanotecnologia pode ser

relacionado ou inserido numa unidade temática, dentro dos temas estruturadores, da maneira

em que se apresenta nos depoimentos a seguir:

“No 2º ano do Ensino Médio podemos inserir o assunto de nanotecnologia ao

estudar o conteúdo eletroquímica na unidade temática Eletrólise aquosa,

podemos trabalhar com eletrofloculação a fim de ter a noção do tamanho de

certas partículas”. (Sic)

“Acho que uma possibilidade seria trabalhar as teorias e aplicações que já vem

sugeridas no livro, mostrando o que a nanotecnologia pode acrescentar em

nossas vidas de acordo com os temas que são abordados. Exemplo: Energia

Elétrica: Durante a explicação desse assunto, pode-se acrescentar que, com a

nanotecnologia pode-se produzir mais de forma sustentável. Veja: é construído

um carro, porém não tem motor, a energia para movimentar o carro vem da

pintura do mesmo, no qual foi misturado a tinta um eletrólito líquido, capaz de

converter luz em energia limpa, barata e completamente renovada. Dessa forma

se tenta familiarizar a nanotecnologia”. (Sic)

91

“A nanotecnologia pode ser utilizada em uma série de momentos dentro da

disciplina de Química, é importante notarmos que diante de todo conteúdo da

química iremos abordar as partículas microscópicas, como por exemplo o átomo,

são nesse tipo de abordagens que podemos utilizar a nanotecnologia para uma

explicação mais aprofundada. Tomamos como unidade temática o contexto histórico

da química, nessa pare poderíamos encaixar a nanotecnologia na explicação da

formação da matéria ou na teoria de Dalton e daí por diante”. (Sic)

“Diversas são as maneiras que se pode trabalhar com o assunto de nanotecnologia

inseridos numa unidade didática. Entre eles tem-se a atividade experimental, que

tomando como exemplo o tema: nanotecnologias no tratamento de água, é uma

forma de se trabalhar procedimentos experimentais”. (Sic)

Segundo o primeiro depoimento, a nanotecnologia seria contextualizada com a

formação de partículas coloidais através da eletrofloculação por meio de descarga elétrica. A

formação dessas partículas é nitidamente percebida sem auxílio de microscópios e seus

tamanhos podem ser comparados e analisados de acordo com as propriedades existentes nelas,

o que possibilita ao estudante do ensino médio a compreensão dos fenômenos de superfície,

como por exemplo, a adsorção. Ou seja, à medida que o tamanho da matéria vai diminuindo,

novas forças começam a interagir mais fortemente com meio e a nanotecnologia consegue

aproveitar isso muito bem.

No segundo depoimento, acima, o licenciando mostrou a relação existente entre o

ensino da nanotecnologia e a química através de novas formas de produção de energia,

citando como exemplo, a possibilidade de um veículo se mover por meio da conversão de

energia luminosa para energia elétrica capaz de movimentar o veículo. Essa é sem dúvidas,

uma das áreas mais promissoras dessa nova tecnologia: produzir energia renovável e limpa,

que além de eficiência pode ajudar na diminuição dos impactos ambientais.

Já no terceiro, observa-se que existe relação entre as unidades temáticas, mas a visão

de um obstáculo epistemológico pode prejudicar o ensino da nanotecnologia, uma vez que os

alunos do ensino médio precisam compreender a constituição da matéria em termos de

modelos energéticos. Ou seja, os átomos e as moléculas pequenas são energia e não se pode

vê-los aproximando a lente de um microscópio. Quando o aluno pensa no modelo atômico

como sendo microscópico, ele insiste na ideia de que os átomos são visíveis nos laboratórios,

92

basta somente aproximar um microscópio comum a um material a ser analisado. Contudo são

de salutar os avanços da nanotecnologia também na fabricação de microscópicos

superpotentes como os de tunelamento e os de varredura que permitem a imagem aproximada

de alguns átomos ou aglomerados de átomos e moléculas.

No depoimento seguinte observa-se no depoimento seguinte a relação do

desenvolvimento de produtos da nanotecnologia para tratamento de águas, seja ela de rios e

fontes contaminados ou de reuso. Vislumbrar avanços nessa área mais do que atividades

didáticas em sala de aula, envolve a conscientização ambiental sobre a necessidade de cuidar

desse bem indispensável à vida, a água. Dentre as principais utilizações de materiais

nanotecnológicos no tratamento de água, pode-se citar o carvão ativado que possui elevada

área superficial, avaliáveis sítios de adsorção e boa interação com diversos contaminantes

químicos (XIAOLEI QU, ALVAREZ e QILIN LI, 2013).

Tasca et al (2015) desenvolveram um experimento didático envolvendo a preparação

e aplicação de nanopartículas superparamagnéticas (NPMag) que vai de encontro a

perspectiva demonstrada pelo licenciando do depoimento cinco. O objetivo foi demonstrar

aos alunos uma aplicação prática da nanotecnologia no tratamento da água contaminada por

acidentes nas bacias petroleiras.

Na síntese das NPMags é possível incorporar uma capa orgânica de ácido oleico às

nanopartículas, de forma que elas possam interagir satisfatoriamente com o óleo derramado e

outras fases orgânicas presentes. Com auxílio de um ímã o processo de remoção da mancha

de óleo é concluído por este atrair as nanopartículas supermagnéticas impregnadas de óleo e

de componentes orgânicos presentes no meio.

Os materiais magnéticos modificados possuem atualmente grande destaque e vêm

sendo intensivamente investigados pela sociedade científica devido suas propriedades e

potenciais aplicações em diversas áreas, tais como biologia, medicina e meio ambiente.

Incluem-se nessas aplicações, a ressonância magnética (técnica utilizada no diagnóstico do

câncer), as terapias do cancro (veículos de fármacos e hipertermia magneticamente

controlada) e a remoção de materiais tóxicos a partir de resíduos industriais (YAMAURA et

al., 2004).

Ainda na perspectiva de inserção da nanotecnologia ao planejamento didático

curricular de química, segundo as Orientações Curriculares para o Ensino Médio na área de

ciências naturais e as Diretrizes Curriculares Nacionais para a Educação Básica (DCNEB), os

avanços tecnológicos e o crescente desenvolvimento científico devem ser trabalhados

juntamente às escolas em temáticas como, por exemplo, a nanotecnologia através de

93

metodologias ou estratégias com fim específico para desenvolver habilidades e conceitos

nessa área da ciência.

As pesquisas desenvolvidas dentro dos estudos sobre a nanotecnologia podem

fortalecer a preocupação, como por exemplo, os impactos ambientais de derramamento de

óleo nas plataformas de exploração de petróleo. Como são estudos consideravelmente

recentes, não se sabe ao certo os riscos ao meio ambiente. Por isso, paralelo a esses estudos,

pesquisas devem avaliar e procurar desenvolver mecanismos que diminuam ao máximo os

impactos ao meio ambiente. Dessa forma, discussões são inseridas em práticas que podem

levar à Educação Ambiental dentro da nanotecnologia.

Apesar disso, não obstante as orientações de documentos normativos do Ministério

da Educação, pesquisas recentes em trabalhos de divulgação científica revelam que o ensino

da nanotecnologia se restringe a atividades como o uso de vídeos ou documentários e debates

e leitura de textos de divulgação científica integradas aos conteúdos programáticos dos

currículos escolares (PAULINI DE JESUS e HIGA, 2014).

Ou seja, até o presente momento, não existe nenhuma proposta que articule os

currículos de ciências à nanotecnologia e as pesquisas em ensino de ciências nessa vertente

podem ser consideradas ainda incipientes. Parte dessa problemática pode encontrar-se nos

cursos de formação dos professores onde suas grades curriculares não comportam as práticas

de ensino das aplicações e implicações de novas tecnologias.

Os professores podem ainda não se sentirem estimulados a quebrar a sequência

tradicional dos métodos de ensino que restringe os conteúdos de ciências consagrados

tradicionalmente ao longo dos anos. É preciso que esses professores além de compreender a

importância da nanotecnologia, possam ser estimulados a trabalhar com seus alunos, numa

perspectiva investigativa, a evolução do conhecimento científico e suas implicações à

sociedade moderna e contemporânea.

A história da ciência mostra como o conhecimento científico evolui e se concretiza

na sociedade contemporânea, e como a nanotecnologia pode ser considerada uma evolução da

ciência, há a possibilidade de o professor desenvolver um trabalho dinâmico nas aulas de

química sobre a produção de novas tecnologias no decorrer da história da ciência. Vários

estudiosos apontam a necessidade de inserir a história da ciência nos currículos de formação

dos professores e na escola básica, como por exemplo, Porto (2010):

Recomendações para a inclusão da história da ciência nos currículos, e em

particular nos currículos voltados para a formação de professores, podem ser

94

observadas em diversos países- em alguns casos há décadas; em outros, a

discussão é mais recente. Há que se lembrar, que os objetivos educacionais

de décadas atrás não são da atualidade; e, analogamente, as concepções a respeito da própria história da ciência se modificaram ao longo do tempo

(PORTO, 2010, p.159-160).

Nessa perspectiva, percebe-se que o enfoque dado à história da ciência nos currículos

varia muito de acordo com os objetivos educacionais em épocas distintas. Desse modo, o

autor descreve que houve uma época em que os currículos descreviam a produção histórica da

ciência como linear, cumulativa, feita por “gênios”, apontando somente para o progresso, ou

seja, não havia criticidade sobre olhar como se produzia a ciência. Muito diferente da

concepção atual, que defende um olhar crítico, fundamentado na ciência como construção

humana, em aspectos históricos de sua produção e inseridos em contextos cultural,

socioeconômico e político (PORTO, 2010).

De acordo com Schulz (2009), o ensino de ciências que não se afaste de sua

historicidade e que também não perca o enfoque interdisciplinar, deve ser pautado na

possibilidade de reestruturação das instituições de ensino e pesquisa. Para isso, o autor aporta-

se numa teoria chamada de “modo-2 de produção do conhecimento” proposta por Michael

Gibbons e colaboradores (1994), cujo estabelecido é:

Nesse tal modo-2, a pesquisa científica seria impulsionada pelo contexto

(social, econômico, ambiental...), focalizado no problema (geralmente complexo, como aquecimento global, por exemplo) e interdisciplinar. É

comum também, dentro do modo-2, o estabelecimento de redes de

pesquisadores, como é o caso do Projeto Genoma. O modo-1 seria o

ambiente tradicional das universidades de pesquisas: baseado na separação formal em disciplinas tradicionais e de iniciativas muitas vezes individuais

dos cientistas (SCHULZ, 2009, p. 35-36).

Embora existam críticas a esse modelo de ensino proposto em grandes centros de

pesquisas como as universidades, ressalta-se que suas implicações à educação básica são

pertinentes porque há ainda uma tendência muito forte em se copiar os modelos que em algum

momento deram certo. Enquanto a escola de educação básica não encontrar um verdadeiro

perfil que consolide seus objetivos coerentemente, terá sempre necessidade de copiar

modelos.

95

Dessa forma, o ensino de ciências não pode negligenciar em seus currículos a

produção de novas tecnologias, considerando seus aspectos históricos e a

interdisciplinaridade, como por exemplo, a nanotecnologia. A escola torna-se, desse modo,

um local para que se pensem no rumo dessas novas tecnologias que estão surgindo. Segundo

Toma (2005, p.09) “a questão da nanotecnologia também não pode deixar de ser incluída no

cenário da Educação, visto que os principais atores dessa nova era serão os jovens estudantes,

que precisarão ser preparados para ingressar nesse mercado de trabalho”.

96

4.4 A PESQUISA COMO PRINCÍPIO EDUCATIVO: UM RECORTE DAS ATIVIDADES

INVESTIGATIVAS DESENVOLVIDAS

A metodologia do ensino por investigação tenta balizar ou diminuir a distância entre

a ciência ensinada na escola e a ciência produzida pelos cientistas e pesquisadores,

evidenciando que quanto maior essa distância mais dificuldade os alunos encontrarão em sua

formação científica, e consequentemente, na compreensão do mundo que os rodeia. Embora

seja perceptível que o grau de conhecimento requerido na ciência acadêmica é alto, devido ao

rigor científico exigido nas pesquisas, não se pode negligenciar a formação dos alunos

privando-os de produzir seu próprio conhecimento a partir da investigação (ZOMPERO e

LABURÚ, 2011; ANDRADE, 2011).

Para Munford e Lima (2007) a ciência nesses dois contextos assumem objetivos

distintos, a saber: “o principal objetivo da escola é promover a aprendizagem de um

conhecimento científico já consolidado, enquanto, por outro lado, o principal objetivo da

ciência acadêmica é produzir novos conhecimentos científicos”.

Ressalta-se que a disponibilização de infraestrutura material e pessoal qualificado

presente na ciência acadêmica é muito superior à encontrada nas escolas e isso gera

dificuldades para implementação de pesquisas com bom desempenho dos trabalhos

produzidos. Em se tratando de recurso humano, mais precisamente à formação de professor,

tem-se que boa parte não recebeu uma formação ampla para desenvolver tal metodologia, no

entanto pesquisas apontam a formação continuada para suprir essa defasagem (MUNFORD e

LIMA, 2007).

Além do mais, essa proposta metodológica foge à concepção de passividade imposta

pelo método transmissão-recepção do ensino tradicional que em nada privilegia a formação

crítica do educando, nem a prática reflexiva do professor. Em contra partida, tal proposta

demonstra atitudes críticas e reflexivas ao ditongo professor-aluno no processo de ensino e

aprendizagem.

No contexto educacional brasileiro, deve-se observar coerentemente as discussões

que rodeiam o ensino de ciências por investigação, no intuito de observar até que ponto as

escolas e os profissionais estão preparados ou estão se adequando para receber essa proposta

de ensino. Contudo, Munford e Lima (2007) ressaltam o seguinte:

Uma série de questionamentos pode emergir desse tipo de panorama. Até

que ponto as iniciativas aqui adotadas estão organizadas em torno de um

97

referencial teórico coerente? Dilemas e desafios que surgem em outros

contextos foram considerados ao se elaborar as iniciativas nacionais no

campo da pesquisa e no campo do ensino? Quais seriam algumas implicações para a formação de professores? Tais discussões são de grande

importância em nosso país, na medida em que explicitam formas de pensar

sobre o ensino de investigação, criando um espaço para o diálogo entre

pesquisadores e educadores envolvidos com o ensino de ciências (MUNFORD e LIMA, 2007, p. 03).

Considerando esse contexto, os licenciandos trabalharam com um texto veiculado

num portal de notícia conhecido nacionalmente. A prática investigativa com texto em sala de

aula parte da simplicidade de utilização de recursos ou meios. Embora não tenha mesma

dinâmica que as atividades experimentais têm, a prática textual investigativa proporciona

momentos de significativa relevância para discussão e argumentação na construção de

hipóteses.

Todos os licenciandos conseguiram com êxito identificar o problema relatado no

texto (em anexo): a contaminação do solo e de um dos efluentes do rio São Domingos pela

substância química que vazou durante um acidente, além de relatarem o perigo às pessoas do

entorno do local onde ocorreu o acidente. O texto trabalhado com os licenciandos era de fácil

interpretação e compreensão, haja vista que o objetivo da atividade era demonstrar as

possibilidades de transpô-la para a sala de aula da educação básica, e assim, se adequar ao

nível dos alunos do ensino médio.

Depois de identificado o problema, houve a discussão e defesa dos argumentos com

toda a turma. Esse momento é crucial para o êxito da atividade de investigação e ficou bem

claro o papel do professor como mediador das discussões e estimulador para que os alunos

argumentem demonstrando que não há espaço para temer o erro ou dizer alguma “bobagem”

(CARVALHO, 2013). Mas sim, que na construção do conhecimento, seja ele na escola ou nos

espaços acadêmicos dos pesquisadores e cientistas, o erro é imprescindível para se alcançar

resultados mais confiáveis possíveis.

Segundo o texto, a substância química se tratava do sal “nitrato de amônia” um

composto utilizado na fabricação de explosivo, por isso a preocupação em isolar o local.

Percebe-se, pois que alguns veículos de comunicação se expressam de forma equivocada

quanto à nomenclatura de alguns compostos químicos. De forma proposital, não houve

nenhuma discussão prévia sobre esse “equívoco” da reportagem para que no processo de

98

investigação os licenciandos pudessem apontá-lo. No entanto, não houve nenhum comentário

sobre essa substância.

Na verdade o composto de que a reportagem trata é o nitrato de amônio (NH4NO3), e

não amônia, um sal muito utilizado como fertilizante por fornecer nitrogênio ao solo tanto

pelo ânion nitrato (NO3-) quanto pelo cátion amônio (NH4+). Isso mostra que o professor

pode explorar com seus alunos a falseabilidade de dados apresentados por sites da internet,

mesmo em canais reconhecidos nacionalmente. Embora se reconheça que a nomenclatura de

compostos químicos é bem particular a quem seja da área, não houve nenhum preocupação

em repassar as notícias corretamente, pedindo para alguém que entenda do assunto revisar e

corrigir erros.

Da análise das hipóteses levantadas pelos licenciandos, retira-se que muitos se

reportaram de forma muito superficial quanto aos seus conhecimentos sobre química. As

principais hipóteses levantadas foram relativas ao isolamento da área, retirada do material

derramado e a aplicação de produtos químicos reativos para absorção do material

contaminante.

Enquanto que é possível perceber os elementos dos conteúdos já estudados pelos

licenciandos, como por exemplo: como se trata de uma atividade para as aulas de química,

uma hipótese bastante razoável para resolução do problema seria a correção do pH do solo

alterado. O pH do solo, normalmente, é por volta de 7, o que torna o solo próximo da

neutralidade e propício para a vegetação se desenvolver.

Com o derramamento do nitrato de amônio, o solo torna-se ácido devido à reação

entre o íon amônio e a água presente no solo, sendo necessário a aplicação de algum produto

que reaja para neutralizar a acidez do solo. As equações seguintes descrevem o equilíbrio que

torna o solo mais ácido, bem como um possível reagente utilizado para neutralizá-lo:

NH4+ + H2O H3O

+ + NH3 (1)

CaCO3 + 2 H3O+ H2CO3 + 2H2O + Ca

2+ (2)

A nanotecnologia também foi abordada durante uma atividade experimental

investigativa conduzida pelos licenciandos com bastante entusiasmo. Nessa ocasião, os

H2O + CO2

99

licenciandos fizeram uso do laboratório para desempenhar a atividade. Como a proposta foi

integrar um problema que deveria ser solucionado pela investigação com conceitos

apreendidos sobre nanotecnologia em discussões anteriores, partiu-se de um contexto bastante

conhecido nos dias atuais: a poluição dos rios pela descarga dos efluentes líquidos das

indústrias têxteis.

Depois da leitura e prévias discussão e socialização da problemática identificada

(texto em anexo), os licenciandos buscaram levantar hipóteses de como poderiam trabalhar

para despoluir uma água suja por corantes têxteis. No laboratório foi simulada uma água suja

com o corante orgânico azul de metileno e os materiais disponíveis para se pesquisarem

foram: carvão vegetal e ativado, e argilas bentonita e vermiculita, além de materiais e

equipamentos comuns para agitação e filtração.

Dentre as principais hipóteses levantadas, destacam-se:

“Tratar a água poluída com argila, ela absorve a pigmentação do líquido fluente por reação

coloidal; Remoção das impurezas da água contaminada através da adição do carvão

ativado; Adição da argila bentonita para adsorção do corante; Adsorção do corante através

do carvão vegetal; Adicionar argila bentonita à água poluída e depois filtrar com carvão

ativado” (Sic).

Tanto o carvão ativado quanto algumas argilas apresentam grande área superficial

específica e suas excelentes propriedades como adsorventes são aproveitadas para retirada de

poluentes orgânicos e até mesmo de manchas de óleo quando há vazamento em plataformas

de petróleo. Portanto, são dois materiais que são utilizados em pesquisas em nanotecnologia e

bem próximos da realidade dos alunos do ensino médio. O carvão pode ser adquirido

comercialmente ou produzido em laboratório, em condições específicas (bastante

dispendiosos), já as argilas podem ser encontradas naturalmente. O processo de adsorção é o

mais apresentado em resultados de pesquisas científicas sobre nanopartículas ou materiais

nanoestruturados, isso evidencia uma correlação direta desse fenômeno com a nanotecnologia

(QUINA, 2004).

Assim, os licenciandos puderam observar que os conteúdos e principais conceitos da

nanotecnologia podem ser trabalhados, dentro da perspectiva investigativa, através da

experimentação. Analisando suas hipóteses, observa-se que todos associaram o contato direto

entre os materiais disponíveis e a água contaminada (solução de azul de metileno). Usaram

100

alguns termos equivocados como, por exemplo, absorve, quando na verdade é adsorve. Porém

no momento das discussões pôde-se explorar alguns obstáculos encontrados para indicar o

caminho mais coerente cientificamente. Os alunos do ensino médio têm os mesmos

obstáculos e o professor deve ter em mente que as concepções que os alunos trazem para sala

de aula persistem, mas que devem ser substituídas pelo conhecimento científico num processo

não muito fácil de negociação e convencimento.

Na etapa seguinte (o teste das hipóteses), os licenciandos recorreram à

experimentação colocando em contato os materiais com água contaminada. Houve nesse

momento a discussão de como proceder para obter resultados com mais credibilidade

cientificamente. Por exemplo, teriam que pesar a mesma quantidade de material, deixar em

contato pelo mesmo tempo, filtrar nas mesmas condições e anotar todas as observações num

caderno de bordo. Assim, deteriam a compreensão de quais fatores poderiam interferir ou não

na retirada do corante.

Durante a atividade prática os licenciandos observaram que alguns materiais não

conseguiam retirar o corante. Nesse momento pôde-se observar a importância do teste das

hipóteses durante a experimentação para a mudança de suas concepções prévias. Ao

contrário, outros materiais conseguiram com bastante êxito limpar a água, ao conseguir retirar

o corante azul de metileno. Dos resultados obtidos, puderam concluir que os melhores

resultados para a retirada do corante deu-se com o carvão ativado e a argila bentonita,

respectivamente. Esses resultados instigaram e levaram a discussões posteriores à atividade

prática servindo de base para outras atividades de pesquisas.

Ressaltou-se o processo de produção do carvão ativado, num momento de discussões

muito proveitoso para dialogar sobre a atividade desenvolvida, bem como as possibilidades de

implementação em sala de aula da educação básica.

O carvão ativado pode ser considerado como a forma mais pura do carbono. Obtido

por ativação física ou química, sua aplicação na remoção de corantes orgânicos em ambientes

aquáticos, se dá devido algumas propriedades intrínsecas, tais como: apresenta grandes

estruturas porosas, área superficial relativamente alta, grupos superficiais funcionais com

grande afinidade por vários adsorvatos e capacidade de adsorver moléculas de tamanhos

variados sem modificar sua composição química (AVELAR et all, 2010).

Devido à extensa atividade industrial, grandes volumes de corantes orgânicos

utilizados no tingimento de seus produtos são descarregados em corpos d’água provocando a

contaminação e consequente extinção da vida aquática, principalmente por inibir a atividade

de fotossíntese pela impossibilidade de absorção da luz solar pelos microorganismos. Assim,

101

busca-se em materiais de refugo a obtenção de carvão ativado pela relação de

custo/benefício/eficiência, como por exemplo, sabugo de milho e fibras de piaçava (SALES et

all, 2015; AVELAR et all, 2010).

Os materiais de partida para produção de carvão ativado são, em geral, ricos em

fibras e possuem estruturas morfológicas porosas. No entanto, ao passar pela ativação química

com os agentes químicos, cloreto de zinco (ZnCl2) ou ácido fosfórico H3PO4, novos poros são

ativados aumentando a área superficial, e por consequência, a adsorção é favorecida. Esses

processos compreendem a manipulação da matéria em escala nanométrica, ou seja, trata-se

puramente de aplicação da nanotecnologia (AVELAR et all, 2010; YAMAMURA, 2009;

TOMA, 2005). Na figura 13 estão representadas as estruturas de um material poroso in natura

e ativado quimicamente com ZnCl2 utilizado na obtenção de carvão ativado:

Figura 13: Microscopia eletrônica para o sabugo de milho in natura (A) e para sabugo de milho ativado com

ZnCl2 (B)

Fonte: SALES et all, 2015

A

B

102

Pela análise das microscopias eletrônicas nas figuras 13-a e 13-b é possível perceber

nitidamente a formação de poros após a ativação com o agente químico ZnCl2 e proporcionar

uma discussão sobre o aumento da superfície de contato. É razoável salutar que a área

superficial seja proporcional à quantidade de poros desobstruídos presentes no material

analisado e, dessa forma, a ativação química é um dos meios mais eficientes para tal

finalidade. As discussões também podem pautar-se na utilização de técnicas como a

microscopia eletrônica e de tunelamento que tiveram um grande salto com o desenvolvimento

da nanotecnologia no final do sec. XX. Essa associação entre técnicas modernas de

observação da matéria com a nanotecnologia pode ser um enlace bastante construtivo para a

assimilação de conceitos fundamentais pelos alunos.

Diante dessa contextualização sobre a nanotecnologia e as atividades investigativas

desenvolvidas, foram debatidas algumas formas de utilização em situações práticas de sala de

aula que os licenciandos poderiam abordar durante o estágio de regência. Dos debates saíram

as propostas que seguem abaixo:

“Seria proposto uma prática de purificação da água, através da adição de alguns materiais.

De antemão buscaria saber a opinião dos alunos sobre a prática, indagando qual material

seria mais eficaz. A partir disto, seria dado início à prática. Terminando a atividade, os

estudantes deveriam anotar todos os dados e dialogarem entre si sobre o que realmente teria

acontecido, verificando se o que eles tinham pensado inicialmente estava correto. Por fim,

pediria para os estudantes estudarem mais um pouco sobre o tema nanotecnologia e na aula

seguinte realizaria mais uma discussão sobre a atividade experimental e concluiria pedindo

para os alunos construíssem um relatório sobre atividade”(Sic).

Percebe-se que houve coerência nas colocações feitas pelo licenciando, uma vez que

propõe uma atividade pautada no diálogo entre seus alunos e discussões pertinentes com

aprofundamentos através de pesquisas sobre o tema nanotecnologia. Esse licenciando vai

mais além quando propõe a não utilização de um mero roteiro para a atividade prática

experimental, mas sim a construção pelos próprios alunos após a atividade. Isso confere ao

licenciando um alto grau de crítica e reflexão da prática docente no que concerne a

centralidade na ação desenvolvida pelos alunos no processo de aprendizagem, que nesse caso

103

trata-se da construção de uma metodologia própria para a resolução do problema proposto

pelo professor.

“Utilizaria a nanotecnologia com forma de resolver o problema apresentado. A partir desta

ideia questionaria como a nanotecnologia poderia retirar o material derramado, de modo a

descontaminar o solo”(Sic).

Uma das grandes vantagens em trabalhar com o tema nanotecnologia é sem dúvida

demonstrar sua aplicabilidade na vida social e científica. Dessa forma o licenciando

demonstrou interesse em trazer a atividade investigativa experimental antes de iniciar um

aprofundamento sobre a temática em discussão para mostrar algumas de suas aplicações, e a

partir disso, construir o conhecimento e introduzir conceitos novos.

“Primeiro, analisaria um conteúdo da disciplina Química a ser lecionado na turma e que

com a utilização do mesmo fosse possível a criação de uma “ponte” entre o assunto da

disciplina com a nanotecnologia. Um assunto que é trabalhado com os alunos logo no 1º ano

do ensino médio e que está na vivência dos discentes, em seu cotidiano é o conteúdo de

separação de misturas, que dá para construir esta ponte com o alunado mostrando que se é

possível, por exemplo, tratar a água poluída com a utilização da nanotecnologia, uma vez

que neste processo são utilizados alguns métodos do processo de separação de misturas”

(Sic).

Nesse momento pode-se perceber o domínio didático entre o conhecimento

conteudista e o conhecimento pedagógico em sintonia um com o outro, pois o licenciando

percebeu que uma das tarefas primordiais do professor é pautar-se na seleção dos assuntos e

das atividades desenvolvidas no planejamento. Isso evidencia que não são todos os conteúdos

que se interrelacionam com o tema nanotecnologia, mas partindo-se dessa consciência, o

licenciando, promove uma discussão sobre o planejamento escolar das atividades

desenvolvidas durante as aulas de forma que os momentos em sala de aula sejam realmente

produtivos e estimulem os alunos a buscarem o conhecimento sistêmico.

104

“Se os alunos já detinha-se de conhecimentos prévios, aprofundaria tais conhecimentos,

falando do tamanho de nanometro, como esta nanotecnologia poderia ser aplicada em nosso

cotidiano. E buscaria exemplos de aplicação da nanotecnologia” (Sic).

Sobre os conhecimentos, sabe-se que podem ser âncoras de novos conceitos mais

aprofundados sobre determinado assunto. Apesar de muito debatido em meios de multimídias,

a nanotecnologia pode não ter despertado nos alunos a curiosidade em busca de compreendê-

la melhor. Mas com um breve vídeo/documentário é possível motivá-los a buscar mais sobre

essa temática. Assim o licenciando compreendeu que para correlacionar um conteúdo da

grade curricular da química com a nanotecnologia, é necessário uma atividade prévia que

suscite aprofundamentos em discussões posteriores.

“Nesse caso poderia ser feito uma abordagem um pouco mais aprofundada a respeito do

conteúdo com os alunos. Por exemplo: 1. A nanotecnologia na indústria química; 2. Os

processos tecnológicos envolvendo a nanotecnologia; 3. Os impactos causados na sociedade

e no mundo pela nanotecnologia” (Sic).

No depoimento expresso acima, o licenciando em questão, propõe integrar a

nanotecnologia a temáticas que se consolidam como bases do desenvolvimento científico e

tecnológico. Assim, ele compreende ser necessária a discussão do tema na área da indústria

química, nos processos tecnológicos, e por fim, em discussões pertinentes aos possíveis

impactos dessa tecnologia ainda desvendada por incompleto.

“Várias atividades experimentais podem ser abordadas com esse conteúdo. Ao se trabalhar

por exemplo, a atividade experimental de adsorção de corante, é necessário o uso de alguns

materiais que são capazes de adsorver o corante, entre esses materiais temos a argila

bentonita. Ao realizar o experimento os alunos irão observar a rápida adsorção, mas como

irão se questionar como porque alguns materiais são capazes de adsorver em grande

105

quantidade e outros não. Nesse contexto o professor deve explicar a estrutura do material

mostrando a sua estrutura interna e correlacionando essa com a nanotecnologia para que os

alunos tenham uma melhor ideia sobre esse tema”(Sic).

O depoimento acima mostra que a atividade experimental pode ser usada para

motivar uma inquietação a partir da observação do experimento e posterior problematização

da situação apresentada ao aluno. Após isso, vêm os desdobramentos em que os conteúdos

citados pelo licenciando podem propor o correlacionamento com a nanotecnologia.

Todas as metodologias apresentadas ao ensino de ciências são repostas aos impasses

sofridos diante aos problemas de ensino e aprendizagem. Falta de estímulos por parte dos

alunos ao estudar ciência, desmotivação dos professores para inovar suas práticas pedagógicas

e infraestrutura inadequada na maioria das escolas públicas. No entanto, as atividades

investigativas somam-se às metodologias no ensino e aprendizagem de ciências, uma vez que:

Quando falamos de Ensino de Ciências por Investigação, pretendemos

sugerir imagens alternativas de aulas de ciências, diferentes daquelas que

têm sido mais comuns nas escolas, dentre elas, o professor fazendo anotações no quadro, seguidas de explicações e os estudantes anotando e

ouvindo-o dissertar sobre um determinado tópico de conteúdo (MUNFORD

e LIMA, 2007, p. 04).

Assim busca-se dar novos significados ao processo de aquisição do conhecimento

científico, demonstrando a ciência menos abstrata do que parece ao colocar o aluno diante de

um problema de pesquisa, não exija dele a passividade enfadonha de que já está acostumando,

mas sim a empolgante atividade de pesquisa desenvolvida por pesquisadores e cientistas.

106

4.5 A MOTIVAÇÃO NECESSÁRIA PARA A INSERÇÃO DA NANOTECNOLOGIA NAS

AULAS DE QUÍMICA

Com a análise do Projeto Pedagógico do Curso (PPC) da Licenciatura em Química

do IFRN, da qual se escolheu uma turma para compor o presente estudo de caso, verificou-se

que a atual proposta curricular, instituída em 2012, atende as determinações legais constantes

na LDB (1996), nos pareceres CNE/CO nº 09/2001, nº 27/2001 e nº 28/2001, nas Resoluções

CNE/CP nº 01/2002 e nº 02/2002, nas Diretrizes Curriculares Nacionais para os cursos de

Licenciatura em Química (Parecer CNE/CES nº 1.303/2001 e Resolução CNE/CES nº

08/2002), bem como no Projeto Político-Pedagógico do IFRN.

Verificou-se ainda que o curso está organizado por disciplinas em regime de crédito,

com carga horária de 2.220 horas destinadas à formação docente, 184 horas a seminários

curriculares e 1.000 horas à prática profissional, totalizando a carga horária de 3.404 horas.

No que tange à prática profissional, esta é vista como o momento de integração entre teoria e

prática num processo que proporciona a formação da identidade profissional. Dessa forma,

está dividida da seguinte maneira: prática como componente curricular (400 horas), estágio

docente (400 horas) e atividades acadêmico-científico-culturais (200 horas).

O currículo está organizado por núcleos articuladores de saber, favorecendo a

formação docente interdisciplinar e contextualizada; fortalecendo o reconhecimento da

necessidade formativa de profissionais na área, no que diz respeito aos conhecimentos

científicos e culturais, aos valores éticos e estéticos inerentes aos processos de aprendizagem;

à socialização e construção do conhecimento adquirido nas diferentes visões sistêmicas de

mundo.

Os quatro núcleos articuladores são: o fundamental, que compreende determinados

conhecimentos científicos indispensáveis ao desempenho e desenvolvimento acadêmico-

científico dos licenciandos; o específico, que compreende os conhecimentos científicos

fundamentais inerentes à formação em química de professores aptos a atuarem na educação

básica; o epistemológico, compreendendo aos conhecimentos sobre fundamentos históricos,

filosóficos, metodológicos, científicos e linguísticos propedêuticos aplicados à apropriação

dos conhecimentos específicos; e por fim, o didático pedagógico, que fundamenta os saberes

docentes necessários à atuação profissional na educação básica, tais como conhecimentos

didáticos, processos cognitivos da aprendizagem, compreensão dos processos de organização

e de gestão do trabalho pedagógico, entre outros.

107

A figura 14 ilustra a organização e integração entre os núcleos articuladores da grade

curricular do curso de licenciatura em química:

Figura 14: Representação da estrutura curricular do curso de licenciatura em química do IFRN

Fonte: Projeto Pedagógico dos Cursos de Licenciatura (IFRN, 2012)

Portanto, partindo-se do princípio de que a formação inicial dos professores de

química do IFRN é bastante coesa quanto à formação conteudista, didático-pedagógica e

articulada com a prática docente crítica-reflexiva, espera-se que os licenciandos possam

integrar em suas aulas as bases conceituais da nanotecnologia como forma facilitadora da

compreensão de novas tecnologias.

Para Maldaner e Zanon (2013) os alunos vivem cercados por uma tecnologia que de

alguma maneira deriva da ciência, em seus múltiplos campos, produzida pelo homem

moderno, e dentro dessa tecnologia há uma gama de conhecimentos. Assim, a escola não

pode perder o foco nas especificidades das formas de apreensão desses conhecimentos, uma

vez que negligenciar a formação científica ampla e integral dos alunos é retroceder nos

avanços em ensino de ciências alcançados em meio a muitos percalços.

Consequentemente, quando se trata da formação inicial de professores é importante

perceber como esses se portam diante de temas voltados a produção de novas tecnologias

decorrentes de avanços científicos. A nanotecnologia, reportada no presente estudo de caso, é

apenas um exemplo, mas vários temas podem ser levantados para aprofundamento das

discussões na formação inicial de professores na área da ciência.

108

Alguns questionamentos nesse sentido podem ser feito: Como os futuros docentes

pretendem trabalhar temas como a nanotecnologia durante sua vida profissional? Eles veem

como importante para a formação de seus alunos na compreensão do mundo que os rodeia?

Será que estão sendo preparados para isso? Quais os desafios e possibilidades do ensino da

nanotecnologia para promover a interdisciplinaridade e a contextualização?

Nessa perspectiva, a turma pesquisada foi questionada sobre a importância de inserir

durante o seu estágio o ensino da nanotecnologia. Paradoxalmente, mesmo com as atividades

didáticas de seleção dos conteúdos que se relacionam com o tema nanotecnologia e fazem

parte do planejamento necessário para o estágio, percebeu-se que 75% dos licenciandos não

pretendem trabalhar com o tema nanotecnologia durante o seu estágio.

O estágio, como visto anteriormente, é o momento em que as impossibilidades, os

desafios, o medo de errar, a insegurança são confrontados com um sentimento de desafio, em

que é possível fundamentar os alicerces da formação dos futuros formadores de sujeitos. É um

momento privilegiado de se arriscar, de ousar a quebrar a sequência tradicional do ensino

visto por muitos alunos como enfadonha e desestimulante, tendo sempre a seu dispor um

mestre orientador, a figura de um professor mais experiente, que compartilhe seus medos e

oriente caminhos mais coerentes.

As principais justificativas citadas pelos licenciandos para não trabalhar o tema

nanotecnologia são destacadas a seguir:

“Seria necessário uma melhor apropriação desse tema, e assim poderia trabalhar esse tema

no estágio” (Sic).

“Não sou muito fã desse tema, além disso, não domino muito bem esse tema e me sinto

insegura para trabalhar com mesmo em sala de aula. Não conheço quase nada sobre o tema”

(Sic).

“É um tema que não tenho um pleno domínio, e também “creio” que os conteúdos do estágio

não sejam apropriados para o tema em questão” (Sic).

Na fala dos licenciandos acima, verificou-se alguns distanciamentos quanto ao

domínio conceitual sobre a nanotecnologia, bem como a possibilidade de articulação aos

conteúdos tralhados no estágio. Cabe ressaltar que esses mesmos alunos participaram da

atividade de seleção de conteúdos que poderiam trabalhar durante o estágio e que se

relacionariam ao tema discutido. Entretanto, a insegurança de abordar um tema novo

preocupa muito os aspirantes à profissão de docente. Se não houver durante a formação inicial

109

desses licenciandos um aprofundamento das discussões pertinentes à utilização de novos

temas, pode-se correr o risco de formar profissionais não reflexivos quanto ao seu papel de

formador.

Além do fator “domínio do tema” houve alguns licenciandos que afirmaram não

perceber relação direta entre a química e a nanotecnologia ou ainda relacionar em possíveis

dificuldades dos seus alunos. É importante frisar que tanto a química quanto a nanotecnologia

possuem o mesmo objeto de estudo, que são os átomos, moléculas e suas transformações,

com a diferença de que, na nanotecnologia tem-se uma aplicação prática dos conhecimentos

advindos da química.

Alguns citaram ainda a impossibilidade de abordar o tema devido a falta de

infraestrutura da escola, como por exemplo, a inexistência de laboratórios com equipamentos

e reagentes disponíveis e o número de alunos muito grande. Como pôde-se notar, nas

abordagens experimentais trabalhadas com os licenciandos, deixou-se bem claro que todos os

experimentos desenvolvidos de forma investigativa podem ser trabalhados em sala de aula,

sendo dispensável um ambiente de laboratório.

“O ambiente escolar onde trabalho no período do estágio não é propício, pois a turma é

bastante numerosa e muito barulhenta, é difícil de trabalhar” (Sic).

“Já terminei o estágio I e a escola onde pretendo fazer o estágio II tem um laboratório, mas

não possui estrutura adequada” (Sic).

Por último, dentre os licenciandos que responderam não trabalhar o tema durante seu

estágio, encontram-se os que acham o tema interessante e importante, mas não têm afinidade

pelo assunto ou não veem os estudantes da educação básica com capacidade de análise

prático-reflexiva para compreenderem os conceitos da nanotecnologia. Apesar disso, há

entre os educadores, a compreensão de que a formação do sujeito deve ser integral e que

propicie momentos de dificuldades ou de obstáculos que os impulsionem a progredir no

conhecimento e no saber. Essa análise crítica da formação de seus alunos não pode ser

esquecida pelos professores. Estes são vistos como incentivadores e motivadores na busca de

novos conhecimentos.

110

“O tema é interessante, porém não tenho afinidade, e seria importante descobrir a opinião

dos alunos” (Sic).

“O tema é relevante (importante), todavia a construção do conhecimento deve partir de uma

análise prático-reflexiva sobre a realidade cerca os estudantes, desta forma o tema aqui

proposto ainda contém um distanciamento” (Sic).

Apesar de certa disparidade no diagnóstico final da pesquisa, 25% dos licenciandos

consideram a possibilidade de trabalhar o tema nanotecnologia durante o estágio. Viram o

tema como fonte propiciadora para inserção de novos conteúdos ou para interligar os

conhecimentos da química com a produção de novas tecnologias.

A seguir, verifica-se nas falas dos licenciandos certa motivação quanto ao ensino da

nanotecnologia.

“Pretendo trabalhar o tema, mas não sei como aplicar, uma vez que os conteúdos que estou a

trabalhar com a turma, são todos envolvendo cálculo, como o conteúdo de cálculo e fórmulas

e cálculos estequiométricos” (Sic).

“Dentro dos conteúdos de 3º ano do ensino médio dando credibilidade ao desenvolvimento

das pesquisas na área da nanotecnologia, sendo conteúdo introdutório à química orgânica”

(Sic).

Na primeira fala percebe o interesse, mas este é contraposto com algumas

dificuldades inerentes aos conteúdos trabalhados no estágio. A ideia de que nem todos os

conteúdos trabalhados no estágio se relacionem de forma direta com a nanotecnologia é

concebível, haja vista ter ficado bem claro que o tema não pode ser considerado um tema

estruturador para todos os conceitos e habilidades da química.

Na segunda fala, o ensino da nanotecnologia é compreendida como assunto

introdutório à química orgânica. O estudo do carbono, suas formas alotrópicas e a descoberta

dos nanotubos de carbono podem render várias discussões e assuntos para pesquisas,

seminários e debates em sala de aula. Os resgates desses conhecimentos podem perpassar de

forma transversal os conteúdos seguintes.

Ademais, para ratificar a importância e a efetiva possibilidade da inserção do ensino

da nanotecnologia durante as aulas de química, é apresentado uma breve análise do relatório

de estágio de uma licencianda que trabalhou o tema durante seu estágio. Em cerca de cinco

111

aulas o tema pôde ser abordado e resgatado no estudo da história da química e da evolução

dos modelos atômicos. Os planos de aula podem ser consultados no anexo C.

O assunto da aula ministrada pela licencianda estagiária foi Nanotecnologia e história

da química onde se buscou evidenciar a importância da química como uma ciência que

possibilita a criação de novas tecnologias a partir do estudo da matéria. A escolha do tema

sobre a historicidade da química e dos avanços tecnológicos reflete a concepção atual de

ensino das ciências que defende um olhar crítico fundamentado na ciência como construção

humana, em aspectos históricos de sua produção e inseridos em contextos cultural,

socioeconômico e político (PORTO, 2010).

De acordo com Schulz (2009), o ensino de ciências que não se afaste de sua

historicidade e que também não perca o enfoque interdisciplinar, deve ser pautado na

possibilidade de reestruturação das instituições de ensino e pesquisa.

Segundo Toma (2005, p.09) “a questão da nanotecnologia também não pode deixar

de ser incluída no cenário da Educação, visto que os principais atores dessa nova era serão os

jovens estudantes, que precisarão ser preparados para ingressar nesse mercado de trabalho”.

Dessa forma, o ensino de ciências não pode negligenciar em seus currículos a produção de

novas tecnologias, considerando seus aspectos históricos e a interdisciplinaridade encontrada

na nanotecnologia. A escola torna-se, desse modo, um local para que se pensem o rumo das

novas tecnologias que vão surgindo.

Quanto à metodologia adotada pela licencianda, esta se baseou na utilização de vídeos

e discussão entre as concepções prévias dos alunos, além da abordagem sistêmica dos

principais conceitos para o desenvolvimento de habilidades em nanotecnologia.

“METODOLOGIA: Reprodução de um vídeo sobre nanotecnologia, posteriormente a

discussão sobre o assunto. Em seguida assimilação com história da química, fazendo uma

relação com pontos históricos da química. Por fim a reprodução de um vídeo sobre alquimia

e após a discussão sobre o vídeo”(Sic).

Como ficou evidenciado, a mídia vídeo foi bastante explorada para melhor

compreensão da temática abordada durante as aulas com o objetivo de facilitar através da

dinâmica das imagens e ilustrações audiovisuais os conceitos inerentes à nanotecnologia. Essa

dinâmica de introduzir temas novos por meio de metodologias diferenciadas proporciona um

112

olhar mais interessante por parte dos alunos que começam a perceber com mais empatia a

relação entre o ensino da química com seu contexto.

De acordo com as observações feitas pela licencianda o tema nanotecnologia foi bem

aceito pelos alunos sendo a reação dos alunos a seguinte:

“Reação dos alunos sobre a aula: Os alunos demonstraram interesse pelo assunto, já que a

nanotecnologia foi assimilada com computadores e celulares deles. Prestaram atenção e

participaram da aula”(Sic).

Portanto, de forma simples o tema nanotecnologia foi abordado nas aulas de química

demonstrando que é possível trabalhar a evolução da ciência moderna, ressaltando as

contribuições da química para seu desenvolvimento. Ademais, espera-se que esse ensino seja

pautado nos aspectos da reflexão crítica dos avanços tecnológicos por parte da escola, de

forma que, os sujeitos tenham formação científica ampla.

113

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O tema nanotecnologia é bastante atual e contextualiza a evolução da ciência

moderna para viabilização de uma vida social mais confortável com todas as possibilidades de

suas aplicações, como por exemplo, na medicina, na engenharia de materiais, na produção de

energia entre outros. Essa temática precisa ser discutida de forma mais incisiva na educação

básica, haja vista a formação científica dos alunos ser imprescindível na compreensão dos

fenômenos naturais e também no desenvolvimento tecnológico.

Dessa forma, o ensino de química é visto com muita perspectiva para amadurecer tal

tema junto à formação científica dos alunos da educação básica, pois tanto a nanotecnologia

quanto a química possuem em seus fundamentos o estudo da matéria, bem como sua

manipulação para fins específicos. Entretanto, pouco se tem abordado em sala de aula o tema

nanotecnologia, e isso se deve em parte, a falta de estímulo por parte dos cursos de formação

inicial de professores de química.

Esta pesquisa evidenciou que é possível trabalhar o tema nanotecnologia durante a

formação inicial, de maneira contextualizada, utilizando-se de ferramentas e estratégias

metodológicas já conhecidas no ensino da química. Abordou-se a temática durante a

disciplina de orientação para estágio de regência na perspectiva de motivar os sujeitos

pesquisados a trabalhar os conceitos abordados e assim diversificar suas práticas pedagógicas

mesmo durante o estágio.

Quanto a forma de abordagem da nanotecnologia, foram propostas algumas

estratégias metodológicas para o ensino da nanotecnologia no ensino médio que se

desvinculam das poucas abordagens vistas até o momento, a saber, pesquisas em internet

sobre o tema ou leitura e debates sobre nanotecnologia. Dessa maneira, foram propostas as

seguintes abordagens: materiais ilustrativos sobre nanotecnologia, atividades experimentos

investigativas que possibilitam a aquisição de conceitos e habilidades em nanotecnologia e a

sistematização de conteúdos da química com nanotecnologia através de mapas conceituais.

Os desafios para a formação inicial de professores de química incluem seguramente a

necessidade formativa dos licenciandos quanto a novos temas que discutem o

desenvolvimento da ciência e da tecnologia. É preciso lançar mão de currículos mais

abrangentes que incluam em suas propostas didático-pedagógicas o ensino, por exemplo, da

nanotecnologia, de forma mais efetiva e não simplesmente ficar à margem do processo

formativo, que quando se utiliza é de maneira desvinculada a sua formação.

114

No que diz respeito a efetiva utilização da temática pelos licenciandos pesquisados,

foi possível observar que a maioria se interessou pelo tema, mas não sentiram-se seguros para

trabalhar durante o estágio. Os motivos para tal constatação poderiam estar na insegurança

comum aos estagiários, na falta de domínio do tema por não conhecê-lo bem ou ainda na

resistência dos professores titulares da disciplina em quebrar a sequência dos conteúdos da

grade curricular adotada pela escola.

Ressalta-se ainda a importância de estimular e acompanhar os licenciandos a

desenvolver o ensino de temáticas que parecem desafiadoras para eles, pois a figura de um

professor orientador durante as práticas pedagógicas podem disseminar o sentimento de

receio e recusa por trabalhar temas, como por exemplo, a nanotecnologia.

Essas conjecturas são possibilidades que devem ser trabalhadas para melhorar as

pesquisas em ensino de química, sobretudo na formação docente inicial. Sabe-se que a

educação científica no Brasil remonta pouco tempo de tradição, contudo ao longo dos últimos

anos, vários estudos apontam a necessidade de formação específica de professores na área e

de pesquisas relacionadas ao ensino de cada disciplina. O déficit de formação específica de

professores em ciências está sendo suprida por meio de políticas públicas de criação e

interiorização dos Institutos Federais nos estados brasileiros, por exemplo. Entretanto, não se

pode ver esse crescimento isolado das muitas variáveis envolvidas no processo de educação

científica dos alunos, mas sim promover discussão sobre melhorias na formação docente

inicial com reflexos positivos na educação básica.

A abordagem metodológica utilizada nesse estudo de caso tem cunho puramente

qualitativo e privilegiou as falas e as concepções dos sujeitos pesquisados, pois isso evidencia

a singularidade de tais sujeitos e mostra a importância do papel destes nas pesquisas em

ensino. As atividades desenvolvidas durante os encontros apresentaram as bases da estratégia

de ensino por investigação que preocupa-se sempre com a reflexão crítica ao invés de

respostas prontas. Como o interesse é que os licenciandos se sentissem estimulados a

trabalhar o tema nanotecnologia em seus estágios, por vários momentos de reflexão e

discussão buscaram-se possibilidades de transposição das atividades para as salas de aula da

educação básica.

115

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122

APÊNCIDE A - QUESTIONÁRIO I: IDENTIFICAÇÃO DOS CONHECIMENTOS

PRÉVIOS DOS LICENCIANDOS SOBRE NANOTECNOLOGIA

Universidade do Estado do Rio Grande do Norte (UERN)

Campus Avançado “Profa. Maria Elisa de A. Maia (CAMEAM)

Departamento de Educação (DE)

Programa de Pós-Graduação em Ensino (PPGE)

Curso de Mestrado Acadêmico em Ensino (CMAE)

Rodovia BR-405, Km 153, Bairro Arizona, Pau dos Ferros/RN E-mail: ppge.pferros@gmail.com Fone/Fax: (84) 3351.2560/3909

Parceria:

01. De acordo com seus conhecimentos prévios descreva o que você compreende sobre a

Nanotecnologia associando aos conhecimentos de Química adquiridos durante o ensino

médio, graduação ou até mesmo nos meios de comunicação em massa (televisão, internet,

revistas, livros). Justifique sua visão sobre a utilização da Nanotecnologia como ferramenta de

melhor compreensão do desenvolvimento científico-tecnológico no Ensino de Química.

123

APÊNDICE B - QUESTIONÁRIO II: RELACIONANDO OS CONTEÚDOS DE

QUÍMICA À NANOTECNOLOGIA

Universidade do Estado do Rio Grande do Norte (UERN)

Campus Avançado “Profa. Maria Elisa de A. Maia (CAMEAM)

Departamento de Educação (DE)

Programa de Pós-Graduação em Ensino (PPGE)

Curso de Mestrado Acadêmico em Ensino (CMAE)

Rodovia BR-405, Km 153, Bairro Arizona, Pau dos Ferros/RN E-mail: ppge.pferros@gmail.com Fone/Fax: (84) 3351.2560/3909

Parceria:

01. Após a leitura dos textos PCN’s+, o que você compreendeu por “temas

estruturadores”?

02. Qual a relação que você percebeu entre o tema estruturador e as unidades didáticas?

03. Como o assunto “nanotecnologia” poderia ser inserido numa unidade temática?

124

ANEXO A – A PRÁTICA INVESTIGATIVA TEXTUAL

Seguindo os métodos pré-estabelecidos na metodologia de investigação e em grupos de no

máximo quatro componentes, descreva:

125

1) Problema a ser resolvido

2) Levante no mínimo três hipóteses

3) Teste as hipóteses através dos experimentos

4) Resultados observados

5) Discussão dos resultados

126

ANEXO B - ATIVIDADE EXPERIMENTAL INVESTIGATIVA

O consumo global de produtos têxteis está atualmente ao redor de 30 milhões de

toneladas, com expectativa de crescimento de 3% ao ano. O tingimento total desses produtos

consomem aproximadamente 800.000 toneladas de corantes (Glover & Pierce, 1992). A

descarga dos efluentes líquidos das indústrias têxteis contêm uma grande carga de corantes e

que se forem lançados aos rios, sem tratamento adequado, podem causar destruição da vida

aquática. Além de causar poluição visível, os corantes tem a tendência de sequestrar metais,

então causando microtoxicidade aos peixes e outros organismos aquáticos (Nassar & Magdy,

1997). A remoção dos corantes do efluente é difícil, pois eles são estáveis à luz e ao calor, e

são biologicamente não degradados. Então, os métodos convencionais usados no tratamento

de efluentes, como os sistemas de tratamento primário e secundário, não são adequados

(McKay et al, 1981).

MOREIRA, R. de F. P. M.; JOSÉ, H. J.; SOARES, J. L. e MADEIRA, V. S. Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos, Universidade Federal de Santa Catarina.

Texto extraído de: http://www.sbq.org.br/ranteriores/23/resumos/0740/

Materiais Utilizados:

Carvão vegetal;

Carvão ativado;

Argila bentonita;

Argila vermiculita;

Água com corante azul de metileno;

Béqueres de 100 mL;

Agitadores magnéticos.

Seguindo os métodos pré-estabelecidos na metodologia de investigação e em grupos de no

máximo quatro componentes, descreva:

1) Problema a ser resolvido

2) Levante no mínimo três hipóteses

3) Teste as hipóteses através dos experimentos

127

4) Resultados observados

5) Discussão dos resultados

128

ANEXO C – PLANOS DE AULA ABORDANDO A NANOTECNOLOGIA

PLANO DE AULA 01 e 02

ASSUNTO DA AULA: Nanotecnologia e a sua relação com a química, modelos atômicos e

o meio ambiente.

OBJETIVO GERAL: Desenvolver uma discussão sobre nanotecnologia, relacionando-a

coma a história da química e a evolução dos modelos atômicos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Relacionar o conteúdo com o cotidiano e passado fazendo

uma interface; Discutir pontos e descobertas históricas importantes para os dias atuais.

COMPETÊNCIAS: Contextualização sociocultural; Investigação e compreensão.

HABILIDADES: Comparar o assunto nanotecnologia com o cotidiano; Identificar dentre a

explicação a relação entre passado, presente e futuro da química.

SISTEMATIZAÇÃO DO ASSUNTO: Nanotecnologia e sua importância; História da

química:

1. Primeiros pensadores;

2. Alquimistas;

3. Descobertas importantes na história.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Vídeo sobre nanotecnologia;

Discussão sobre o vídeo;

Exposição do conteúdo de nanotecnologia;

Exposição do conteúdo de história da química;

Vídeo sobre alquimia;

Discussão do vídeo;

10 minutos

10 minutos

20 minutos

40 minutos

10 minutos

10 minutos

AVALIAÇÃO: Participação em sala de aula.

REFERÊNCIAS: FONSECA, Marta Reis Marques da. Química: meio ambiente, cidadania

e tecnologia. Vol. 3. São Paulo: FTD, 2010.

129

PLANO DE AULA 03 e 04

ASSUNTO DA AULA: Nanotecnologia e a sua relação com a química, modelos atômicos e

o meio ambiente.

OBJETIVO GERAL: Apresentar os modelos atômicos de Dalton e o modelo atômico de

Thomson.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Comparar conceitos antigos e atuais; Explicar as diferenças

entre os modelos.

COMPETÊNCIAS: Investigação e compreensão; Compreensão de processos.

HABILIDADES: Identificar dentre a explicação a relação entre passado, presente e futuro da

química; Classificar os modelos.

SISTEMATIZAÇÃO DO ASSUNTO: Exposição dos modelos atômicos:

1. Modelo de Dalton;

2. Eletricidade

3. Modelo de Thompson.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Resgate histórico

Exposição oral do conteúdo

20 minutos

1h e 20 minutos

AVALIAÇÃO: Participação em sala de aula.

REFERÊNCIAS: FONSECA, Marta Reis Marques da. Química: meio ambiente, cidadania

e tecnologia. Vol. 3. São Paulo: FTD, 2010.

130

PLANO DE AULA 05 e 06

ASSUNTO DA AULA: Nanotecnologia e a sua relação com a química, modelos atômicos e

o meio ambiente.

OBJETIVO GERAL: Apresentar o modelo atômico de Rutherford.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Comparar conceitos antigos e atuais; Explicar as diferenças

entre os modelos.

COMPETÊNCIAS: Investigação e compreensão; Representação e comunicação.

HABILIDADES: Identificar dentre a explicação a relação entre passado, presente e futuro da

química; Classificar os modelos.

SISTEMATIZAÇÃO DO ASSUNTO: Exposição dos modelos atômicos:

1. Radioatividade;

2. Exposição do modelo de Rutherford.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Resgate histórico

Apresentação do conteúdo

10 minutos

1h e 30 minutos

AVALIAÇÃO: Participação em sala de aula.

REFERÊNCIAS: FONSECA, Marta Reis Marques da. Química: meio ambiente, cidadania

e tecnologia. Vol. 3. São Paulo: FTD, 2010.

131

PLANO DE AULA 07 e 08

ASSUNTO DA AULA: Nanotecnologia e a sua relação com a química, modelos atômicos e

o meio ambiente.

OBJETIVO GERAL: Discutir o comportamento da luz.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Comparar conceitos antigos e atuais; Explicar as diferenças

entre os modelos.

COMPETÊNCIAS: Investigação e compreensão; Representação e comunicação.

HABILIDADES: Identificar dentre a explicação a relação entre passado, presente e futuro da

química; Classificar os modelos.

SISTEMATIZAÇÃO DO ASSUNTO: Exposição dos modelos atômicos:

1. Comportamento da luz;

2. Partículas;

3. Ondas.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Resgate histórico

Apresentação do conteúdo

10 minutos

1h e 30 minutos

AVALIAÇÃO: Participação em sala de aula.

REFERÊNCIAS: FONSECA, Marta Reis Marques da. Química: meio ambiente, cidadania

e tecnologia. Vol. 3. São Paulo: FTD, 2010.

132

PLANO DE AULA 13 e 14

ASSUNTO DA AULA: Nanotecnologia e a sua relação com a química, modelos atômicos e

o meio ambiente.

OBJETIVO GERAL: Apresentar o modelo de Bohr.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Comparar conceitos antigos e atuais; Explicar as diferenças

entre os modelos.

COMPETÊNCIAS: Investigação e compreensão; Representação e comunicação.

HABILIDADES: Identificar dentre a explicação a relação entre passado, presente e futuro da

química; Classificar os modelos.

SISTEMATIZAÇÃO DO ASSUNTO: Exposição dos modelos atômicos:

1. Apresentar o modelo de Bohr.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Resgate histórico

Apresentação do conteúdo

10 minutos

1h e 30 minutos

AVALIAÇÃO: Participação em sala de aula.

REFERÊNCIAS: FONSECA, Marta Reis Marques da. Química: meio ambiente, cidadania

e tecnologia. Vol. 3. São Paulo: FTD, 2010.