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ENSINANDO PILHAS POR MEIO DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA
Autor: Luiz Daniel de Oliveira
Orientadora: Liane Maria Vargas Barboza
RESUMO O presente trabalho tem como objetivo desenvolver atividade experimental problematizadora sobre pilhas. Para o desenvolvimento da atividade foram realizados experimentos de eletroquímica, com a temática pilha, respeitando os três momentos pedagógicos de Delizoicov e fundamentações teóricas da aprendizagem significativa. As atividades foram desenvolvidas com estudantes do 2º ano do período manhã do Ensino Médio do Colégio Estadual Tiradentes em São José dos Pinhais. A pesquisa revelou que a experimentação problematizadora despertou o interesse dos estudantes pela Química e que atividades concretas auxiliam na aprendizagem. A estratégia do mapa conceitual auxilia na compreensão dos experimentos e na interpretação de textos. Palavras-chave: Aprendizagem significativa; Atividade experimental
problematizadora; Mapas conceituais; Pilhas.
Abstract
The present study aims to develop problem-experimental activity about electrochemical piles. For the development of activity, electrochemical experiments were carried out with the thematic electrochemical pile, respecting the three pedagogical moments of Delizoicov and theoretical foundations of meaningful learning. The activities were developed with students of 2nd year, daytime period, of the High School State Tiradentes, located in São José dos Pinhais. The research revealed that experimental problem-solving activities raised the interest of students about chemistry and that practical activities assist in the learning process. The strategy of conceptual maps supports the understanding of experiments and text interpretation.
Key words: Meaningful learning, Problem-experimental activity, Conceptual maps, Electrochemical piles.
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1 INTRODUÇÃO Há unanimidade dos educadores da área da Química no que diz respeito
à articulação da teoria e da prática. A metodologia da experimentação deve estar
presente no ensino da Química e sempre relacionada com os conteúdos
trabalhados na sala de aula.
O ensino da Química precisa ser trabalhado de maneira significativa. Com
intuito de não incorrermos numa atividade de concepção mecanicista, onde o
aluno participa como mero observador, da atividade experimental ou como diria
Paulo Freire “ensino Bancário. Então se pergunta: Qual a concepção pedagógica
que se apresenta como proposta para romper com a atividade experimental da
concepção mecanicista? Atividade Experimental Problematizadora. Retomando
termo aprendizagem significativa, de uma forma simples de conceituar é aquela
que permite o educando adquirir a informação com significado. A teoria da
aprendizagem significativa e atribuída à David Ausubel, citado por Novak.
A aprendizagem significativa nasce da Teoria de Ausubel e acontece
quando uma nova informação adquire significados para o aluno, através
de uma espécie de ancoragem em aspectos relevantes da estrutura
cognitiva preexistente nesse aluno, isto é, conceitos, idéias e
proposições já existentes em sua estrutura do conhecimento (ou de
significados) com determinado grau de clareza, estabilidade e
diferenciação. Na aprendizagem significativa há uma interação entre o
novo conhecimento e o já existente no qual ambos se modificam
(NOVAK, 1981).
A atividade experimental problematizadora, nasce das concepções
pedagógicas críticas de Paulo Freire e se caracteriza por permitir uma série de
situações importantes para a aprendizagem significativa tais como: estimula a
curiosidade, o senso crítico, espírito investigativo, insubmissão dos educandos,
rigosidade metódica, leitura, escrita e a fala. Mas os atributos que estruturam ou
caracterizam a atividade experimental problematizadora vai além, pois, apresenta
maneiras e métodos de ensinar.
O conceito de experimentação problematizadora, aqui discutido, almeja ir além da experimentação investigativa, na medida em que propõe a leitura, a escrita e a fala como aspectos indissolúveis da discussão dos experimentos (FRANCISCO JÚNIOR; FERREIRA; HARTWIG, 2011).
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Neste contexto, a atividade experimental problematizadora, propicia ao
aluno o exercício da criatividade, curiosidade, a não aceitação do conhecimento
transferido, e a rigosidade metódica (FRANCISCO JÚNIOR; FERREIRA;
HARTWIG, 2011).
Para se desancorar a atividade experimental problematizadora da sua
fundamentação teórica e ancorá-la na prática de ensino que se processa em sala
de aula, Delizoicov (2005), estruturou três momentos pedagógicos, a saber:
I - Problematização inicial – é o primeiro momento pedagógico onde o aluno é
instigado a expor suas idéias, a partir do seu conhecimento e também onde se
elabora questões sobre os fenômenos observados via experimento.
II - organização do conhecimento – é o segundo momento pedagógico onde
acontece a sistematização do conhecimento com objetivo de fornecer dados que
permitam a compreensão dos fenômenos observados via experimento, também é
o momento de confronto com as idéias dos estudantes.
III - aplicação do conhecimento - é o terceiro momento pedagógico, onde o
conhecimento sistematizado apreendido pelo aluno será aplicado em outra
situação, outro experimento, permitindo pelo professor analisar a sua habilidade,
seu conhecimento construído.
Neste contexto, a experimentação problematizadora pode contribuir para
o desenvolvimento da reflexão, argumentação, aquisição de conhecimento,
socialização e desenvolvimento mental dos educandos.
Para tanto, é necessário que o professor planeje as aulas experimentais,
visando à formação do cidadão reflexivo e crítico.
A aprendizagem dentro do termo significativo deve permitir ao aluno
utilizar-se de sua estrutura de linguagem (fala, leitura e escrita).
Neste sentido, a aprendizagem significativa permite ao educando
relacionar o conteúdo e as temáticas trabalhadas em sala de aula com o seu
cotidiano, além de proporcionar o diálogo entre aluno-aluno e professor-aluno.
A partir de atividades bem planejadas é possível levar o educando a
desenvolver a reflexão e o senso crítico, para que possa se posicionar frente às
situações de seu cotidiano
O objetivo deste trabalho foi desenvolver atividade experimental
problematizadora, visando a aprendizagem significativa das pilhas.
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2 METODOLOGIA
A população estudada foram estudantes do Ensino Médio do Colégio
Tiradentes do município de São José dos Pinhais. A amostra investigada foram
13 estudantes do 2º do Ensino Médio do período da manhã.
O período de realização da pesquisa foi de fevereiro a março de 2012.
O projeto foi desenvolvido em 7 etapas: 1ª aplicação do instrumento de
coleta de dados para traçar o perfil dos estudantes; 2ª explicação sobre o
conteúdo de pilhas; 3ª explicação sobre hipóteses; 4ª explicação sobre o
experimento; 5ª construção das pilhas; 6ª leitura do texto sobre pilhas; 7ª
construção dos mapas conceituais.
A atividade experimental foi escolhida por permitir uma série de situações
que coadunam com as teorias da atividade experimental problematizadora e
possibilitam o desenvolvimento de habilidades cognitivas e motoras.
A atividade experimental problematizadora é apoiada pelas Diretrizes
Curriculares da Educação Básica de Química do Estado do Paraná.
Para o desenvolvimento do experimento foram utilizados materiais
recicláveis. A visualização da aplicação dos conteúdos de Química abordados na
sala de aula com o cotidiano do estudante são importantes no processo de ensino
e aprendizagem em Química.
No desenvolvimento das atividades foram trabalhados os conceitos de
soluções, cátions, ânions, ionização, eletronegatividade, eletropositividade,
corrente elétrica, pólo negativo, pólo positivo, amperagem, voltagem (tensão),
isolante elétrico e cálculos de tensão.
A Química muitas vezes é ensinada de maneira memorística, um
verdadeiro ritual, com pouca ou nenhuma aplicabilidade na vida dos educandos.
O ideal é ensinar a Química por meio de metodologias criativas, bem
fundamentadas, contextualizadas e problematizadas, para que possam apoiar
aqueles professores com interesses em romper com o ensino memorístico e
contribuir para a aprendizagem significativa do estudante.
A aprendizagem dentro do termo significativo deve permitir ao aluno
utilizar-se de sua estrutura de linguagem com enfoque na fala, leitura e a escrita.
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Neste contexto, a aprendizagem significativa permite ao educando
relacionar o conteúdo e as temáticas trabalhadas em sala de aula com o seu
cotidiano, além de proporcionar o diálogo entre aluno-aluno e professor-aluno.
A partir de atividades bem planejadas é possível levar o educando a
desenvolver a reflexão e o senso crítico, para que possa se posicionar frente às
situações de seu cotidiano.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Perfil dos estudantes
Dos estudantes pesquisados 70% eram do sexo feminino e 30% do sexo
masculino. A maioria dos estudantes não trabalhava.
Somente 22% dos estudantes declararam que gostavam de estudar
Química.
Na questão que solicitava que os estudantes relatassem um fato da aula
de química, que eles mais gostaram todos os estudantes declararam, que foram
as aulas experimentais que o professor desenvolveu. Com a experimentação é
possível despertar o interesse dos alunos para aprender Química.
O desenvolvimento da atividade experimental precisa ser sistematizada e
rigorosa desde a sua gênese, despertando nos alunos um pensamento reflexivo,
crítico, fazendo os estudantes sujeitos da própria aprendizagem. A escrita é
fundamental neste processo (FRANCISCO JÚNIOR; FERREIRA; HARTWIG,
2008).
De acordo com as Diretrizes Curriculares da Educação Básica de
Química (PARANÁ, 2006, p. 20)
[...] é necessário perceber que o experimento faz parte do contexto de sala de aula e que não se deve separar a teoria da prática. Isso porque faz parte do processo pedagógico que os alunos se relacionem com os fenômenos sobre os quais se referem os conceitos a serem formados e significados.
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As atividades experimentais podem despertar o espírito investigativo e
desenvolver o senso crítico dos estudantes.
A experimentação trabalhada a partir de situações problemas leva o
aprendiz à compreensão dos conteúdos abordados em sala de aula. A
participação efetiva do aprendiz e o incentivo do professor nas atividades
possibilitam a inserção na educação científica (MELLO; BARBOZA, 2009).
Quando questionados sobre como era a relação professor-aluno 85% dos
estudantes pesquisados consideraram a relação boa e 15% muito boa. Alguns
exemplos das respostas dos estudantes podem ser observadas a seguir:
Estudante 1
“Uma relação boa. Participamos das aulas”.
Estudante 3
“Boa, explica bem e bom conhecimento aos alunos.
Estudante 4.
“Boa o professor conversa e explica bem a matéria”.
Estudante 5
“Uma relação boa, de muita comunicação entre professor e aluno”.
Estudante 6
“Muito boa, o professor explica bastante e têm boa dinâmica com alunos”.
Estudante 9
“Super tranqüila o professor explica bem”.
Estudante 13
“Muito amigo sempre que você precisa ele está na sua mesa”.
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De acordo com os relatos pode-se observar que o professor tem um bom
relacionamento com os alunos e que explica bem os conhecimentos de Química.
Na questão que perguntava as ocasiões onde o estudante percebeu a
necessidade de saber química todos os estudantes informaram que já procuram
relacionar os conhecimentos de química com o seu cotidiano.
Alguns exemplos das respostas dos alunos:
Estudante 4
“Em casa mesmo, pra limpar, lavar roupa, fazer comida etc.”
Estudante 5
“Nas horas de responder as questões de prova (ENEM). Na hora de comprar
algum produto”.
Estudante 6
“Na hora de estudar e fazer experiências químicas para o trabalho solicitado pelo
professor”.
Estudante 7
“Sempre que compro algum produto de limpeza para saber o que estou
comprando”.
Estudante 8
“Para minha profissão seria muito bom estar estudando química”.
Estudante 9
“Quando percebi que a química faz parte da nossa vida”.
Estudante 10
“Quando vi que era importante para a vida”.
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Estudante 11
“Na hora de resolver a prova de química”.
Estudante 12
“Comprar um bom shampoo, detergentes bons desinfetantes, gás de cozinha”.
Estudante13.
“Pra mim sabe um pouco mais e ter conhecimento”.
A alfabetização científica também possui uma dimensão na promoção da
inclusão social, pois não basta compreender a Ciência, é necessário que ela se
torne “facilitadora do estar fazendo parte do mundo” (CHASSOT, 2003, p. 93).
Neste contexto, é importante que o estudante relacione os conteúdos
trabalhados em sala de aula com o seu cotidiano. A abordagem dos conteúdos
por meio de temas sociais pode auxiliar o educando a compreender o mundo em
que vive.
Conforme declarações dos estudantes verificou-se a necessidade de
relacionar a Química com o cotidiano. Dois alunos relataram a necessidade de
saber Química para a resolução de provas e do Enem. Para estes alunos a
Química é vista como um ensino memorístico.
Desenvolvimento das atividades de construção das pilhas
Os estudantes foram organizados em três grupos e instigados a
construírem três pilhas denominadas A, C e D, num total de nove pilhas, com os
materiais descritos nos Quadros 1, 2 e 3.
Várias pilhas foram construídas utilizando-se de placas de metal de cobre,
zinco e chumbo com tamanhos previamente determinados. As soluções
preparadas foram de sulfato de cobre e sulfato de zinco.
Para construção foram utilizados frascos plásticos de maionese.
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Na Figuras 1 podem ser observados os estudantes construindo as pilhas
e na Figura 2 o recipiente e as placas de cobre e zinco para construção das
pilhas.
FIGURA 1- ESTUDANTES CONSTUÍNDO AS PILHAS COM ORIENTAÇÃO DO PROFESSOR
FIGURA 2 - PLACAS DE COBRE E ZINCO E RECIPIENTE PARA MONTAGEM DA PILHA
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Após a construção das pilhas foi explicada a funcionalidade e como seria
realizada a verificação da mesma. O multímetro e o relógio de parede foram
usados para verificar a funcionalidade da pilha Figuras 3, 4 e 5.
FIGURA 3 - TESDE DE FUNCIONALIDADE DA PILHA COM MULTÍMETRO
FIGURA 4 – PILHAS LIGADAS EM SÉRIE
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FIGURA 5 – TESTE DO FUNCIONAMENTO DO RELÓGIO
Para a construção das pilhas os alunos receberam uma ficha de
observação do experimento, onde continha os materiais e o procedimento
(Quadro1).
QUADRO 1 - FICHA DE OBSERVAÇÃO EXPERIMENTAL DA PILHA A
PILHA A
Ficha de Observação do Experimento
Material
- Placa de zinco;
- Placa de cobre;
- Solução de sulfato de cobre;
- Frasco vazio de maionese com tampa plástica;
- Relógio à pilha de parede;
- Multímetro digital;
- Dois parafusos com porcas;
- Fios com garras “jacaré”.
Procedimento
1) Construa uma pilha com uma lâmina de cobre e zinco.
2) Meça a voltagem e faça o registre no corpo da pilha.
3) Ligue o relógio na pilha construída.
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Para o desenvolvimento da atividade foi apresentado aos estudantes à
situação problema: “Como as pilhas produzem a corrente elétrica?”, permitindo
com esse questionamento ouvir os estudantes e também estimular a elaboração
das hipóteses de todos os estudantes envolvidos. Deve-se lembrar de que a
atividade experimental problematizadora como uma de suas características a
rigorosidade metódica. Após essa situação inicial, os estudantes registraram as
suas hipóteses (problematização inicial), para nos momentos propícios confrontá-
las com a produção da cultura científica e com os conhecimentos por eles
construídos após o término da atividade experimental.
Os conhecimentos prévios dos estudantes foram levantados por meio de
um questionário com 7 questões, com intuito de saber o nível de conhecimento
dos mesmos, mas também para que os estudantes percebessem qual era o seu
nível de conhecimento.
Respostas dos alunos
1) Você sabe o que significa eletropositividade? Justifique sua resposta.
Na questão 1 dos 13 estudantes pesquisados 7 responderão que não
sabiam o que significava eletropositividade, 3 responderam que eram elétrons
positivos, 1 respondeu energia elétrica positiva e 2 não responderam a questão.
Pode-se observar o registro dos estudantes 6, 7 e 10.
Estudante 6
“É a energia elétrica positiva”. “Por causa da palavra eletro, e positividade.”
Com este registro foi possível verificar que o estudante não sabe o
conceito de eletropositividade e relaciona o conceito com a palavra. A partir desta
descrição constatou-se que o estudante não sabe o conceito de energia elétrica.
Estudante 7
“São os elétrons positivos da pilha”.
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Na fala do estudante 7 percebe-se, que o mesmo não tem conhecimento
da carga elétrica do elétron e nem do conceito de eletropositividade.
Estudante 10
“É um elétron positivo. Foi o que eu deduzi da pilha.”
O estudante 10 também relaciona a carga do elétron erroneamente,
provavelmente relacionando o elétron com o pólo positivo da pilha.
2) Você sabe o que significa ionização? Justifique sua resposta.
Dos alunos pesquisados 7 responderam que eram íons positivos e
negativos. Os alunos relacionaram a palavra íons positivos e negativos com a
palavra ionização. Constatou-se que os estudantes não tinham conhecimento de
energia de ionização.
Outros dois estudantes responderam que eram íons, 2 responderam que
não sabiam e 2 não responderam a questão.
3) Como ocorre a formação da corrente elétrica registrada pelo multímetro?
Dos estudantes pesquisados 2 não responderam a questão.
Nesta questão um estudante informou que não sabia e o outro não
respondeu a questão. Os demais apresentaram respostas erradas.
Como exemplo podemos analisar a fala dos estudantes 1, 5 e 6
Estudante 1
“Ele capta a energia causada pelo cobre e zinco na água”.
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Este estudante explicou a função do multímetro, mas não a formação da
corrente elétrica. O aparelho registra a voltagem produzida pela pilha.
Estudante 5
“Através de moléculas do elemento”.
Constatou-se que os estudantes não sabem os conceitos de elemento
químico, de moléculas e nem como ocorre à formação da corrente elétrica.
Estudante 6
“Com a descarga de energia do material analisado, como pilhas”.
Este estudante foi o que mais se aproximou do conceito da energia
elétrica. Estudantes 7 e 9
“Através do multi teste”.
Conforme os relatos dos estudantes verificou-se, que os mesmos pensam
que é o multímetro que gera a energia elétrica.
4) Você sabe o que significa ddp?
Dos estudantes pesquisados 6 informaram que não sabiam o conceito de
ddp, 3 não responderam a questão e 4 responderam errada a questão.
Como exemplo podem ser observadas as respostas dos estudantes abaixo
relacionados.
Estudante 4
“Descarga da pilha”.
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Estudante 6
“Descarga da pilha”.
Estudante 13
“Descarga de prótons”.
Estudante 11
“Duração da pilha”.
Nas respostas dos estudantes 4 e 6 afirmaram erroneamente que era a
descarga da pilha, o estudante 13 que era descarga de prótons e o estudante 11
duração da pilha.
A diferença de potencial (ddp) da pilha é a diferenção entre o Eº do
oxidante (cátodo) e o Eº redutor (anodo).
5) Como pode ser determinada matematicamente a tensão da pilha?
Dos respondentes, 4 informaram que não sabiam e 5 simplesmente não
responderam a questão. Quatro outros estudantes informaram que seria por meio
de cálculos.
Estudante 5
“Através de cálculos”. Estudante 6
“Calculando o nível de carga liberada”.
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Estudantes 10 e 11 “Com uma fórmula”.
Nenhum dos estudantes explicou o potencial de eletrodo e a fórmula para
determinar a tensão da pilha.
De acordo com a descrições do estudante 6 constatou-se que o mesmo
pode ter uma noção sobre agente oxidante e redutor da pilha.
6) Você sabe o que significa pilhas ligadas em série?
Dos estudantes pesquisados 4 não responderam a questão. Estudante 4
“Aumenta a voltagem”
Com esta descrição verificou-se que o estudante tem conhecimento do uso
das pilhas.
Estudante 5
“+/- aumenta a voltagem”. “Porque soma as voltagens e dobra a força”.
A fala deste estudante já revelou que a ligação do pólo positivo com o
pólo negativo aumenta a voltagem e também que a soma das voltagens de cada
pilha dobra a força, ou seja, aumenta a energia.
Estudante 6
“O aumento de sua carga ligando um + com –. “
Este estudante também demonstra que tem conhecimento que é preciso
ligar o pólo positivo de uma pilha ao pólo negativo de outra pilha.
Estudante 7
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“Pilhas ligadas juntas ex: controle remoto”.
Nesta questão o estudante releva que sabe que as pilhas são ligadas
juntas e que este tipo de ligação está presente no controle remoto. O aluno revela
que relaciona o conteúdo de sala de aula com o seu cotidiano.
Estudantes 8 e 11
“Pilhas ligadas juntamente”.
Na fala dos estudantes verificou-se que o estudante não tem claro como
devem ser ligadas as pilhas em série.
Estudante 13
“Negativo com negativo aumenta o valor desta”.
O estudante 13 também apresenta conhecimento errado do tipo de
ligação que deve ocorrer na ligação das pilhas em série, porém revela que há um
aumento do valor da carga a pilha.
7) Você sabe o que significa pilhas ligadas em pararelo?
Quatro estudantes não responderam a questão e dois informaram que
não sabiam.
Estudante 7
“Ligada uma separada da outra”. Após a experimentação da pilha A foi aplicado um questionário com 7
questões.
1) Quando duas pilhas são ligadas em série o que acontece com a voltagem?
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Dos estudantes participantes 3 não responderam a questão e 10
informaram que a voltagem dobra. Após o desenvolvimento do experimento a
maioria dos estudantes compreendeu que a voltagem da pilha aumenta quando
as pilhas são ligadas em série.
2) Quando duas pilhas são ligadas em paralelo o que acontece com a voltagem?
Três estudantes não responderam a questão e os demais responderam
que contínua a voltagem de uma pilha só.
3) Por que uma pilha de cobre e zinco não aciona um relógio elétrico de parede?
Dos estudantes participantes 5 não responderam.a questão.
Com a descrição do estudante 1 é possível inferir que o mesmo
compreendeu que a voltagem da pilha não faz o relógio funcionar.
Estudante 1
“A voltagem da pilha é fraca”.
Os demais alunos responderam que a voltagem do relógio é maior do que
a voltagem da pilha produzida.
4) Por que são necessárias duas pilhas de cobre e zinco ligadas em série para
acionar um relógio elétrico de parede?
Quatro estudantes não responderam a questão e 9 responderam para
conseguir a voltagem necessária para acionar o relógio elétrico de parede. Com a
experimentação os alunos compreenderam como o relógio funciona.
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5) Você sabe explicar os pólos negativo e positivo da pilha?
Dos estudantes investigados 5 não responderam e 4 afirmaram que não
sabiam.
Estudante 5
“Cada um tem sua substância química”.
O estudante revelou que compreendeu que cada pólo é formado por uma
substância química.
Estudante 10
“Do pólo negativo sai prótons e do pólo negativo sai elétrons”.
O pólo negativo da pilha é a placa de zinco que tem tendência de perder
elétrons e liberada elétrons pelo circuito externo. O pólo positivo é a chapa de
cobre que recebe elétrons.
Estudante 12
“Gerada a partir de uma certa quantidade de cobre e zinco na mesma reação”.
Neste relato verificou-se que o estudante entendeu que os pólos positivo
e negativo da pilha estão relacionados com os eletrodos de cobre e zinco.
Estudante 13
“Eu acho que a composição de zinco e cobre se desmanchando”.
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Já neste outro relato o estudante não tem claro como ocorre as reações
químicas da pilha, pois somente o zinco perde elétrons e ocorre a oxidação da
placa de zinco.
6) Você sabe explicar o porquê das pilhas construídas com metais diferentes
geram voltagens diferentes?
Nesta questão constatou-se que 4 estudantes não responderam a
mesma.
Estudante 1
“Cada metal tem propriedades químicas diferentes e cada um libera energia
diferente”.
Estudante 5
“Cada metal tem propriedades químicas diferentes”.
Estudante 6
“Cada metal tem propriedades químicas diferentes e capacidade elétrica
diferente”.
Estudante 8
“Cada uma tem uma voltagem”.
Estudante 9
“Cada material gera uma partícula diferente”.
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Estudante 10
“Cada metal reage diferente gerando mais ou menos energia”.
Estudante 11
“Porque cada tipo de metal solta um número diferente de átomos”.
Este estudante demonstrou que não tem conhecimento de como ocorre o
funcionamento das pilhas e a geração de voltagem.
Estudante 12
“Cada componente químico tem partículas e voltagens diferentes”.
Estudante 13
“Cada um tem sua substância química”.
Os estudantes 1, 5, 6, 8, 9, 10, 12 e 13 afirmaram que cada metal tem
propriedades químicas diferentes e liberam energias diferentes.
Para o desenvolvimento da pilha C foi entregue a ficha de observação
que se encontra no Quadro 2.
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QUADRO 2 - FICHA DE OBSERVAÇÃO EXPERIMENTAL DA PILHA C
PILHA C
Ficha de observação do experimento
Objetivo geral
Levar o aluno a compreender o funcionamento da pilha.
Material
- Placa de zinco;
- Placa de chumbo;
- Solução de sulfato zinco
- Frasco vazio de maionese com tampa plástica;
- Relógio à pilha de parede;
- Multímetro digital;
- Dois parafusos e porcas;
- Fios com garras “jacaré”
Procedimento
1) Construa uma pilha com placa de zinco e chumbo.
2) Meça a voltagem registrando no corpo da pilha.
3) Ligue o relógio na pilha construída.
Para verificar os conhecimentos dos estudantes foram aplicadas duas
questões.
1) Qual foi a voltagem registrada no multímetro da pilha de zinco e chumbo?
Dos respondentes 2 informaram que registraram 0,71 não indicaram a
unidade, 4 responderam 1,01, 3 responderam 0,51, 1 respondeu 1,05 e 3 não
responderam a questão.
2) Por que a voltagem registrada no multímetro é diferente da pilha de zinco e
cobre?
Dos estudantes pesquisador 3 não responderam a questão e 5
responderam a questão errada.
Os estudantes 5, 8, 9, 10, 11 e 12 se aproximaram da resposta correta. As
respostas destes estudantes podem ser observadas abaixo.
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Estudante 5
“A voltagem é menor”.
Estudantes 8 e 9
“Por que ela produz menos energia”.
Estudante 10
“Porque o chumbo solta uma energia diferente”.
Estudante 11
“Por causa da energia do cobre é menor que a do chumbo”.
Estudante 12
“A capacidade de energia do cobre e zinco é maior”.
Conforme descrição é possível verificar que os estudantes,
compreenderam que a pilha de zinco e cobre tem uma voltagem maior que a pilha
de zinco e chumbo.
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No Quadro 3 pode ser observada da ficha de observação da pilha D.
QUADRO 3 - FICHA DE OBSERVAÇÃO EXPERIMENTAL DA PILHA D
PILHA D
Objetivo geral
Levar o aluno a compreender o funcionamento da pilha.
Material
- Placa de zinco pequena;
- Placa de cobre pequena;
- Solução de sulfato de cobre;
- Frasco vazio e pequeno de maionese com tampa plástica;
- Relógio à pilha de parede;
- Multímetro digital;
- Dois parafusos e porcas;
- Fios com garras “jacaré”.
Procedimento
1) Construa uma pilha com uma lâmina de zinco e cobre.
2) Meça a voltagem registrando no corpo da pilha.
3) Ligue o relógio na pilha construída.
Com o objetivo de verificar os conhecimentos dos estudantes foram
aplicadas duas questões.
Estudante 1
1) Por que a voltagem registrada no multímetro para pilha D é igual ao da pilha
grande A?
Dois estudantes afirmaram que são do mesmo material e 4 não responderam
a questão.
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Estudante 6 “São mesmos elementos químicos que compõe a pilha grande a pilha pequena”. Estudantes 8 e 13 “Dependendo dos materiais usados, pois não importa o tamanho”. Estudante 10 “Não é o tamanho da pilha que define a voltagem, mas os materiais que definem ela”. Estudante 11 “O metal usado é o mesmo”. De acordo com os relatos os estudantes constatou-se que pilhas com a
mesma composição química independente de seu tamanho geram a mesma
voltagem.
2) É correto afirmar que pilhas grandes têm voltagem maior que as menores?
Justifique
Dos 8 estudantes responderam não e 5 também justificaram a resposta
informando que não depende do tamanho das pilhas, mas dos materiais que elas
são feitas, conforme podem ser observados os relatos dos estudantes.
Estudantes 11, 10 e 12
“Porque a voltagem é definida pelos metais”.
O terceiro momento pedagógico de Delizoicov e a aplicação do
conhecimento e foi utilizado uma nova atividade experimental, para a verificação
do conhecimento produzido pelos alunos: foi-lhes apresentado uma pilha
desmontada de Leclanché e um novo questionário foi respondido por eles.
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Para verificar os conhecimentos dos estudantes foi aplicado um
questionário com 10 questões.
1) Qual é a voltagem da pilha?
Quatro estudantes não responderam a questão e 9 responderam que a
voltagem foi de 1,5 volts.
2) Você conseguiu identificar o cátodo da pilha?
Quatro não responderam esta questão.
Estudante 1
“Sim”. “O cátodo da pilha é o lado positivo, no lado da pilha de Leclanché é a
ponta do grafite”.
Estudante 5
“É a ponta positiva”. “O grafite a pontinha do grafite”.
Estudante 6
“Na pilha estudada o cátodo é o pólo positivo ponta do grafite”.
Estudantes 7 e 13
“Grafite”.
Estudantes 8 e 9 11
“Ponta do grafite”.
Os alunos entenderam que o cátodo (pólo positivo) é o grafite.
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3 ) Como é representado o cátodo na pilha?
Nesta questão 6 responderam a ponta da pilha e 5 não responderam a
questão.
Estudante 7
“A ponta a pilha Lado +”
Estudante 13
“Grafite”.
Nesta questão, somente um aluno informou que era o lado com o sinal
positivo..
4 ) Você conseguiu identificar o ânodo da pilha?
Estudantes 1, 5, 6
“O anodo da pilha é o negativo, zinco”.
Estudantes 7, 8, 9, 11,12,13
“Zinco”.
Nesta questão a maioria dos estudantes identificaram que o zinco é o
pólo negativo da pilha.
5 ) Como é representado o ânodo na pilha?
Estudantes 8, 13
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“Zinco.”
Estudante 9
“Pólo negativo.”
O ânodo da pilha é representado pelo sinal negativo.
6 ) Você consegue explicar o sentido da corrente elétrica dessa pilha?
Estudante 1
“Sim”. “A corrente elétrica e produzida pelo zinco que chega no grafite, e com isso
produz energia”.
“Os elétrons negativos saem do zinco e chegam no grafite com elétrons positivos”
Estudante 5
“A corrente funciona quando o zinco libera os elétrons que passa por um aparelho
e chega até o grafite”.
Estudante 8
“A corrente sai do zinco passa pelo seu radio e volta para dentro do grafite até
acabar a energia”.
Estudante 9
“A corrente sai do zinco (anodo) passa para o aparelho e chega ao grafite”.
Estudante 11
“O zinco perde os elétrons que o grafite pega-a isso passando por dentro de um
aparelho elétrico o faz funcionar”.
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Estudante 13
“A corrente elétrica vem pelo zinco que passa pelo rádio e chega no grafite. A
corrente elétrica acaba quando os dois acabam sendo balanceados”.
7 ) Você consegue calcular o valor da voltagem sugerido pela pilha?
Três estudantes declararam que não conseguem calcular a voltagem da
pilha e declarou 1 não consegue, mas se pesquisar afirmou que conseguira fazer
o cálculo.
Com esta questão observou-se que é necessário trabalhar novamente as
semi-reações das pilhas e o cálculo da diferença de potencial.
8 ) Explique o sentido do fluxo de elétrons da pilha.
Estudante 1
“Os elétrons são do zinco(+) e chegam no grafite (+).”
Estudantes 5, 8, 12
“O elétron sai do zinco e vai para o grafite”.
Estudante 6
“O elétron sai dói zinco anodo e chega ao grafite catodo”.
Estudante 13
“Sai do zinco – e vai para o grafite que é +”.
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9 ) A embalagem da pilha traz alguma recomendação em relação ao descarte?
Estudante 1
“Não pode ser jogado no meio ambiente por conter propriedades químicas”.
Estudante 5
“Não pode ser jogado no lixo comum”.
Estudante 6
“Não pode ser jogado no meio ambiente por ser material tóxico”.
Estudante 8
“Tem produto químico que pode prejudicar o meio ambiente”.
Estudante 12
“Não jogar em ambientes comuns”.
Estudante 13
“Não pode ser jogado no meio ambiente porque tem substâncias químicas”.
Os respondentes afirmaram que as pilhas não podem ser jogadas no meio
ambiente por conterem substâncias químicas.
10 ) Por que as pilhas não devem ser desmontadas?
“Possuem substâncias prejudiciais a saúde”.
31
Estudantes 5, 6
“Possuem produtos químicos e pode causar câncer”.
Estudantes 8 e 13
“Possuem produtos químicos.”
Cinco estudantes informaram que as pilhas não podem ser desmontadas,
pois pode trazer riscos à saúde humana.
Para articular a teoria e a prática e contextualizar o conteúdo de pilhas o
professor realizou a atividade de leitura. Após a leitura o professor realizou
algumas explicações sobre o texto e discutiu as dúvidas dos estudantes.
De acordo com as Diretrizes Curriculares da Educação Básica de
Química são recomendados textos científicos para o ensino da Química. Para
tanto, é preciso selecioná-lo considerando alguns critérios, tais como: linguagem,
conteúdo, o aluno a quem se destina o texto e, principalmente, o que pretende o
professor atingir ao propor a atividade de leitura (PARANÁ, 2008, p. 68).
O texto não deve ser visto como se todo o conteúdo estivesse nele
presente, mas sim, como instrumento de mediação na sala de aula, entre aluno-
aluno, aluno-conteúdo e aluno-professor, para que se vislumbrem novas questões
e discussões (PARANÁ, 2008, p. 68).
A leitura em Química pode contribuir para contextualizar os conteúdos,
despertar o interesse dos estudantes e melhorar a expressão oral e escrita.
Segundo os Parâmetros Curriculares Nacionais de Química do Ensino
Médio (BRASIL, 1999, p. 39) as competências e habilidades de representação e
comunicação são:
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 e identificar fontes de informação e formas de obter informações relevantes para o conhecimento da Química (livro, computador, jornais, manuais etc).
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Neste contexto, é importante que o professor trabalhe a leitura nas aulas
de Química, visando alfabetizar cientificamente o estudante.
A atividade de leitura foi desenvolvida com base no texto que encontra-se
no Quadro 4.
QUADRO 4 – TEXTO SOBRE PILHAS
PILHAS
As pilhas são dispositivos que convertem a energia química em elétrica e são confeccionadas com
diferentes modelos e materiais, com o objetivo de maior durabilidade e tensão, para as mais variadas
utilidades.
As pilhas mais comuns e que podem ser facilmente compradas, são chamadas pilhas comerciais:
Pilha de Leclanché - é uma pilha bastante comum e por causa dos materiais nela empregadas são
chamadas de secas e usadas em lanternas, rádios etc. A pilha é constituída como um copo de zinco
preenchido com uma pasta de dióxido de manganês, cloreto de amônio e carvão em pó e mergulhado no
centro dessa pasta, um cilindro de grafite.
Outra pilha comum pode ser encontrada no comércio, as chamadas “alcalinas”, que é também
uma pilha seca, igualmente a de Leclanché, todavia, possui dois diferenciais - o cloreto de amônio é
substituído por uma substância química fortemente alcalina, o hidróxido de potássio e também tem maior
durabilidade.
Nas últimas décadas tornou-se comum o comércio de pilhas pequenas, as chamadas pilhas de
mercúrio, utilizadas em relógio de pulso e em outros aparelhos que exigem para o funcionamento pilhas
pequenas, geralmente em forma de botão. Essa pilha é confeccionada com uma pasta úmida de hidróxido de
potássio e óxido de mercúrio que fica contida dentro de um pequeno copo de zinco, e também se diferencia
das outras por manter a mesma voltagem ao ser utilizada.
Outra consideração importante sobre as pilhas é que as mesmas não podem ser recarregadas
com o risco de explosão, porque não são baterias. Do ponto de vista ecológico as pilhas e baterias, após o
descarte, causam danos à natureza, pelo fato de serem confeccionadas com materiais nocivos, como:
produtos químicos e metais pesados.
Muito se tem discutido sobre a problemática da poluição causada pelas pilhas e baterias. As
legislações específicas sobre esta temática são debatidas pelos órgãos competentes. O Conselho Nacional
do Meio ambiente (Conama), através das suas atribuições e pelo Decreto N. 99.274, de 06 de junho de 1990
disciplina o descarte de pilhas e baterias que contenham em suas composições chumbo, cádmio, e mercúrio,
obviamente contaminantes do ambiente, e que por isso precisam de destinação após seu esgotamento
energético. Deverão ser entregues pelos usuários aos estabelecimentos que as comercializam ou à rede de
assistência técnica autorizada pelas respectivas indústrias, para repasse ao fabricante ou importadores, para
futuramente à reciclagem ou tratamento adequado.
Com base na leitura foi solicitado aos estudantes que elaborassem um
mapa conceitual.
Segundo (FRANCISCO JÚNIOR, 2010, p. 223) a produção escrita
concretiza-se na busca pela compreensão do texto e dos temas a ele associados.
33
Na Figura 6 está apresentado o mapa conceitual elaborado pelo
estudante 13.
FIGURA 6 - MAPA CONCEITUAL
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De acordo com o mapa conceitual do estudante 13 é possível verificar
que o mesmo iniciou a elaboração do mapa, pelo conceito mais inclusivo pilhas.
A construção do mapa conceitual na maneira proposta por Novak e
Gowin2 (1999) citado por Moreira (2010) considera uma estruturação hierárquica
dos conceitos que serão apresentados tanto através de uma diferenciação
progressiva quanto de uma reconciliação integrativa.
Pode-se verificar que o estudante fez uma reconciliação integrativa na
pilha de Leclanché com as pilhas alcalinas e que o mapa tem uma hierarquização
dos conceitos.
CONSIDERAÇÕES FINAIS Os resultados obtidos demonstram a importância da metodologia da
atividade experimental problematizadora para relacionar à teoria a prática no
ensino da Química. Para tanto, o educador precisa de disposição e
comprometimento com o trabalho de educar.
A atividade experimental permite o envolvimento do educando na
construção de conceitos, desperta a curiosidade, o desenvolvimento do senso
crítico e habilidade e competências para a experimentação em Química.
Percebeu-se que o educando precisa desenvolver o hábito da leitura e
escrita de acordo com a norma culta da Língua Portuguesa, pois nas respostas
dos estudantes nos questionários pré e pós-experimentação foram identificados
erros de português.
O educador que se dispõe a relacionar à teoria com prática dentro dessa
metodologia deve trabalhar com até 15 estudantes, para que possa mediar à
construção dos conceitos e atender a todos adequadamente durante o
desenvolvimento da atividade.
O mapa conceitual pode ser utilizado como uma estratégia de ensino e
aprendizagem para verificar a compreensão dos conceitos químicos e as
possíveis relações entre os mesmos.
A leitura, a escrita e a oralidade são fundamentais no ensino da Química
para formar o cidadão com leitura do mundo em que vive.
2 NOVAK, J. D. GOWIN, D. B. Aprender a aprender. Lisboa: Plátano Edições Técnicas. Tradução de: Learnig how to learn (1984) Ithaca, N. Y.: Cornell University Press.
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REFERÊNCIAS
BARBOZA; L. M. V.; MELLO, C. C. de. Investigando a experimentação de química no ensino médio. Disponível em: < http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/969-4.pdf> . Acesso em: CHASSOT, A. Alfabetização científica: uma possibilidade para a inclusão social. Revista Brasileira de Educação, n. 22, p. 89-100, 2003. FRANCISCO JÚNIOR, W. E.; FERREIRA, L. H.; HARTWIG, D. R. Experimentação problematizadora: fundamentos teóricos e práticos para a aplicação em salas de aula de ciências. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc30/07-PEQ-4708.pdf>. Acesso em: 05/05/2011. FRANCISCO JÚNIOR, W. E. Estratégias de leitura e educação em Química. Que relações? Revista Química Nova na Escola, São Paulo. v. 32, n.4 , nov. 2010. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc32_4/03-EA5809.pdf>. Acesso em: MOREIRA, M. A. Mapas conceituais e aprendizagem significativa. São Paulo: Centauro, 2010. NOVAK, J. D. Uma Teoria de Educação. São Paulo: Pioneira, 1981. PARANÁ. SECRETARIA DE ESTADO DE EDUCAÇÃO/Diretrizes Curriculares da Educação Básica para o ensino da Química.Curitiba: SEED/PR, 2008.