ensino integral ciências

MATERIAL DE APOIO AO PROGRAMA ENSINO INTEGRAL

DO ESTADO DE SÃO PAULO

CIÊNCIAS FÍSICAS E BIOLÓGICAS

ATIVIDADES EXPERIMENTAIS E INVESTIGATIVAS

ENSINO FUNDAMENTAL – ANOS FINAISCADERNO DO PROFESSOR

governo do estado de são paulo

secretaria da educação

Primeira edição

2014

São Paulo

CIÊNCIAS.indd 1 27/10/14 14:19

Governo do Estado de São Paulo

Governador

Geraldo Alckmin

Vice-Governador

Guilherme Afif Domingos

Secretário da Educação

Herman Jacobus Cornelis Voorwald

Secretária-Adjunta

Cleide Bauab Eid Bochixio

Chefe de Gabinete

Fernando Padula Novaes

Subsecretária de Articulação Regional

Raquel Volpato Serbi Serbino

Coordenadora da Escola de Formação e Aperfeiçoamento dos Professores – EFAP

Silvia Andrade da Cunha Galletta

Coordenadora de Gestão da Educação Básica

Maria Elizabete da Costa

Coordenadora de Gestão de Recursos Humanos


Coordenadora de Informação, Monitoramento e Avaliação Educacional

Ione Cristina Ribeiro de Assunção

Coordenadora de Infraestrutura e Serviços Escolares

Dione Whitehurst Di Pietro

Coordenadora de Orçamento e Finanças

Claudia Chiaroni Afuso

Presidente da Fundação para o Desenvolvimento da Educação – FDE

Barjas Negri

Em dezembro de 2011, a Secretaria da Educação do Estado de São Paulo instituiu o Programa Educação Compromisso de São Paulo, que tem como um de seus pilares expandir e aperfeiçoar a política de Educação Integral, como estratégia para a melhoria da qualidade do ensino e, portanto, para o avanço na aprendiza-gem dos alunos.

Nesse contexto, foi criado, em 2012, o Programa Ensino Integral, com o objetivo de assegurar a formação de jovens autônomos, solidários e competentes por meio de um novo modelo de escola. Este novo modelo, entre outras características, possui jornada integral de alunos, currículo integrado, matriz curricular diver-sificada, Regime de Dedicação Plena e Integral dos educadores e infraestrutura que atenda às necessidades pedagógicas do Programa Ensino Integral. Essa estrutura visa proporcionar aos alunos as condições neces-sárias para que planejem e desenvolvam o seu Projeto de Vida e se tornem protagonistas de sua formação. O Programa, inicialmente direcionado a escolas de Ensino Médio, teve sua primeira expansão em 2013, quando passou a atender também os anos finais do Ensino Fundamental. O Programa deverá continuar sua expansão nos segmentos que já atende e ampliar sua atuação na Educação Básica, compreendendo também escolas dos anos iniciais do Ensino Fundamental.

Esta série de cadernos contempla um conjunto de publicações que se destina à formação continuada dos profissionais que atuam no Programa Ensino Integral e também ao apoio dos adolescentes e jovens em busca de uma aprendizagem bem-sucedida. Os cadernos ora apresentados têm um duplo objetivo: por um lado, oferecer subsídios para otimizar o uso dos laboratórios, com base nas diretrizes que fundamentam este Programa; por outro, destacar estratégias metodológicas que, em todos os componentes curriculares, concorrem para que os estudantes possam ampliar suas competências na área de investigação e compre-ensão – para observar, descrever, analisar criticamente os diferentes fenômenos de cada área, levantar hipóteses que os expliquem e propor iniciativas para mudar a realidade observada. A série é composta pelas seguintes publicações:

• Biologia: atividades experimentais e investigativas

• Ciências Físicas e Biológicas: atividades experimentais e investigativas

• Física: atividades experimentais e investigativas

• Manejo e gestão de laboratório: guia de laboratório e de descarte

• Matemática – Ensino Fundamental – Anos Finais: atividades experimentais e investigativas

• Matemática – Ensino Médio: atividades experimentais e investigativas

• Química: atividades experimentais e investigativas

• Pré-iniciação Científica: desenvolvimento de projeto de pesquisa

• Robótica – Ensino Fundamental – Anos Finais

• Robótica – Ensino Médio

Pretende-se, dessa maneira, contribuir para que as escolas desenvolvam atividades experimentais e investigativas nos laboratórios, nos segmentos a seguir:

• Ensino Fundamental: nas aulas de Ciências Físicas e Biológicas e de Matemática; nas aulas de Práti-cas Experimentais; e nas aulas de disciplinas eletivas, dependendo da especificidade dos temas e conteúdos selecionados.

• Ensino Médio: nas aulas de Biologia, Física e Química, da 1a a 3a séries; nas aulas de Prática de Ciên-cias, na 1a e 2a séries; nas aulas de disciplinas eletivas, da 1a a 3a série, dependendo da especificidade dos temas e conteúdos selecionados; e em atividades para o desenvolvimento de Projetos de Pré-iniciação Cien-tífica dos alunos.

Bom trabalho!

Equipe do Programa Ensino Integral

Prezado(a) professor(a),


Governo do Estado de São Paulo

Governador

Geraldo Alckmin

Vice-Governador

Guilherme Afif Domingos

Secretário da Educação

Herman Jacobus Cornelis Voorwald

Secretária-Adjunta


Chefe de Gabinete

Fernando Padula Novaes

Subsecretária de Articulação Regional

Raquel Volpato Serbi Serbino

Coordenadora da Escola de Formação e Aperfeiçoamento dos Professores – EFAP

Silvia Andrade da Cunha Galletta

Coordenadora de Gestão da Educação Básica

Maria Elizabete da Costa

Coordenadora de Gestão de Recursos Humanos


Coordenadora de Informação, Monitoramento e Avaliação Educacional

Ione Cristina Ribeiro de Assunção

Coordenadora de Infraestrutura e Serviços Escolares

Dione Whitehurst Di Pietro

Coordenadora de Orçamento e Finanças

Claudia Chiaroni Afuso

Presidente da Fundação para o Desenvolvimento da Educação – FDE

Barjas Negri

Em dezembro de 2011, a Secretaria da Educação do Estado de São Paulo instituiu o Programa Educação Compromisso de São Paulo, que tem como um de seus pilares expandir e aperfeiçoar a política de Educação Integral, como estratégia para a melhoria da qualidade do ensino e, portanto, para o avanço na aprendiza-gem dos alunos.

Nesse contexto, foi criado, em 2012, o Programa Ensino Integral, com o objetivo de assegurar a formação de jovens autônomos, solidários e competentes por meio de um novo modelo de escola. Este novo modelo, entre outras características, possui jornada integral de alunos, currículo integrado, matriz curricular diver-sificada, Regime de Dedicação Plena e Integral dos educadores e infraestrutura que atenda às necessidades pedagógicas do Programa Ensino Integral. Essa estrutura visa proporcionar aos alunos as condições neces-sárias para que planejem e desenvolvam o seu Projeto de Vida e se tornem protagonistas de sua formação. O Programa, inicialmente direcionado a escolas de Ensino Médio, teve sua primeira expansão em 2013, quando passou a atender também os anos finais do Ensino Fundamental. O Programa deverá continuar sua expansão nos segmentos que já atende e ampliar sua atuação na Educação Básica, compreendendo também escolas dos anos iniciais do Ensino Fundamental.

Esta série de cadernos contempla um conjunto de publicações que se destina à formação continuada dos profissionais que atuam no Programa Ensino Integral e também ao apoio dos adolescentes e jovens em busca de uma aprendizagem bem-sucedida. Os cadernos ora apresentados têm um duplo objetivo: por um lado, oferecer subsídios para otimizar o uso dos laboratórios, com base nas diretrizes que fundamentam este Programa; por outro, destacar estratégias metodológicas que, em todos os componentes curriculares, concorrem para que os estudantes possam ampliar suas competências na área de investigação e compre-ensão – para observar, descrever, analisar criticamente os diferentes fenômenos de cada área, levantar hipóteses que os expliquem e propor iniciativas para mudar a realidade observada. A série é composta pelas seguintes publicações:

• Biologia: atividades experimentais e investigativas

• Ciências Físicas e Biológicas: atividades experimentais e investigativas

• Física: atividades experimentais e investigativas

• Manejo e gestão de laboratório: guia de laboratório e de descarte

• Matemática – Ensino Fundamental – Anos Finais: atividades experimentais e investigativas

• Matemática – Ensino Médio: atividades experimentais e investigativas

• Química: atividades experimentais e investigativas

• Pré-iniciação Científica: desenvolvimento de projeto de pesquisa

• Robótica – Ensino Fundamental – Anos Finais

• Robótica – Ensino Médio

Pretende-se, dessa maneira, contribuir para que as escolas desenvolvam atividades experimentais e investigativas nos laboratórios, nos segmentos a seguir:

• Ensino Fundamental: nas aulas de Ciências Físicas e Biológicas e de Matemática; nas aulas de Práti-cas Experimentais; e nas aulas de disciplinas eletivas, dependendo da especificidade dos temas e conteúdos selecionados.

• Ensino Médio: nas aulas de Biologia, Física e Química, da 1a a 3a séries; nas aulas de Prática de Ciên-cias, na 1a e 2a séries; nas aulas de disciplinas eletivas, da 1a a 3a série, dependendo da especificidade dos temas e conteúdos selecionados; e em atividades para o desenvolvimento de Projetos de Pré-iniciação Cien-tífica dos alunos.

Bom trabalho!

Equipe do Programa Ensino Integral



SUMÁRIOOrientações sobre os conteúdos do Caderno ................................................................6

Tema 1: Obtenção e uso de pigmentos e corantes .........................................................8

Considerações iniciais ........................................................................................ 8Como investigar o problema? ............................................................................... 9Para saber mais ............................................................................................... 12

Tema 2: Corrosão do ferro e suas ligas ....................................................................... 12

Considerações iniciais ...................................................................................... 12Como investigar o problema? ............................................................................. 13Para saber mais ............................................................................................... 17

Tema 3: Sombras e suas formas ............................................................................... 17


Tema 4: Analisando as densidades dos planetas ......................................................... 22


Tema 5: Diversidade da vida animal ......................................................................... 27


Tema 6: Os nutrientes e suas funções no organismo ................................................... 32



Tema 7: Estrutura, funcionamento e inter-relações do sistema respiratório e do sistema cardiovascular ...................................................................................... 37


Tema 8: Eletricidade e cargas elétricas ..................................................................... 43


Tema 9: Relações proporcionais entre massas de reagentes e produtos envolvidos nas transformações químicas .................................................................. 48


Tema 10: O funcionamento do bafômetro – comparação do teor alcoólico de soluções ...... 53


Tema 11: Órgãos dos sentidos ................................................................................. 60


Tema 12: As cores inexistentes do disco de Newton .................................................... 63



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ORiENTAçõES SObRE OS CONTEúDOS DO CADERNO


Este Caderno tem como objetivo propor exemplos de atividades práticas investigativas com o intuito de complementar as que estão presentes nas Situações de Aprendizagem dos Cadernos do Professor de apoio ao Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo faz escola). Essas atividades abrem caminho para a efetivação das premissas do Programa Ensino Integral e de uma das premis-sas do Currículo do Estado de São Paulo, segundo a qual a educação científica não pode se limitar a informar ou transmitir conhecimento, mas precisa, também, estimular a investigação científica, a participação social, a reflexão e a atuação na resolução de problemas.

A escola é responsável pela formação do indivíduo, além de incentivar e orientar a curiosidade natural dos jovens, que precisam estar preparados para compreender e reagir aos múltiplos estímu-los a que estão submetidos diariamente, inseridos em uma sociedade cada vez mais influenciada pela ciência e tecnologia. Saber interpretar o mundo de forma científica é poder utilizar instru-mentos objetivos para analisar e reconhecer os vários fatores e relações que explicam fenômenos naturais no cotidiano; aproveitar informações diversas para explicar as diferentes manifestações de um mesmo fenômeno e também saber utilizar informações adquiridas e conceitos construídos para interpretar ou resolver novas situações.

Para exercer esse papel de maneira efetiva, os jovens precisam desenvolver algumas habilidades básicas que lhes permitam observar, investigar, comparar e relacionar fatos e fenômenos de forma adequada. Assim, é importante que um dos aspectos da educação seja o aprendizado fundamen-tado no fazer, experimentar, medir, construir e avaliar a realidade das situações a que são ou serão submetidos durante a vida, seja no ambiente escolar ou na sociedade em que vivem.

Você encontrará, ao longo deste Caderno, atividades experimentais e investigativas referentes aos eixos temáticos Ciência e Tecnologia; Terra e Universo; Vida e Ambiente; Ser Humano e Saúde e Tecnologia e Sociedade.

As atividades referentes ao eixo Ciência e Tecnologia subsidiam os estudantes a compreen-der como podem ser extraídos pigmentos de vegetais, a analisar as transformações que ocorrem no processo de fabricação dos pães e a investigar as próprias ideias a respeito do processo de corrosão do ferro. Com objetivos similares, o estudo das cargas elétricas estáticas em situações do cotidiano permite aos estudantes explorar sua existência e suas características. A compreensão do funcionamento do bafômetro e a análise de questões relacionadas ao consumo de álcool contribui-rão também para que os estudantes possam refletir a respeito das escolhas que poderão levá-los a uma melhor qualidade de vida.

O experimento que envolve o eixo temático Terra e Universo propõe o estudo das sombras de objetos e a discussão de que as observações astronômicas, a partir da superfície da Terra, são, muitas vezes, indiretas e de que a compreensão de um objeto astronômico resulta da composição das observações de seus vários aspectos. Na mesma direção, uma outra atividade analisa os valores


CiênCias FísiCas e BiológiCas: atividades experimentais e investigativas

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das densidades dos planetas do Sistema Solar, complementando a caracterização desses astros e somando às atividades desenvolvidas nos Cadernos do Professor de apoio ao Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo faz escola) sobre seus tamanhos, suas distâncias relativas e seus movi-mentos ao redor do Sol.

Em Tecnologia e Sociedade, propõe-se o estudo da composição que leva à formação de cores e de movimentos não existentes fisicamente, como a obtenção da cor esbranquiçada no disco de Newton ou de cenas contínuas provenientes de cenas descontínuas, como no cinema ou televisão.

No eixo Vida e Ambiente, são propostas atividades que visam educar o olhar do estudante para o ambiente que o cerca e evidenciar que a diversidade de espécies está em todos os lugares: nas praças, nos jardins das casas, na escola. Além disso, propõe-se a investigação de como se dá a per-cepção dos estímulos ambientais que estabelecem as relações entre o organismo e seu entorno por meio da produção de respostas a esses estímulos.

Na temática Ser Humano e Saúde, a proposta é complementar e ampliar os conceitos de nutri-ção, trabalhados nos Cadernos do Professor de apoio ao Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo faz escola), por meio da investigação da presença e da quantidade de determinado nutriente em diferentes alimentos e também do estudo das funções de nutrição relacionadas ao aparelho respiratório, com ênfase na capacidade pulmonar e na relação entre os sistemas respiratório e cardiovascular.

O valor educacional da Ciência reside não apenas na informação que ela fornece, mas, sobre-tudo, na maneira de obter essa informação. Qualquer investigação inicia-se com um problema, a elaboração de uma hipótese e a escolha de procedimentos para testar essa hipótese. No entanto, não existe um único modelo de investigação; praticamente existem tantos métodos de abordagem quantos são os problemas e as pessoas que procuram as soluções.

A prática baseada na resolução de problemas, além de despertar o interesse dos estudantes, estimula a sua participação e gera discussões, sendo um instrumento importante no desenvolvi-mento de habilidades que podem levá-los a uma mudança de postura. Eles começam a deixar de lado a atitude passiva e passam a perceber que têm nas mãos a condução de seu aprendizado. Assim, o aprendizado se torna eficaz quando eles manuseiam ou experimentam o que está sendo estudado, por meio de experiências que são vivenciadas pelos estudantes nas atividades práticas investigativas.

O laboratório das escolas do Programa Ensino Integral dispõe de uma série de equipamentos e outros materiais que podem auxiliá-lo nessa jornada. Faça uso desse espaço no exercício diá-rio, procurando, junto com os estudantes, identificar os problemas, levantar as hipóteses, buscar estratégias para resolvê-los e estabelecer as ligações entre os conceitos e os fatos da vida cotidiana de cada um deles.

Bom trabalho!


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TEmA 1: ObTENçãO E USO DE PigmENTOS E CORANTES

CONSiDERAçõES iNiCiAiS

Este tema1 possibilita a abordagem de questões históricas relacionadas ao uso de pigmentos e corantes em diferentes épocas e contextos e também a realização de um trabalho que envolva sen-sibilização para as diferentes manifestações artísticas e culturais.

Inicialmente pergunte aos estudantes: Vocês sabem quais materiais são utilizados na produção de tintas? O que são pigmentos e quais materiais poderiam ser usados como pigmentos? Em seguida, introduza o assunto explicando que pigmentos e corantes são materiais utilizados ao longo da história da humanidade para colorir diferentes objetos. Se você achar necessário, comente que os corantes geralmente são solúveis em água e os pigmentos, não. Para dar cor às tintas, os pigmentos apenas se dispersam no veículo que será utilizado (água ou outro solvente). Você pode apresentar algumas pinturas rupestres, dizer que as tintas são utilizadas entre os diversos povos indígenas para caracterizar guerreiros ou participantes de cerimônias religiosas e que as tintas também foram usa-das ao longo da Idade Média para tingir tecidos. Outro aspecto importante é que o uso de diferentes pigmentos e corantes, produzindo diferentes cores, tinha o papel de auxiliar os seres humanos a expressar suas emoções, contar histórias e retratar seu cotidiano em diferentes locais e épocas. Mencione também as aplicações tecnológicas dos pigmentos e corantes na atualidade, como o tin-gimento de tecidos e de alimentos.

1 Tema abordado nos Cadernos do Aluno e do Professor de apoio ao Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo faz escola) do 6o ano, nas Situações de Aprendizagem “Materiais da Natureza” e “Propriedades específicas e usos de materiais”.

Problema a ser investigado

Como as variações de temperatura e de superfície de contato afetam os processos de extração de corantes presentes nos vegetais?

Habilidades

Reconhecer os usos de diferentes materiais no cotidiano e no sistema produtivo; relacionar os usos dos materiais a suas propriedades específicas; compreender a importância do controle de variáveis para analisar resultados experimentais; avaliar o efeito das variações de temperatura e de superfície de contato entre o solvente e o material a ser dissolvido sobre a dissolução dos materiais.

Número de aulas

3 aulas.



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COmO iNvESTigAR O PROblEmA?

Levantamento de hipóteses

Uma possibilidade de encaminhamento é perguntar aos estudantes se eles sabem como são obtidos os pigmentos e corantes, que matérias-primas poderiam ser utilizadas (frutas e vegetais coloridos podem ser lembrados), que processos seriam necessários (como fazer a extração, formas de fixação etc.). Os estudantes, com a sua ajuda, podem apresentar as seguintes hipóteses:

a É possível obter corantes a partir da mistura de vegetais e frutos coloridos em água. a A variação da temperatura da água e o estado do vegetal (inteiro ou picado) afetam o processo

de obtenção dos corantes.

É importante ressaltar que o processo de elaboração de questões auxilia os estudantes a relacio-nar os procedimentos elaborados às hipóteses levantadas, o que é fundamental para compreender a lógica de um trabalho de investigação.

Execução da atividade experimental

material necessárioUma beterraba com cerca de 5 cm de diâmetro e outros vegetais coloridos (2 folhas de repolho

roxo ou 2 folhas de couve ou 12 amoras ou pétalas de flores coloridas), liquidificador, papel-filtro, porta-filtro, recipiente adaptável ao porta-filtro, 100 mL de água quente (a cerca de 60 °C), 100 mL de água gelada (à temperatura de uma geladeira comum), 500 mL de água à temperatura ambiente, 1 faca, 2 copos de vidro transparentes, pincéis, folhas de papel brancas ou tecidos brancos.

Procedimentos a ser adotadosOs estudantes devem ser divididos em grupos e seguir estas instruções:

Parte i – Estudo do efeito da temperatura sobre a extração de corantes de vegetais

a Cortar a beterraba de forma a obter dois cubos com cerca de 1cm de aresta;AtençãO: O corte da beterraba deve ser feito de forma cuidadosa e sob a supervisão de um adulto.

a Colocar um cubo em cada copo de vidro transparente; a Colocar, ao mesmo tempo, 50 mL de água gelada em um dos copos e 50 mL de água quente no outro;

AtençãO: A água quente só pode ser manipulada por você, professor, ou por outro adulto.

A partir dessas hipóteses, você pode propor as seguintes questões:

1. A água é capaz de dissolver o corante presente em um vegetal, como a beterraba?2. Qual das situações você imagina que é mais propícia para a extração de um corante: com água quente ou água gelada?3. Picar o vegetal faz diferença na hora de extrair o corante?


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a Aguardar cerca de 2 minutos; a Observar, anotar e desenhar a coloração dos dois sistemas, com o auxílio de lápis de cor.

Parte ii – Estudo do efeito da superfície de contato sobre a extração de corantes de vegetais

a Cortar a beterraba de forma a obter dois cubos com cerca de 1cm de aresta;AtençãO: O corte da beterraba deve ser feito de forma cuidadosa e sob a supervisão de um adulto.

a Picar um dos cubos em pedaços bem pequenos; a Colocar o cubo inteiro em um dos copos de vidro transparente e a beterraba picada em outro copo; a Colocar, ao mesmo tempo, 50 mL de água quente em cada um dos copos;

AtençãO: A água quente só pode ser manipulada por você, professor, ou por outro adulto.

a Aguardar cerca de 2 minutos; a Observar a coloração dos dois sistemas e anotar as conclusões.

Parte iii – Fabricando tintas com extratos vegetais

a Colocar o vegetal a ser utilizado dentro do copo do liquidificador; a Adicionar 500 mL de água à temperatura ambiente; a Bater a mistura por cerca de 2 minutos; a Colocar o papel-filtro no porta-filtro; a Colocar o porta-filtro sobre o recipiente que recolherá o extrato vegetal; a Filtrar a mistura, despejando o extrato que estava no liquidificador sobre o filtro; a Utilizando pincéis, passar a tinta obtida sobre um papel ou um tecido branco.

Resultados observáveis

Os estudantes poderão observar que, ao utilizar água quente, conseguirão um extrato com cor mais intensa do que com água gelada. O mesmo será observado com a beterraba picada em relação à beterraba em pedaço maior. Obterão também um extrato vegetal que poderá ser utilizado para colorir papéis e tecidos.

Discussão dos resultados

A discussão dos resultados pode ser orientada com base nas questões a seguir:

1. O aquecimento da água facilitou a extração do corante do vegetal?2. A partir da resposta dada à questão anterior, você diria que a variação de temperatura pode

afetar a dissolução de um material? 3. Você saberia dar outros exemplos em que a variação de temperatura afeta um processo de

dissolução? 4. Por que utilizamos o liquidificador?

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5. Em que situação a água tem maior área de contato com o vegetal: quando ele está inteiro ou picado?

6. Ter picado o vegetal afetou o processo de extração?7. Você saberia dar outros exemplos em que a variação da superfície de contato afeta um processo

de dissolução?8. Você acha que poderíamos analisar o efeito da variação de temperatura sobre a extração se tivés-

semos utilizado um vegetal inteiro em água quente e outro picado na água gelada? Por quê?

A partir da análise dos dados, os estudantes concluirão que o aquecimento melhora o processo de dissolução dos corantes em água e que a variação de temperatura pode afetar o processo de dissolução dos materiais estudados. Também poderão analisar outros processos de dissolução ou extração que observam em seu dia a dia. Um exemplo que pode ser dado é a extração do café, que só é eficiente se for utilizada água quente. Ressalte que nem sempre o aumento de temperatura auxilia nos processos de dissolução. No caso da dissolução do gás oxigênio em água, por exemplo, um aumento de temperatura dificulta esse processo.

As observações feitas no processo que utiliza o vegetal picado e no que utiliza o vegetal inteiro levarão os estudantes a concluir que um material mais dividido terá maior contato com a água e isso facilitará o processo de dissolução. Eles também deverão analisar a influ-ência do estado dos materiais (inteiro ou picado) em outros fenômenos que já observaram, como, por exemplo, a diferença na rapidez da dissolução de açúcar comum e de açúcar cristal. A última questão busca a reflexão sobre a importância do controle de variáveis na análise de dados experimentais. Não seria possível variar simultaneamente a temperatura e a super-fície de contato para avaliar o efeito de cada uma dessas variáveis. Os estudantes poderão apresentar dificuldades em fazer essa análise, por isso é importante que você retome o que foi feito, mostrando que tanto a temperatura da água como o estado do vegetal afetaram o pro-cesso de extração e, quando variamos os dois ao mesmo tempo, não conseguimos saber qual deles está alterando os resultados experimentais.

Você pode retomar as questões propostas no início da atividade e apontar que:

a É possível utilizar água para extrair corantes de vegetais porque eles são materiais solúveis em água.

a O aumento de temperatura afeta o processo de extração dos corantes, auxiliando na dissolução.

a O aumento da fragmentação aumenta a área de contato dos materiais e facilita a extração.

Ampliação do estudo experimental

Para ampliar esse estudo experimental, você pode modificar algumas variáveis, como o solvente utilizado. O mesmo procedimento pode ser executado com álcool e água, utilizando os dois materiais

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à temperatura ambiente, por exemplo. Nesse caso, também pode ser estudado o tempo de secagem da tinta; assim, os estudantes poderão concluir que líquidos diferentes podem apresentar tempos de evaporação diferentes quando submetidos às mesmas temperaturas. Além disso, podem ser utilizados outros tipos de pigmento e corante, como aqueles presentes no carvão ou giz. Nessa situação, substratos diferentes podem ser usados para testar a aderência ao papel e o poder de cobertura da tinta. A clara de ovo pode ser comparada com a água ou com óleo de linhaça. Você também pode realizar um trabalho interdisciplinar com os componentes curriculares Arte ou História, retomando a importância das pinturas rupestres ou algumas manifestações artísticas dos povos em diferentes épocas. Além disso, os estudantes poderão utilizar as diferentes tintas produzidas empregando diversas técnicas a fim de expressar suas emoções e ideias em pinturas sobre diferentes texturas.

PARA SAbER mAiS

MATEUS, A. L. Química na cabeça. Belo Horizonte: UFMG, 2001.

NETO, A. B. A arte dos sonhos – uma iconografia ameríndia. Lisboa: Assírio e Alvim, 2002.

PEREIRA, Edithe. Arte rupestre na Amazônia – Pará. São Paulo: Unesp, 2004.

Site do Conselho Regional de Química – IV região. Disponível em: <http://crq4.org.br/default.php?p=texto.php&c=quimicaviva_corantespigmentos>. Acesso em: 21 jul. 2014.

TEmA 2: CORROSãO DO FERRO E SUAS ligAS


O estudo da corrosão do ferro e suas ligas pode dar continuidade ao estudo de propriedades dos materiais já iniciado nos Cadernos de Ciências. Este tema permite abordar questões tecnológicas, pois a corrosão de metais é um problema em processos industriais, estruturas submetidas a intem-péries ou a condições de alta umidade ou salinidade. É interessante notar que a grande maioria dos objetos que usamos em nosso dia a dia não é feita de ferro, mas de ligas, que são o resultado da mistura do ferro com outros elementos químicos, como o carbono e o níquel, entre outros. Processos de corrosão podem ser notados também em monumentos históricos; dessa forma, é possível estabelecer uma interface com os componentes curriculares História e Arte.

Para introduzir o assunto, pergunte aos estudantes se eles já observaram, em seu cotidiano, processos de corrosão de materiais. Você pode mostrar a eles fotos de monumentos de metal ou de estruturas metálicas que estão corroídas, apontando as mudanças de cor e textura que podem ser observadas. Comente sobre o custo de recuperação de peças públicas corroídas. Estima-se que o custo com medidas de prevenção à corrosão e com restauração de estruturas diversas

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no Brasil, em 2000, correspondeu a cerca de R$ 3,5 bilhões. Além disso, a recuperação de um monumento histórico é um trabalho que demanda muito tempo e nem sempre se consegue uma completa restauração.


Quais são as condições necessárias para a formação de ferrugem?

Habilidades

Compreender a importância do uso de um experimento-controle para a análise de resultados expe-rimentais; compreender quais são os materiais essenciais para a formação da ferrugem.

Número de aulas

4 aulas (duas aulas para a montagem do experimento e outras duas para análise dos resultados – deve haver um intervalo de, pelo menos, três dias entre os blocos de aulas).



Nesta atividade, os estudantes investigarão as próprias hipóteses sobre o processo de forma-ção da ferrugem. Como ponto de partida para este levantamento, você pode estimulá-los com as seguintes questões: Dê exemplos de objetos que enferrujam. Quais são as condições necessárias para que a ferrugem apareça? Eles provavelmente darão exemplos como os da palha de aço, dos pregos, dos portões etc. As condições citadas podem ser: a umidade, o frio, o calor, o escuro, o sal mari-nho etc. A partir das respostas, escolha o prego como material-base para sistematizar as hipóteses levantadas e as questões a ser formuladas pelos estudantes.

Um exemplo de hipótese: Pode-se supor que o frio é necessário para que se forme ferrugem sobre o prego. A partir dela, é possível formular a seguinte questão: A formação da ferrugem ocor-rerá tanto no caso de colocarmos um prego na geladeira quanto no caso de deixarmos outro prego fora dela? Ressalte que as outras condições devem ficar constantes (umidade, luminosidade etc.). Nesse caso, para evitar diferenças de luminosidade, os estudantes podem deixar o prego que fica fora da geladeira dentro de uma caixa de papelão. Outra hipótese poderia ser: Pode-se supor que a sujeira é necessária para que se forme ferrugem sobre o prego. A partir dela, formule a seguinte questão: A formação da ferrugem ocorrerá tanto caso o prego esteja sujo quanto caso esteja limpo?

Nesse caso, o prego poderia estar sujo com terra ou poeira. A graxa deve ser evitada, pois pode dificultar o enferrujamento em função da cobertura da superfície do prego.

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Esse exercício de planejar como será possível estudar apenas uma variável, deixando as outras constantes, é fundamental para o desenvolvimento do pensamento científico. Todas as hipóte-ses levantadas e as respectivas questões devem ser registradas na lousa, pois serão usadas para a montagem da primeira parte da aula experimental, sendo retomadas durante a discussão dos resultados. Você pode decidir, em conjunto com os estudantes, quais das hipóteses levantadas serão investigadas. Se os elementos água e ar forem mencionados, você pode dizer que esses efeitos serão investigados na segunda parte da aula experimental. Embora possam surgir ideias incorretas do ponto de vista científico, elas não devem ser descartadas de imediato. Os estu-dantes devem analisá-las, considerando sua plausibilidade diante das observações e análises de dados experimentais.


material necessárioTubos de ensaio; estante para tubos de ensaio; palha de aço; três placas de Petri; água; pregos

de ferro limpos e polidos; bastão de vidro.

Procedimento a ser adotadoOs estudantes devem ser organizados em grupos e orientados a seguir as instruções. É impor-

tante que você leia as instruções com eles e ressalte que, na Parte I do estudo, só se deve variar uma condição por vez. Cada dupla de tubos de ensaio deve ser montada para permitir que se investigue o efeito de um único material ou de um único fator do ambiente.

Parte i – Estudo das ideias levantadas pelos estudantes sobre o material necessário para a formação de ferrugem

Neste experimento, você vai poder avaliar se o material ou a condição que escolheu são neces-sários para a formação da ferrugem. Para isso, você vai comparar o processo de enferrujamento de pregos.

a) Preparação do sistema a ser usado como referência: • Colocar água em um tubo de ensaio até preencher metade do seu volume; • Colocar um prego dentro do tubo; • Utilizando uma etiqueta, marcar o tubo com o número 1; • Colocar o tubo na estante de tubos de ensaio.

b) Preparação do sistema contendo o material escolhido para estudo: • Colocar água em outro tubo de ensaio até preencher metade do seu volume; • Colocar o material apontado como necessário para a formação de ferrugem dentro do tubo e

agitar; • Colocar outro prego dentro do tubo; • Utilizando uma etiqueta, marcar esse tubo com o número 2; • Colocar o tubo na estante de tubos de ensaio já utilizada no item a do experimento;

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• Anotar as características dos materiais contidos nos dois tubos (cor do líquido, cor e brilho do prego, por exemplo). Esse é o estado inicial dos sistemas;

• Deixar os dois tubos em repouso por três dias; • No final desse período, observar e registrar novamente as características dos materiais con-

tidos nos dois tubos. Esse é o estado final dos sistemas.

Observação

Se, em vez de um material, os estudantes pensaram em uma condição como necessária para a for-mação da ferrugem (frio, calor, luz ou escuridão, por exemplo), colocar somente o Tubo 2, que conterá apenas o prego e a água, exposto a essa condição. você pode utilizar outra estante para tubos de ensaio ou um béquer para apoiá-lo. Se pensaram na condição de frio, poderão utilizar a geladeira, por exemplo; no calor e na luz, poderão colocar o tubo de ensaio em um local ensolarado para que seja aquecido e iluminado; na escuridão, poderão colocá-lo em um local escuro.

Parte ii - Estudo da formação da ferrugem2

Montagem do Sistema 1 a Utilizando o bastão de vidro, colocar um pedaço pequeno de palha de aço no fundo de um tubo

úmido. Distribuir a palha de aço dentro do tubo de forma que ela ocupe um terço de seu volume; a Colocar água em uma placa de Petri de forma a quase preenchê-la; a Inverter o tubo de ensaio e, mantendo-o nessa posição, colocá-lo na placa de Petri.

Montagem do Sistema 2 a Colocar um tubo, vazio e invertido, numa placa de Petri contendo água.

Montagem do Sistema 3 a Repetir o procedimento utilizado na montagem do Sistema 1, agora com um tubo de ensaio seco

e uma placa de Petri vazia; a Fazer um desenho mostrando como ficou o arranjo experimental dos três sistemas. Não se

esquecer de retratar todos os detalhes: a altura da coluna de água dentro dos tubos e o aspecto da palha de aço. Esse é o estado inicial;

a Deixar os três sistemas em repouso por três dias; a Fazer um novo desenho para mostrar o estado final dos três sistemas.


Na Parte I do experimento, será observada a formação de ferrugem nos Tubos 1 e 2. Na Parte II, no Sistema 1, será possível observar que se formou ferrugem e que o nível de água contido no tubo de ensaio subiu. No Sistema 2, o nível de água permaneceu o mesmo. No Sistema 3, não se formou ferrugem.

2 Fonte: GEPEQ. Interações e transformações I: elaborando conceitos sobre transformações químicas. Química, Ensino Médio. São Paulo: Edusp, 2006.

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Figura 1 – Resultados do experimento (Parte ii).



1. Considerando a Parte I do experimento, que diferenças você observou ao comparar o estado final e o estado inicial do conteúdo do Tubo 1? E do Tubo 2?

2. Considerando as observações relatadas na questão anterior, você diria que o material ou a con-dição estudada são necessários para a formação da ferrugem?

3. Considerando a Parte II do experimento, o que você acha que causou a mudança do nível de água contido no tubo de ensaio do Sistema 1?

4. Como você explica as observações feitas no Sistema 3?5. Quais são os materiais necessários à formação da ferrugem?

Diante dos resultados obtidos na Parte I do experimento, os estudantes poderão concluir que as con-dições que julgavam necessárias para a formação da ferrugem, na verdade, não o são. Poderão observar que, no Tubo 1, haverá a formação de ferrugem, apesar de este não conter o material considerado essencial ou de não ter sido submetido à condição considerada necessária. Dependendo do material considerado no estudo (o sal, por exemplo), pode haver diferenças na quantidade de ferrugem formada. Nesse caso, ressalte a questão inicial, mostrando que o estudo foca a ocorrência do enferrujamento e não a quantidade de ferrugem formada num certo intervalo de tempo. Considerando os resultados da Parte II, os estudantes poderão concluir que o aumento do nível de água dentro do tubo de ensaio se deve ao consumo de parte do ar que estava no tubo para que se forme a ferrugem (Sistema 1). É possível confirmar essa ideia ao perceber que não houve esse aumento de nível no Sistema 2. Considerando os resultados do Sistema 3, os estudantes poderão perceber que a água é necessária para a formação da fer-rugem. Dessa forma, conclui-se que a água e o ar são materiais necessários para a formação da ferrugem.

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Retome as questões apresentadas no início da atividade e formalize que os materiais necessá-rios para a formação da ferrugem são ferro, água e ar. Todas as outras condições e/ou materiais estudados não são necessários para esse processo.


Para ampliar o estudo experimental, você pode propor uma comparação da resistência à corrosão de diferentes metais (ferro, cobre e zinco, por exemplo). Podem também ser investi-gadas formas de evitar a corrosão dos metais, comparando sistemas que utilizem água fervida coberta com óleo para minimizar a presença do ar ou que utilizem metais que se oxidem mais facilmente que o ferro, como o zinco. Também pode ser realizado um estudo sobre como são feitas a conservação e a restauração de obras de arte e que órgãos governamentais são respon-sáveis por esse trabalho.

PARA SAbER mAiS

INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLóGICAS. Disponível em: <http://www.ipt.br/noticias_interna.php?id_noticia=699>. Acesso em: 21 jul. 2014.

OBRAS de arte de Porto Alegre que ficaram comprometidas pela falta de cuidado e preservação. Disponível em: <http://zh.clicrbs.com.br/rs/entretenimento/noticia/2013/08/confira-obras- de-arte- de- por t o- alegr e- que-f ica ra m-comprome tida s-pe la - fa l ta -de -cuida do-e-preservacao-4249875.html>. Acesso em: 21 jul. 2014.

TEmA 3: SOmbRAS E SUAS FORmAS


Provavelmente, a maioria das crianças já brincou de fazer sombras com as mãos, surpreen-dendo-se com suas projeções em paredes. As formas das sombras de um objeto podem revelar seus segredos, mas também podem esconder suas propriedades. Olhar para as sombras e delas extrair características do objeto que as produz pode ser uma atividade bastante lúdica. Para a Ciência, é uma atividade desafiadora. Muitas pesquisas da astronomia foram e ainda são feitas estudando indiretamente os elementos observáveis da Terra e, a partir deles, elaboram-se hipóte-ses a respeito de seu tamanho, constituição, formação ou movimentos. Exemplos dos efeitos das sombras nesse contexto são os eclipses lunar (resultado da sombra da Terra projetada na Lua) e solar (resultado da sombra da Lua projetada na Terra)3.

3 Embora o tema Sistema Solar seja tratado nos Cadernos do Aluno de apoio ao Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo faz escola) do 7o e do 8o anos, a questão abordada nessa atividade se concentra no estudo do formato do planeta Terra, desenvolvido no Caderno do 6o ano.

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Você pode iniciar a atividade solicitando aos estudantes que imaginem como eram as pesquisas dos objetos observáveis no céu, como a Lua, o Sol, as estrelas, os planetas, a estrela cadente etc., na época em que não existiam relógio eletrônico, computador, televisão, satélite artificial, telescópio Hubble, fogue-tes tripulados ou sondas enviadas à Lua ou a Marte. A história revela que, na Antiguidade, período em que não se conheciam as formas da Terra, da Lua nem do Sol, a sombra teve um papel determinante nos estudos de fenômenos celestes que influenciaram a visão de mundo da época. A sombra foi usada para marcar o tempo diário por meio do relógio de sol (os primeiros datam de cerca de 3 500 a.C.) e para Eratós-tenes estimar o raio da Terra (cerca de 250 a.C.), utilizando sombras em duas cidades diferentes. Também Aristóteles (cerca de 350 a.C.) tentou provar a esfericidade da Terra pelo fenômeno do eclipse (sombra da Terra na Lua) argumentando ser a sombra da Terra sempre arredondada. A atividade proposta aqui verifi-cará a possibilidade desse argumento de Aristóteles: de que, durante um eclipse lunar, o fato de a sombra da Terra na Lua ser sempre arredondada justifica a esfericidade da Terra.


Se a sombra de um objeto (quando projetada em um anteparo plano e perpendicular à direção dos raios luminosos), em qualquer posição, for circular, qual deve ser a forma desse objeto?

Habilidades

Analisar a sombra para inferir a forma do objeto que é iluminado; reconhecer que são necessárias análise e composição de várias sombras para inferência no formato do objeto; definir referências para a produção de sombras ou para obtenção de valores da variável em estudo; compreender a importân-cia do controle de variáveis para obtenção de resultados significativos; desenvolver um olhar para a história antiga e compreender que uma observação cuidadosa e sistemática pode, muitas vezes, levar a hipóteses consistentes; compreender que, no estudo da astronomia a partir da superfície da Terra, têm-se da sombra apenas informações bidimensionais, e a composição de várias informações bidimen-sionais permite inferir a forma tridimensional do objeto.

Número de aulas

2 aulas.



Parte iInicie explicando a importância das sombras no estudo da astronomia e, se possível, mostre

fotos de relógios de sol das antigas civilizações, como a inca, a maia, a asteca, a egípcia e a grega. Essas imagens são encontradas facilmente em sites. Alguns relógios de sol também são encontra-dos em várias cidades do mundo, inclusive no Brasil. A seguir, realize uma atividade de sensibi-lização e problematização, solicitando aos estudantes que façam sombras na parede utilizando as

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mãos e tentem observar se, a partir das sombras, é possível identificar a posição dos dedos para que a sombra apresente determinado formato. Dando prosseguimento, pergunte qual é a sombra de um dedo colocado na horizontal e perpendicular ao feixe de luz; depois, o mesmo dedo colocado na horizontal, porém, em paralelo ao feixe de luz. Pergunte: Se não soubéssemos que é o dedo, seria possível, analisando apenas as duas sombras, afirmar que elas são de um mesmo dedo?

Parte iiO estudo será a análise das várias projeções de sombras de um objeto e, a partir delas, tentar

inferir sua forma. Serão projetadas sombras de quatro objetos, um de cada vez, e as hipóteses sobre qual é a sua forma serão levantadas para cada um dos objetos, independentemente.


material necessárioUma luminária ou lanterna com feixe de luz direcionada; uma caixa de papelão com fundo

vazado e frente coberta de papel vegetal; vários objetos que permitam a ocorrência de semelhanças de projeção: uma esfera, meia-esfera, um cone e um disco (facilitará se todos forem de isopor). Cada um dos objetos deve ser fixado em uma haste.

Caixa de papelão

Esfera de isopor Haste

Lanterna

Esfera Disco Meia-esfera HastesCone

Papel vegetal

Figura 2 - Arranjo experimental.

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Procedimento a ser adotadoO material deve ser preparado com antecedência. Você deve treinar as projeções de sombras

para que as hipóteses dos estudantes sobre as formas dos objetos sejam plausíveis. As esferas de iso-por podem ser cortadas por facas serrilhadas, ferramenta serra de arco ou cortador elétrico de isopor.

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A face da caixa com papel vegetal ficará virada para os estudantes e você ficará na parte poste-rior, de onde manipulará os materiais cuja sombra será projetada no papel vegetal.

Importante: nas projeções de sombras, não mostre o objeto antes do final do experimento; ligue e desligue a luminária sempre que trocar o objeto e segure-o sempre pela haste.

Experimento 1: Projeção de sombras de um cone

• Coloque o cone na posição em que a sombra no papel resulte em um círculo e ligue a luminária; • Solicite aos estudantes que proponham hipóteses sobre a forma do objeto, analisando a sombra; • Discuta a plausibilidade das hipóteses; • Aproxime e afaste o objeto da fonte e pergunte se as hipóteses continuam válidas; • Gire lentamente de um lado para outro e discuta com os estudantes a continuidade ou não das

hipóteses; • Mude de posição. Em cada um dos movimentos do objeto, pergunte se as hipóteses continuam

verdadeiras ou não; • Coloque o objeto nas posições solicitadas pelos estudantes para a comprovação de suas

hipóteses; • No final, solicite aos estudantes que desenhem no caderno a forma do objeto que cada um con-

segue inferir, justificando-a com as sombras projetadas; • Mostre o objeto e relacione-o com os desenhos feitos por meio das sombras observadas.

Experimento 2: Projeção de sombras de um disco

Repita o mesmo procedimento do Experimento 1.

Experimento 3: Projeção de sombras de uma meia-esfera


Experimento 4: Projeção de sombras de uma esfera



Os estudantes poderão observar que, para elaborar hipóteses plausíveis sobre a forma de um objeto, é necessário observar a sombra desse objeto em diferentes posições.


Em cada experimento desta atividade, os estudantes devem formular hipóteses, observar os resultados, analisar a plausibilidade das hipóteses e as conclusões parciais. Por exemplo, na pri-meira projeção do Experimento 1, as hipóteses dos estudantes podem ser: uma bola, um disco,

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uma pizza, um ovo, entre outros objetos. Ao aproximar ou afastar o objeto da fonte de luz, as hipó-teses continuam válidas, pois as sombras continuam circulares. Porém, ao girar o objeto, todas as hipóteses iniciais serão refutadas e os estudantes elaborarão novas hipóteses. Eles poderão dizer que se trata de um objeto com uma ponta redonda e a outra, com um bico. Seria interessante solicitar aos estudantes que desenhassem a forma do objeto que imaginam produzir as sombras observadas, pois, a cada posição de giro do objeto, os desenhos podem ser modificados em função das sombras projetadas.

Ao final da experimentação, eles devem concluir que apenas a esfera produz sombra circular inde-pendentemente de sua posição e localização em relação à fonte e ao plano de projeção de sua sombra.

A discussão dos resultados pode ser orientada com base na seguinte questão:

Você concorda com o argumento de Aristóteles sobre a esfericidade da terra (ou seja, de que a terra deve ser esférica porque sua sombra sobre a Lua, durante os eclipses lunares, é sempre arre-dondada)? Espera-se que os estudantes concordem, pois as análises das sombras devem revelar que apenas objetos esféricos produzem sombras sempre arredondadas. Entretanto, explique que, na atividade realizada, a projeção da sombra foi no papel, espaço bidimensional, com a possibili-dade de controlar as posições do objeto. No caso de eclipses, as sombras são projetadas em esferas (espaço tridimensional) e resultam do movimento de rotação e translação da Lua em relação à Terra. Tal situação é mais complexa, mas bastante semelhante ao estudo realizado na atividade, podendo ser verificada pela projeção de sombras de uma esfera em outra esfera. A explicação do eclipse lunar é desenvolvida no Caderno do 8o ano; entretanto, para esta atividade, basta que os estudantes entendam que esse fenômeno ocorre quando a Lua é ocultada total ou parcial-mente pela sombra da Terra, porque a Terra se interpõe entre o Sol e a Lua.


No desenvolvimento do experimento, os estudantes observaram que, ao aproximar ou afastar o objeto do anteparo (neste caso, a folha de papel vegetal), o tamanho da sombra varia. O estudo dessa variação pode ser um aprofundamento do estudo das sombras. Deixando a distância entre a fonte de luz e o objeto fixa, por exemplo, 10 cm, a distância da tela/anteparo da projeção da sombra poderá ser variada de 20 cm em 20 cm. Para cada projeção, o tamanho da sombra deve ser medido. Nessa experiência, poderá apenas ser observado que o tamanho da sombra aumenta à medida que diminui a distância entre o anteparo e o objeto. Você também pode explorar o fato de essa variação não ser linear (quando a distância entre eles dobra, o tamanho da sombra diminui menos que a metade). As medidas devem ser colocadas em uma tabela (distância × tamanho) para que os estudantes observem mais claramente esse resultado.

Outro possível estudo de sombras é a determinação do raio da Terra utilizando um procedimento semelhante ao de Eratóstenes. Para essa medição, é necessária a participação de estudantes que moram em cidades distantes, o que torna o desenvolvimento desse experimento bastante interes-sante por envolver estudantes e professores de diferentes escolas, podendo, inclusive, tornar-se um projeto de toda a rede de escolas do Programa Ensino Integral. Todo o encaminhamento dessa

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experiência pode ser encontrado no trabalho de Paulo Cesar R. Pereira, “Revivendo Eratóstenes”, publicado na Revista Latino-Americana de educação em Astronomia - Relea, n. 3, 2006, p. 19-38. Disponível em: <http://www.relea.ufscar.br/num3/A2%20n3%202006.pdf>. Acesso em: 21 jul. 2014.

Veja também o Projeto Eratóstenes Brasil. Disponível em: <https://sites.google.com/site/projetoerato/get-started>. Acesso em: 21 jul. 2014.

PARA SAbER mAiS

CASATI, Roberto. A descoberta das sombras: de Platão a Galileu, a história de um enigma que fascina a humanidade. São Paulo: Companhia das Letras, 2001.

LEITE, Cristina. Formação do professor de Ciências em Astronomia: uma proposta com enfoque na espacialidade. Tese de doutorado. São Paulo: Universidade de São Paulo, 2006. Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/48/48134/tde-05062007-110016/pt-br.php>. Acesso em: 21 jul. 2014.

PICAZZIO, Enos. Terra e Lua. In: Astronomia do Sistema Solar (AGA 292). Iagusp, 2008. Disponível em: <http://www.astro.iag.usp.br/~picazzio/aga292/Notasdeaula/terra-lua.pdf>. Acesso em: 21 jul. 2014.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Astronomia na Antiguidade. Disponível em: <http://astro.if.ufrgs.br/antiga/antiga.htm>. Acesso em: 21 jul. 2014.

TEmA 4: ANAliSANDO AS DENSiDADES DOS PlANETAS


Os estudos dos planetas do Sistema Solar na educação fundamental, em geral, tratam dos aspectos como tamanho, forma, distância relativa e movimento ao redor do Sol. Normalmente, estão ausentes questões do tipo: por que todos os planetas são arredondados? A distância dos planetas em relação ao Sol é consequência de alguma lei da natureza? Os planetas se movem, mas, se pararem, o que ocorre? De que materiais são formados os planetas? Como sabemos os estados físicos da matéria dos planetas? Cada uma dessas questões pode se tornar um trabalho de pesquisa dos estudantes. Esta atividade abordará um dos aspectos dos materiais que formam os planetas, com a análise de suas densidades médias, e, assim, proporcionará a ampliação da visão do estudante sobre a constituição do Sistema Solar.

Você pode introduzir o tema retomando o estudo dos planetas e suas posições no Sistema Solar. Utilizando os valores de seus diâmetros4, refaça a análise comparativa dos valores. Por exemplo:

4 Conteúdo trabalhado no Caderno do 7o ano (Volume 1) de apoio ao Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo faz escola).

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Mercúrio e Marte são os menores planetas; Vênus tem aproximadamente o mesmo tamanho da Terra; Urano e Netuno têm tamanhos cerca de quatro vezes maiores que o da Terra; e Júpiter é o maior deles, 11 vezes maior que a Terra. Embora Júpiter e Saturno sejam os maiores planetas do Sistema Solar, eles estão mais perto do Sol do que Urano e Netuno.

Este tema deve ser trabalhado após o estudo do tamanho e da distância dos planetas do Sistema Solar5. Nesta atividade, a densidade será trabalhada de forma mais avaliativa e comparativa da “leveza” ou “dureza” dos planetas. Os resultados dessa atividade podem ser incorporados, como ponto de partida do estudo, no tema densidade, como propriedade específica da matéria6 no tema abordado na Parte 3 dessa atividade.

5 Conteúdo trabalhado no Caderno do 7o ano de apoio ao Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo faz escola).6 Conteúdo trabalhado no Caderno do 9o ano de apoio ao Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo faz escola).


Esta atividade é desenvolvida em duas partes. A primeira tem o objetivo de conceituar densidade e para resolver o problema: o que é densidade de um objeto? A segunda parte aplicará esse conceito relacionando-o com a questão: existe relação entre as densidades dos planetas e suas respectivas posi-ções no Sistema Solar?

Habilidades

Calcular volumes de objetos regulares e determinar experimentalmente suas massas; calcular densidade a partir da massa e do volume; usar tabelas para organização, sistematização de dados experimentais e resultados de cálculos; reconhecer que diferentes planetas são constituídos de dife-rentes materiais; identificar que planetas mais densos estão mais próximos e os menos densos estão mais afastados do Sol.

Número de aulas

4 aulas.


Parte 1 – O que é densidade de um objeto? Como se determina?


Você pode fazer um levantamento de situações em que os estudantes já observaram objetos sub-mersos e flutuando na água. Essas situações devem ser listadas no quadro. Utilizando essas anotações, pergunte por que alguns dos objetos afundam e outros flutuam. Estimule-os a elaborar hipóteses plausíveis sobre as variáveis relevantes: Os objetos, como pedaço de ferro e pedra, afundam porque são mais pesados? O que é pesado? É ter mais massa? Um pedaço de cortiça não afunda porque é menos pesado? tem menos massa? e, se ele tivesse a mesma massa de um pedaço de ferro (uma placa de

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cortiça muito grande), afundaria? Por quê? Do que depende o fato de afundar ou boiar? Anote as hipó-teses levantadas pelos estudantes, pois serão retomadas no decorrer da experimentação.


material necessárioCinco objetos de diferentes formas e densidades e de fácil cálculo de seus volumes (por exem-

plo: pequenas esferas ou cubos de metal, de vidro, de madeira, de cortiça e de parafina); régua milimetrada e vasilha com água para testar a flutuação desses objetos.

Vasilha com água

Bolinha de gude

Pedrinha Pedaço de isopor

Clipe Esfera de metal

Pedaço de madeira


Procedimento a ser adotado

Testando as primeiras hipóteses

Em função das hipóteses dos estudantes – como a de que objetos pesados afundam e leves flu-tuam –, você deve colocar na água objetos que confirmam ou refutam essa ideia. Por exemplo, para refutar a hipótese da dependência do peso do objeto, ou seja, todo objeto pesado afunda, coloque um clipe na água e mostre que objetos leves também afundam. O fato de o clipe afundar também refuta a hipótese de que objetos leves flutuam. A discussão deve terminar com o reconhecimento dos estudantes de que é preciso compreender o significado de “leve” e “pesado”, no que se refere à flutuação de objetos com essas características.

Determinando as densidades de objetos

Organizados em grupos, os estudantes podem receber um roteiro conforme modelo a seguir:

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Cálculo da densidade de objetos

a Elabore uma tabela de 5 colunas e 6 linhas, como mostra a Tabela 1; a Utilizando uma balança, determine a massa de cada objeto em gramas e anote o valor na

tabela; a Calcule o valor do volume de cada objeto. Se o objeto for esférico, meça seu diâmetro

(D) (meça 5 vezes, em diferentes posições do diâmetro, e tire uma média) e determine o volume utilizando a fórmula V = (D · D · D) dividido por 2 (essa fórmula não é exata, mas é uma aproximação suficiente neste contexto). Se o objeto for um cubo, meça um dos lados (A) e calcule seu volume pela fórmula V = A · A · A. Se o objeto for um fio, determine o volume com a seguinte operação: 0,8 ⋅ diâmetro ⋅ diâmetro ⋅ comprimento. Se o objeto não tiver forma definida como a pedra, meça seu volume com uma proveta graduada. Anote na Tabela 1 os valores dos volumes calculados em cm3;

a Determine a densidade de cada objeto dividindo a massa pelo volume. A unidade da den-sidade será g/cm3. Anote esses valores na Tabela 1.

Objeto Afundouou flutuou massa (g) volume (cm3) Densidade

(g/cm3)

1.

2.

3.

4.

5.

Tabela 1 – Resultados das observações, das medidas e dos cálculos de densidade.



1. Por que medir o diâmetro de uma mesma esfera 5 vezes? 2. Analisando os valores das densidades da Tabela 1, quais são os objetos de maior densidade? E os

de menor densidade? Se comparados com a densidade da água (1 g/cm3), quais são mais densos que a água e quais são menos densos que a água?

3. O que aconteceu com os mais densos quando colocados na água? E com os menos densos?4. As hipóteses apresentadas pelos estudantes, antes da realização da atividade experimental,

foram confirmadas? 5. Peça aos estudantes que procurem em livros ou sites os valores da densidade dos materiais que

foram pesquisados. São semelhantes aos calculados?6. Foram observadas situações em que objetos metálicos flutuam? No que diferem estes objetos em

comparação aos pesquisados?

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7. O que aconteceria com um objeto esférico, metade de metal e outra metade de cortiça?

A primeira questão evidencia a importância de medir o diâmetro várias vezes, em diferentes posições, pela dificuldade de localizar o centro da esfera.

A segunda, a terceira e a quarta questões buscam evidenciar a importância de verificar se os resul-tados explicam as observações realizadas e as hipóteses levantadas. A quinta indica que os resultados devem ser coerentes com os apresentados em bibliografias científicas. A sexta e a sétima questões são encaminhamentos para novas atividades experimentais que podem ser realizadas pelos estudan-tes envolvendo o fenômeno do empuxo em líquidos. Ao final do experimento e das discussões, deve ficar claro para os estudantes que o fato de um objeto afundar ou flutuar na água está relacionado com uma propriedade específica do material denominada densidade, que é a razão entre a massa e seu volume, e que o formato do objeto também é uma variável relevante no fenômeno da flutuação.

Parte 2 – As densidades dos planetas e suas posições no sistema solar

Esta atividade será uma continuidade do estudo dos planetas do Sistema Solar, utilizando o conceito de densidade.

Você pode encaminhar esta segunda parte da atividade fazendo perguntas sobre as densida-des dos planetas: Qual será o planeta mais denso? e o menos denso? Será que os planetas mais densos estão mais perto do Sol? Imagine que pudéssemos ir a cada um dos planetas – o pedacinho de Marte pareceria com qual objeto analisado na experiência anterior? e o de Saturno? e o de Urano? Anote as hipóteses dos estudantes para que sejam retomadas depois da análise dos valo-res da Tabela 2.

A tabela a seguir pode ser apresentada, com os valores estimados das densidades dos planetas.

Densidades dos planetas do Sistema Solar

mercúrio vênus Terra marte Júpiter Saturno Urano Netuno

Densidade(g/cm3) 5,4 5,3 5,5 4,0 1,3 0,7 1,3 1,6

Tabela 2 – Densidade média dos planetas do Sistema Solar.

Discussão dos valores das densidades dos planetas

Primeiro, devem-se avaliar as hipóteses dos estudantes: o distanciamento ou a aproxima-ção dos valores das densidades estimados por eles em comparação com os dados da Tabela 2. A seguir, procure orientá-los para que observem que os planetas mais próximos do Sol têm densidades semelhantes à da Terra e que os mais afastados têm densidade um pouco maior que

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a da água e Saturno, com densidade de 0,7 g/cm3. Articular essa característica dos planetas com aquelas desenvolvidas no Caderno do Professor do 7o ano (Volume 1), no tema “Representando o Sistema Solar”, mostrando que os quatro planetas mais próximos do Sol são conhecidos como planetas rochosos ou telúricos e os quatro últimos, como gasosos, havendo entre os dois grupos o Cinturão de asteroides. Os gasosos, também conhecidos como gigantes gasosos, são compos-tos principalmente de gases (hidrogênio, hélio e metano), possuindo um pequeno núcleo sólido em seu interior.


Para ampliar esse estudo, você pode explorar a atividade do cálculo da densidade dos objetos e discutir o fenômeno do empuxo: Qual a natureza da força que mantém a cortiça, a bolinha de isopor ou a madeira flutuando, se a força da gravidade os puxa para baixo? Dando continuidade, explore o empuxo em outros líquidos e/ou em meios gasosos, como a subida de objetos no ar, a exemplo do que ocorre com os balões ou dirigíveis.

PARA SAbER mAiS

GREF.USP.IF. Leituras de Física. Mecânica. Peso, massa e gravidade. Disponível em: <www.if.usp.br/gref/>. Acesso em: 21 jul. 2014.

IAG.USP. Livros e apostilas. Disponível em: <http://www.iag.usp.br/astronomia/livros-e-apostilas>. Acesso em: 21 jul. 2014.

OLIVEIRA FILHO, Kepler de Souza; SARAIVA, Maria de Fátima de Oliveira. O Sistema Solar. Disponível em: <http://astro.if.ufrgs.br/ssolar.htm>. Acesso em: 21 jul. 2014.

TEmA 5: DivERSiDADE DA viDA ANimAl


Ao longo das últimas décadas, o mundo técnico e científico invadiu os meios de comunicação com o assunto preservação da biodiversidade. Jornais, revistas, televisão e internet tratam desse tema de extrema importância. Mas, o que é biodiversidade? O termo é uma contração da expressão “diversidade biológica”. Quando foi cunhado, no começo da década de 1980, significava apenas riqueza de espécies; atualmente, inclui a diversidade genética, de espécies e de ecossistemas.

Se fosse considerada apenas a diversidade de espécies, um dos motivos para conservar a biodi-versidade seria garantir a manutenção dos processos que podem ocorrer no meio ambiente, como

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a polinização, ciclagem de nutrientes, conservação dos solos, controle de pragas e doenças etc. No entanto, muitas vezes, a responsabilidade de preservar a biodiversidade é delegada ao outro, uma vez que imaginamos que essas espécies estão muito longe de nós.

O objetivo desta atividade, portanto, é evidenciar que a diversidade de espécies, no caso, a ani-mal, está em todos os lugares. Por meio desta proposta, é possível explorar conteúdos de Ecologia abordados no Caderno do Professor do 7o ano de maneira investigativa e experimental, ajudando os estudantes a reconhecer as consequências das ações humanas em seu entorno e no planeta.


No solo da escola, há variedade de animais invertebrados?7

A multiplicidade de habitats encontrada no solo possibilita a existência de enorme biodiversidade: uma pequena porção de solo pode conter bilhões de bactérias, milhões de fungos e protozoários, além de nematódeos, aracnídeos e insetos.

A proposta é analisar amostras de solo da escola ou de seu entorno em busca de seres vivos. Exem-plos de problemas que podem ser propostos aos estudantes são: Qual é a diversidade de espécies de animais que vivem no solo da escola ou de seu entorno? Quais são as características do solo onde há maior diversidade de espécies animais (por exemplo, solo pisoteado, arenoso, encharcado)? Quais são as características do ambiente em que há maior diversidade de espécies de animais no solo (por exem-plo, sombreado, ensolarado, seco, úmido, com vegetação, exposto)?

Habilidades

Estabelecer critérios para o agrupamento de animais invertebrados; identificar invertebrados de solo e classificar os indivíduos de acordo com os critérios de igualdade e diferença preestabelecidos; analisar e discutir a qualidade dos critérios adotados; analisar, do ponto de vista biológico, padrões que garantem a sobrevivência e a evolução dos seres vivos; relacionar algumas adaptações dos animais aos ambientes em que vivem; concluir com base em dados empíricos; comunicar os resultados encon-trados e argumentar sobre suas conclusões; trabalhar em grupo.

Número de aulas

É provável que toda a atividade possa ser desenvolvida em três aulas, sendo a primeira para pro-blematização e coleta das amostras de solo; a segunda, para coleta de dados sobre a diversidade de espécies, e a última para discussão dos resultados encontrados.

7 Natalia Arango, María E. Chaves, Peter Feinsinger. 2009. Derechos reservados. Permitida la reproducción de textos citando la fuente: Arango N., M. E. Chaves y P. Feinsinger (2009).

Principios y Práctica de la Enseñanza de Ecología en el Patio de la Escuela. Instituto de Ecología y Biodiversidad - Fundación Senda Darwin, Santiago, Chile. 136 p.

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Inicialmente, escolha com os estudantes que característica do solo será levada em consideração na investigação. Apenas para ilustrar e facilitar a compreensão dessas orientações, imagina-se que a escolha tenha sido comparar a diversidade de espécies em solos pisoteados e não pisoteados. Mas vale lembrar que há outras possibilidades, como as descritas anteriormente.

Considerando os conhecimentos adquiridos, os estudantes devem refletir sobre as condições do solo e a relação dessas condições com a biodiversidade, imaginando em qual solo é esperado encontrar mais espécies. As hipóteses levantadas devem levar em conta as condições do solo, tais como textura, grau de compactação, quantidade de água e de matéria orgânica.

Execução da atividade experimental8

Para testar as hipóteses levantadas, seria interessante que você organizasse a classe em grupos de três ou quatro estudantes. Inicialmente, metade das equipes ficaria responsável por setores do pátio da escola que não estão pisoteados (por exemplo, os canteiros do jardim ou os lados de um caminho) e a outra metade ficaria responsável por áreas pisoteadas (como a trilha de um caminho ou de um jardim) e, se houver tempo, é possível repetir os procedimentos trocando as equipes.

Vale a pena investigar com antecedência se determinados locais da escola são propícios para a realização desta atividade. A ausência completa de animais visíveis pode ser frustrante para os estudantes. Caso não disponha de um local adequado na sua escola, use amostras do entorno ou de parques, jardins, praças etc.

O objetivo é contar os indivíduos encontrados e agrupá-los por semelhanças morfológicas (conceito tipológico de espécie). É importante que você esclareça que esta é uma investigação que trará indícios da biodiversidade animal no solo, uma vez que a classificação em espécies não seguirá todos os critérios adotados por biólogos (morfologia detalhada, comportamento, habitat, sequência de DNA etc.), mas apenas semelhanças morfológicas macroscópicas, e, dessa forma, o número real de espécies encontradas pode estar sub ou superestimado.

material necessárioBalde pequeno; bandeja de fundo claro ou forrada com papel branco; luvas; pá de jardinagem (para

cavar o solo e recolher a amostra); pinças ou palitos de sorvete ou churrasco (para manusear os seres vivos); régua e saco plástico. Esses materiais devem ser distribuídos para cada grupo.

8 Natalia Arango, María E. Chaves, Peter Feinsinger. 2009. Derechos reservados. Permitida la reproducción de textos citando la fuente: Arango N., M. E. Chaves y P. Feinsinger (2009).

Principios y Práctica de la Enseñanza de Ecología en el Patio de la Escuela. Instituto de Ecología y Biodiversidad - Fundación Senda Darwin, Santiago, Chile. 136 p.

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Procedimento a ser adotadoCada grupo, de acordo com seu setor (pisoteado ou não pisoteado), define uma zona de apro-

ximadamente 1 m de diâmetro, separada por, no mínimo, 2 m das demais zonas. No meio de sua zona, a equipe cava um buraco de 30 cm × 30 cm de superfície e 20 cm de profundidade, recolhendo o solo escavado em baldes ou sacos plásticos.

No laboratório, deve-se espalhar a amostra de solo sobre uma bandeja de cor clara para facilitar a visualização dos seres vivos. Os estudantes devem separar todos os seres vivos encontrados da terra escavada. Posteriormente, para definir a diversidade de espécies, eles deverão agrupar os seres vivos encontrados por semelhanças.

Os seres vivos encontrados nessas amostras devem ser manuseados com cuidado para não morre-rem até que todas as amostras de solo sejam registradas. Ao terminar, os estudantes devem devolver os indivíduos ao solo coletado, e toda a amostra deve ser recolocada no local em que foi coletada.

Finalizado o trabalho prático, os grupos reúnem-se para resumir e registrar os dados, discutir o observado e preparar a apresentação para toda a classe. Os dados podem ser apresentados no for-mato de tabela ou gráficos de diversos tipos (barras, por exemplo).


É esperado que a biodiversidade encontrada varie de acordo com as características do solo investigado. Quando há condições que favoreçam a sobrevivência dos animais, espera-se encontrar mais indivíduos e, nesse caso, maior biodiversidade. Também é esperado que alguns animais sejam encontrados num determinado tipo de solo e não em outros, de acordo com suas características. A minhoca, por exemplo, é encontrada com frequência em solos não pisoteados, úmidos e com restos de vegetais que lhe servem de alimento.


A discussão dos dados encontrados pode ser orientada com base nas questões a seguir. Muitas delas levam a novas perguntas e novas investigações.

1. Há mais espécies por amostra nas zonas de solo pisoteado ou não pisoteado? 2. A diferença entre o que foi encontrado nos dois tipos de solo foi relevante ou reduzida? 3. Analisando somente um mesmo tipo de solo, o número de seres vivos variou entre um e outro

buraco ou sempre foi o mesmo? 4. Como o pisoteio pode interferir nas características do solo, como a disponibilidade de ar, a umi-

dade, a dureza? 5. Como investigar isso? Qual solo parecia mais duro? Qual parecia mais úmido? 6. Que outras características do solo poderiam afetar a diversidade de espécies?

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De modo geral, solos não pisoteados possuem mais espaços entre os grãos e há mais ar, favore-cendo, consequentemente, o deslocamento dos seres vivos e sua respiração. Solos úmidos possuem mais água, recurso fundamental para a sobrevivência e importante para a reprodução de muitos seres vivos. Quando há matéria orgânica disponível (restos de seres vivos), há alimento, portanto mais seres vivos e maior biodiversidade podem ser encontrados ali.

Outra discussão que pode surgir da comparação entre diferentes solos é sobre a condição ambiental do local de onde foi retirada a amostra. Solos em áreas com vegetação frequentemente são mais úmidos, aerados e ricos em matéria orgânica do que os solos expostos. Dessa forma, a vegetação propicia uma maior biodiversidade no solo, conhecimento importante para pensar nas ações dos seres humanos quando desmatam uma região e deixam o solo exposto.


Veja algumas sugestões de atividades para ampliar este estudo experimental:

1. Classificar os indivíduos encontrados (todos do reino animal) nos táxons filo, classe, ordem e família. Para isso, recomendam-se o uso de microscópios ou lupas e a leitura de obras sobre as características de animais invertebrados.

2. Investigar outros tipos de solo da escola ou de outros locais, a fim de tentar responder que condições favorecem a biodiversidade. Esse tipo de investigação pode resultar numa pesquisa individual em que o estudante proporia ações para melhorar as condições do solo na escola e, consequentemente, propiciar o aumento da biodiversidade no local.

3. Propor uma investigação para selecionar o melhor tamanho para as amostras de solo. Questões como as sugeridas a seguir podem problematizar o tema e desencadear o processo investiga-tivo: O desenho experimental realizado foi o melhor possível? As amostras tiveram um tamanho apropriado? Seria possível desenhar uma investigação para selecionar o melhor tamanho para as amostras? Como seria tal investigação?

4. Propor questões a respeito das ações humanas sobre o solo, tais como: Como o uso do solo afeta a biodiversidade? Será que a passagem de turistas em uma trilha afetaria os seres vivos que habitam o solo em reservas naturais? Como minimizar estes efeitos? Como os animais do solo são afetados por diferentes práticas agrícolas? Que procedimentos poderiam ser adotados para minimizar esses efeitos?

PARA SAbER mAiS

BENSUSAN, N. Seria melhor mandar ladrilhar? Biodiversidade: Como? Por quê? Pra quê? 2. ed. Brasília: UnB, 2008.

RIBEIRO-COSTA, C. S.; ROCHA, R. M. Invertebrados: manual de aulas práticas. Ribeirão Preto: Holos, 2002.

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TEmA 6: OS NUTRiENTES E SUAS FUNçõES NO ORgANiSmO


O corpo humano necessita de uma série de substâncias para funcionar corretamente. O bom funcionamento do organismo depende da ocorrência de processos celulares que necessitam de matérias-primas obtidas nos alimentos ingeridos pelo indivíduo. Conhecer algumas substâncias importantes para os processos metabólicos e suas principais fontes na alimentação nos permite realizar escolhas mais conscientes dos alimentos que devem ser ingeridos em maior ou menor quantidade nas refeições.

É muito comum que estudantes do 8o ano já tenham ouvido falar de proteínas, carboidra-tos, vitaminas e outros nutrientes. Todavia, nessa faixa etária, percebe-se que as informações recebidas por diferentes veículos de comunicação (revistas, televisão, internet) não são cor-retamente articuladas ou, em alguns casos, constituem ideias equivocadas e até perigosas (quando a informação incorreta é usada para montagem de dietas específicas). Por isso, é muito importante que este tema ganhe tempo e espaço no cotidiano escolar dos estudantes, uma vez que as atividades escolares planejadas/realizadas pelos professores devem ser fontes de informações seguras.

No Caderno do Professor, nas Situações de Aprendizagem a ser trabalhadas no 8o ano, os nutrientes e suas funções são discutidos a partir de atividades de análise de rótulos e embalagens dos produtos industrializados; de verificação sobre o conteúdo calórico de alguns alimentos e do uso de guias alimentares para a montagem de dietas equilibradas. As atividades sugeridas neste material permitem o trabalho investigativo com conteúdos complementares, pois tratam de um nutriente específico: a vitamina C.


A vitamina C é amplamente conhecida como nutriente importante para o funcionamento do orga-nismo humano. Muitas pessoas não sabem exatamente quais são as funções desse nutriente no corpo, mas consideram sua ingestão imprescindível para a manutenção da boa saúde. É muito comum que elas relacionem a vitamina C com o bom funcionamento do sistema imunológico.

A indústria alimentícia, por meio dos rótulos e embalagens de seus produtos, informa a presença de determinados nutrientes e aproveita para fazer propaganda de seu caráter “saudável”, como quando apresenta uma informação do seguinte tipo: “Fonte de vitamina C”. As escolhas dos con-sumidores de alimentos industrializados podem ser influenciadas pelas informações presentes nas embalagens, principalmente quando se considera um nutriente reconhecidamente importante pela população, como a vitamina C.

Esta atividade tem como objetivo verificar a presença e a quantidade de vitamina C em diferentes alimentos, naturais ou processados. Sendo assim, as questões problematizadoras para investigação

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Ao problematizar o tema com a turma, seria interessante iniciar uma discussão investigando os conhecimentos prévios dos estudantes a respeito do que é a vitamina C, onde o nutriente pode ser encontrado e qual é a sua função no organismo. Para direcionar a conversa de forma a culminar na problematização, após o levantamento das ideias iniciais, também é possível perguntar se todos os alimentos possuem vitamina C, se eles têm quantidades diferentes de vitamina C e se os ali-mentos industrializados possuem quantidades maiores de vitamina C que suas “versões naturais”.

Em seguida, apresente aos estudantes as questões problematizadoras para investigação na forma de perguntas (como foram apresentadas no item “Problema a ser investigado”). Solicite então que, primeiro, tentem respondê-las a partir de suas opiniões. As respostas dadas serão as hipóteses de investigação.

As questões problematizadoras propostas foram elaboradas de forma a delimitar as possibili-dades de hipóteses. Seguem alguns exemplos de questões seguidas de hipóteses que podem ser expostas pelos estudantes:

são: Qual dos alimentos possui maior quantidade de vitamina C? Um suco de laranja industrializado possui mais vitamina C que um suco natural?

Habilidades

Associar a vitamina C a alguns alimentos presentes na dieta diária; selecionar, organizar, rela-cionar e interpretar dados e informações representados de diferentes formas para tomar decisões e enfrentar situações-problema; relacionar informações, representadas de diferentes formas, e conhecimentos disponíveis em situações concretas para construir uma argumentação consistente; ler e interpretar rótulos de alimentos; procurar informações em uma tabela; comparar dados e ela-borar conclusões; isolar variáveis para interpretar fenômenos; construir uma tabela organizando informações; construir gráficos para sintetizar e apresentar informações; responder perguntas de forma objetiva; emitir opiniões e argumentar.

Número de aulas

O número de aulas para trabalhar com este tema depende da possibilidade de expansão das pro-blematizações propostas. Uma maneira de otimizar o tempo das aulas é abordar as duas questões problematizadoras concomitantemente. A investigação simultânea pode ocorrer de duas formas: a turma pode ser organizada em grupos para investigar os dois problemas ou alguns grupos investigam o primeiro problema, enquanto outros investigam o segundo. Nesse último caso, recomenda-se um número mínimo de três aulas.

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a Qual dos alimentos possui maior quantidade de vitamina C? entre os alimentos fornecidos, a laranja é a que possui a maior quantidade de vitamina C.

a Um suco de laranja industrializado possui mais vitamina C que um suco natural? O suco de laranja natural possui mais vitamina C do que o suco industrializado.

Execução da atividade experimental9

Quantidade de vitamina C em diferentes alimentosNesta atividade, propõe-se a investigação qualitativa da presença de vitamina C em diferentes

alimentos fornecidos por você à turma. É possível escolher um conjunto de frutas, como limão, goiaba, manga, caju, laranja, maracujá, acerola etc., a fim de produzir sucos para a análise; vegetais folhosos, como espinafre, brócolis, couve, nabo, inhame, mandioca; ou legumes, como pimentões. É importante que você obtenha os vegetais no dia anterior à atividade ou combine com os estudan-tes para que os tragam no dia da aula.

O método utilizado para identificar a vitamina C nesses alimentos baseia-se na reação deles ao composto formado por iodo e amido. Por conta de seu potencial antioxidante, a vitamina C desmonta a ligação entre iodo e amido, provocando mudança na coloração. A mistura de amido com iodo, que é de coloração roxa ou azulada, ficará transparente com a aplicação da quantidade certa de vitamina C.

material necessário1 comprimido efervescente de vitamina C de 1 g; tintura de iodo a 2% (comercial); sucos de

frutas variados (depende das frutas que você escolher); outros vegetais (verduras e legumes à sua escolha); liquidificador (para preparo dos sucos); 1 caixa de 1 L de suco industrializado de laranja; 5 pipetas de 10 mL (ou seringas de plástico descartáveis de mesmo volume); fonte de calor (aquecedor elétrico, bico de Bunsen ou lamparina a álcool); 6 ou mais copos de vidro (do tipo de acondicionar geleia ou do tipo americano); 8 g de farinha de trigo; béquer de 500 mL ou de 250 mL; termômetro; água filtrada; conta-gotas de vidro; 1 garrafa de vidro ou de plástico de 1 L; balança eletrônica digital.

Observações sobre o material a ser utilizado

• O liquidificador e a balança digital podem ser usados coletivamente, mas os outros materiais são necessários para cada grupo de estudantes. Dependendo do número de grupos formados na turma, as quantidades totais deverão ser recalculadas.

• Para o teste dos diferentes vegetais (frutas, verduras ou legumes), deverão ser produzidos seus respectivos sucos. Procure usar a mesma quantidade (massa) de vegetal, assim como de água, em cada preparação. Considere o tempo para a preparação dos sucos em seu planejamento.

9 Fonte dos dados: SILVA, S. L. A.; FERREIRA, G. A. L.; SILVA, R. R. À procura da vitamina C. Química Nova na Escola, no 2, nov. 1995. p. 31-32.

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Procedimentos a ser adotados

Preparação da mistura de água com farinha de trigoEm um béquer, coloque 400 mL de água filtrada. Em seguida, aqueça o líquido até a temperatura

de 50 0C, cujo acompanhamento poderá ser realizado por meio de um termômetro. Ao atingir a tem-peratura desejada, desligue a fonte de calor e acrescente aproximadamente 8 g de farinha de trigo na água aquecida, agitando sempre a mistura até que alcance a temperatura ambiente.

Preparação da solução aquosa de vitamina C controle Em um béquer de 1 L ou em uma garrafa de mesmo volume contendo aproximadamente

500 mL de água filtrada, dissolva um comprimido efervescente de vitamina C, acrescente mais 500 mL de água filtrada e mexa por 30 segundos.

Preparação do controle experimentalPara estabelecer a base de comparação com os testes a ser realizados, serão necessários dois copos:

(1) controle do número de gotas de solução de iodo; (2) controle do número de gotas da solução-pa-drão de vitamina C. Numere os copos como 1 e 2 e acrescente 30 mL da mistura de água e farinha de trigo em cada um. Adicione, gota a gota, a solução de iodo no Copo 1 até que a mistura fique com uma coloração preta ou azul arroxeada. Anote o número de gotas utilizado. Adicione, então, no Copo 2, o mesmo número de gotas da solução de iodo do Copo 1. Em seguida, acrescente, gota a gota, a solu-ção-padrão de vitamina C no Copo 2 até que a coloração azul arroxeada desapareça. Se a coloração voltar a aparecer, adicione mais gotas até que o desaparecimento seja permanente. Não se esqueça de registrar o número de gotas da solução-padrão de vitamina C usadas no Copo 2.

Realização dos testesPreparação do teste: o número de copos utilizados para o teste dependerá do número de sucos

vegetais à disposição. Isso será ilustrado com dois copos-teste. Numere os copos como 3 e 4 e acres-cente 30 mL da mistura de água e farinha de trigo em cada um. Adicione também, em cada copo, o número de gotas de solução de iodo utilizadas no Copo 1. No Copo 3, acrescente, gota a gota, o suco X até que a coloração azul arroxeada desapareça de forma permanente. Registre o número de gotas do suco X utilizado no Copo 3. No Copo 4, repita os procedimentos realizados no Copo 3 com o suco X, mas agora com o suco Y.


A contagem do número de gotas necessárias para deixar a mistura de cada copo sem a coloração roxa ou azulada é muito importante para a realização de toda a discussão subsequente. Os estudan-tes devem realizar essa contagem de forma cuidadosa, pois, como a análise será qualitativa, uma gota a mais ou a menos será indicativa de maior ou menor quantidade de vitamina C, respectiva-mente. Em seguida, os estudantes devem anotar os resultados obtidos.

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A discussão dos dados encontrados pode ser orientada com base nas questões a seguir:

1. O que acontece quando se adiciona iodo a uma mistura de água e amido?2. O que acontece quando se adiciona vitamina C a uma mistura de água, amido e iodo?3. Quais dos sucos causam o mesmo efeito que a vitamina C?4. Pensando nesses resultados, responda: que sucos têm mais vitamina C?5. Por que, nesse experimento, é necessário que um dos copos não contenha nem vitamina C nem

suco?

A mistura de água e amido adquire uma coloração azulada ou roxa quando entra em contato com uma solução de iodo. A vitamina C é capaz de desfazer a ligação entre amido e iodo e, como essa ligação era responsável pela coloração característica da mistura, a cor azul ou roxa desaparece. Dessa forma, quanto maior a quantidade de vitamina C na fruta ou no vegetal, menor a quantidade de gotas de suco necessárias para fazer desaparecer de forma permanente a coloração azulada de certo copo-teste. De acordo com a Tabela de Composição de Alimentos (FRANCO, 1992), seguem alguns valores do teor de vitamina C em algumas frutas:

Tabela de Composição de Alimentos

limão verde 63,2 mg

limão maduro 30,2 mg

laranja-pera fresca 40,9 mg

Suco concentrado e congelado de laranja 76,5 mg

Caju amarelo maduro 219,7 mg

goiaba branca 80,1 mg

goiaba vermelha 45,6 mg

Tabela 3.

Os copos-controle devem ser retomados constantemente na análise dos resultados, uma vez que representam o parâmetro para as comparações. O Copo 1 representa o parâmetro da quanti-dade de iodo necessária para colorir uma mistura que possui quantidade zero de vitamina C. Já o Copo 2 representa uma mistura de grande concentração da vitamina. É esperado que os vegetais tenham quantidades de vitamina C inferiores à existente no comprimido efervescente e, por isso, haja a necessidade de um número maior de gotas para a descoloração da mistura de água e amido. O uso de tabelas de composição dos alimentos para verificar a quantidade de vitamina por unidade de massa e a construção de gráficos de barras para visualizar melhor a comparação dos resultados podem enriquecer o trabalho de fechamento, além de discussão com os estudantes sobre a confir-mação ou não de suas hipóteses.

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A discussão sobre o teor de vitamina C nos alimentos pode ser ampliada a partir de um pro-jeto de investigação individual ou de uma nova atividade experimental, caso haja condições. Uma informação bem difundida é a perda do teor nutricional do alimento, dependendo da forma de seu preparo, de sua conservação ou do tempo entre o preparo e o consumo. Esses fatores realmente influenciam o teor nutricional dos alimentos e podem ser investigados com base nos mesmos mate-riais e procedimentos propostos anteriormente.

Seguem alguns exemplos de problematizações possíveis: em relação ao teor de vitamina C, seria melhor ingerir vegetais crus ou cozidos? Qual tipo de cozimento, na água ou no vapor, provoca a menor perda de vitamina C? Um suco de laranja natural deve ser consumido em quanto tempo após seu preparo a fim de evitar perda no teor de vitamina C? Conservar o suco de laranja natural em geladeira, algumas horas após seu preparo, diminui a perda de vitamina C em relação à conservação na temperatura ambiente?

PARA SAbER mAiS

ATKINS, P. W. Moléculas. São Paulo: Edusp, 2006. p. 100-102.

NEPA – Núcleo de Estudos e Pesquisas em Alimentação. Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Disponível em: <http://www.unicamp.br/nepa/taco/contar/taco_4_edicao_ampliada_e_revisada.pdf?arquivo=taco_4_versao_ampliada_e_revisada.pdf>. Acesso em: 21 jul. 2014.

PHILIPPI, S. T. tabela de composição dos alimentos: suporte para decisão nutricional. 2. ed. São Paulo: Coronário, 2002.

SCHWARCZ, J. Barbies, bambolês e bolas de bilhar: 67 deliciosos comentários sobre a fascinante química do dia a dia. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2009. p. 57-64.

SILVA, S. L. A.; FERREIRA, G. A. L.; SILVA, R. R. À procura da vitamina C. Química nova na escola, no 2, nov. 1995. p. 31-32.

TEmA 7: ESTRUTURA, FUNCiONAmENTO E iNTER-RElAçõES DO SiSTEmA RESPiRATÓRiO E DO SiSTEmA CARDiOvASCUlAR


O ato de respirar e o fôlego são constantes no funcionamento cotidiano do organismo. Por isso, muitas vezes, nem são percebidos. As pessoas lembram-se deles quando algo atrapalha sua respira-ção: quando ficam sem ar ou falta-lhes fôlego para realizar determinada atividade. Conhecer mais

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Ficar sem respirar é angustiante. A constante necessidade de gás oxigênio é tão grande que uma pessoa pode perder a consciência ou mesmo vir a falecer se for privada do ato de respirar por pouco mais de quatro minutos. Mas o que determina quanto tempo uma pessoa pode ficar sem respirar?

O tempo de apneia (interrupção voluntária ou involuntária da ventilação pulmonar) depende de alguns fatores, como a quantidade de ar armazenada dentro dos pulmões e o aproveitamento do gás oxigênio presente nesse ar armazenado. Esta sugestão de atividade propõe a investigação da capaci-dade pulmonar dos estudantes a partir das seguintes questões: O sexo e o tamanho corporal influenciam a quantidade de ar que pode ser armazenada nos pulmões das pessoas? A prática de atividade física, o tipo e o tempo de duração influenciam a capacidade pulmonar das pessoas?

Habilidades

Associar o trabalho dos músculos da ventilação pulmonar com a capacidade de ar que pode ser armazenada nos pulmões; identificar variáveis associadas à capacidade pulmonar; selecionar, organi-zar, relacionar e interpretar dados experimentais e coletados por meio de entrevistas; construir uma tabela organizando informações; construir gráficos para sintetizar e apresentar informações; respon-der perguntas de forma objetiva; emitir opiniões e argumentar.

Número de aulas

O tempo mínimo para a atividade é de quatro aulas, considerando a primeira aula para a problematiza-ção, discussão dos procedimentos e início da coleta de dados. A segunda aula será dedicada exclusivamente à coleta de dados; a terceira e quarta serão direcionadas à análise dos dados e discussão das conclusões. Você deve estar preparado para fazer ajustes em função do andamento dos trabalhos e da autonomia da turma.

sobre a respiração e o que determina o fôlego nos indivíduos permite uma maior consciência sobre o funcionamento do corpo, possibilitando maior autonomia para lidar com diferentes situações, como a realização de atividades físicas de intensidade variável ou a moderação das pausas durante a fala.

No Caderno do Professor do 8o ano, o sistema respiratório é tratado como parte importante na realização das funções nutricionais. A atividade sugerida neste material complementa esse estudo com enfoque na capacidade pulmonar e na relação entre os sistemas respiratório e cardiovascular.



Inicie a problematização do tema discutindo com os estudantes sobre o ato de respirar e o tempo que uma pessoa pode voluntariamente ficar em apneia. Professor, é importante que você alerte a turma sobre os riscos dessa prática.

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Você pode dar continuidade à discussão, levantando a questão sobre qual é a quantidade de ar que pode ser armazenada nos pulmões de uma pessoa e, em seguida, apresentar as questões problematizadoras para investigação (como foram apresentadas no item “Problema a ser investigado”). O próximo passo é permitir que os estudantes elaborem suas hipóteses para investigação.

Cada problema proposto para a atividade é composto por duas questões. Portanto, é possível desmembrá-los durante a apresentação aos estudantes, ou trabalhar com eles a criação de hipóte-ses que abordem apenas um dos aspectos do problema. Dessa forma, cada problema deve permitir a elaboração de duas ou mais hipóteses. Veja o exemplo:

O sexo e o tamanho corporal influenciam a quantidade de ar que pode ser armazenada nos pul-mões das pessoas?

a Hipótese 1 – a capacidade pulmonar das pessoas não varia entre os sexos. a Hipótese 2 – a altura das pessoas influencia a capacidade pulmonar da seguinte forma: quanto

mais alta é a pessoa, maior sua capacidade pulmonar.


Fatores que influenciam a capacidade pulmonar dos estudantesEsta atividade propõe a construção de um equipamento de medida da capacidade pulmonar a

partir da quantidade de ar eliminada numa expiração forçada – o espirômetro. A medição da capa-cidade pulmonar será feita a partir do volume ocupado pelo ar expelido na expiração máxima do indivíduo. Como a investigação trabalha com fatores muito suscetíveis às variações do tamanho amostral, é interessante realizar a medição com o espirômetro com todos os estudantes da turma e, se possível, planejar uma maneira de agregar os dados de todas as classes da série, garantindo assim o maior universo amostral possível.

Além dos dados do espirômetro, os estudantes também deverão realizar medições da altura corporal e coletar dados sobre os tipos de atividade física praticados durante a semana e a duração dos treinos.

material necessário1 béquer de 250 mL; 1 garrafão de plástico transparente com capacidade mínima para 6 L com

tampa de rosquear; mangueira transparente e flexível de comprimento igual a 1,5 m e diâme-tro mínimo de 1,5 cm; caneta para marcação permanente; bacia, balde ou cuba com capacidade mínima de 15 L e diâmetro que permita a inserção em seu interior do garrafão.

Demais materiaisFita métrica (no mínimo duas); jarra ou recipiente com capacidade de 1 L; pano de chão; álcool

absoluto 99% e material para anotações.

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Garrafão

Mangueira

Balde

A construção do espirômetro pode ser trabalhosa e demorada, por isso, considere esse tempo em seu planejamento. Se você tiver pouco tempo disponível para a realização do experimento, é interessante construir o espirômetro previamente às aulas.


Construção do espirômetro

Lave e retire o rótulo do garrafão. Usando o béquer, colo-que 250 mL de água no garrafão e, com a caneta permanente, faça uma marcação do nível referente a esse volume na parte externa do garrafão. Coloque mais 250 mL de água no garra-fão e faça uma nova marcação com a caneta. Repita esse pro-cedimento até realizar a marcação que representará o volume total do garrafão. Depois, coloque o garrafão de cabeça para baixo e escreva ao lado de cada marcação o volume corres-pondente. Dessa forma, próximo ao gargalo do garrafão, estará a marcação de 6 000 mL e, no fundo do recipiente, estará a marcação de 250 mL. Encha o balde, cuba ou bacia com metade da sua capacidade total. Encha completamente o garrafão de água e tampe-o. Coloque o garrafão de cabeça para baixo dentro do balde com água, mergulhando pelo menos todo o seu gargalo. Abra o garrafão. Insira uma das pontas da mangueira flexível dentro do garrafão e deixe a outra extremidade da man-gueira fora do balde, conforme mostra a figura.

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Figura 4.

Observações

• A quantidade de espirômetros dependerá da disponibilidade para realizar a medição da expiração forçada em diferentes pessoas simultaneamente.

• É interessante disponibilizar para a turma mais de uma fita métrica, para tornar mais ágil a medição da altura corporal.

medição do volume de ar eliminado na expiração forçada Com o espirômetro preparado de acordo com o procedimento anterior, um estudante deve segu-

rar a extremidade da mangueira que está fora do balde, realizar uma inspiração máxima na posição ereta e, em seguida, expirar o máximo que conseguir dentro do tubo (mangueira), de forma que o ar eliminado pelo seu corpo vá para dentro do garrafão. O estudante que realiza o teste deve expirar apenas uma vez com a maior intensidade possível, parando apenas quando sentir que “não há mais

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ar em seus pulmões”. Deve-se observar o nível da água dentro do garrafão e registrar a marcação de volume em que a superfície do líquido se encontra. A graduação marcada na garrafa pode ser considerada uma medida da capacidade pulmonar dos estudantes.

medição da altura corporalOs estudantes devem medir a altura corporal dos colegas usando a fita métrica e uma superfí-

cie plana e regular como uma parede ou o chão. Durante a medição, o indivíduo em análise deve permanecer sem calçado. Se uma parede for usada como auxílio, a pessoa deve permanecer em pé, com toda a planta dos pés tocando o solo. A distância entre a sola do calcanhar e o ponto mais alto da cabeça, desconsiderando o cabelo, será medida pela fita métrica e indicará a altura corporal.

Coleta dos dados sobre prática de atividades físicas Durante as medições da expiração máxima e da altura corporal, os estudantes também devem

entrevistar seus colegas sobre a prática de atividades físicas. Devem descobrir quantas vezes por semana realizam atividade física e qual a duração de cada treino. É importante registrar também o tipo de atividade praticada.


A capacidade pulmonar depende do sexo, do peso corporal e da prática de atividades físicas. Todavia, por conta da faixa etária, talvez alguns estudantes estejam em fases muito distintas e, por isso, é provável que a diferença entre os sexos ainda não seja significativa. Em adultos, a capaci-dade pulmonar do sexo masculino é, em média, maior que a do sexo feminino em virtude do maior tamanho da caixa torácica.

A prática de atividades físicas influencia de forma perceptível a capacidade pulmonar, caso o estudante a realize de forma consistente, vários dias por semana.

É provável que a maior parte dos estudantes, independentemente do sexo, em virtude da faixa etária, apresente valores de expiração máxima entre 3 000 mL e 4 500 mL.



1. Que grupo de estudantes teve maiores volumes de expiração: meninas ou meninos?2. A altura do indivíduo está relacionada com o volume de expiração? Justifique com dados do

experimento.3. A atividade física tem alguma relação com o volume expirado? Explicar usando dados coletados.

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A investigação realizada no decorrer desta atividade permitirá aos estudantes perceber a exis-tência ou ausência de algumas relações entre as variáveis analisadas e a capacidade pulmonar deles. Uma primeira possibilidade é calcular as médias dos grupos a ser comparados, como: média das meninas × média dos meninos; média dos que fazem atividade física × média dos sedentários; média dos mais altos × média dos mais baixos.

Um passo mais avançado seria discutir o conceito de correlação ou associação. Para isso, seria interessante a utilização de diagramas de dispersão (gráficos de pontos) para avaliar a associação entre as variáveis testadas; por exemplo, um gráfico de volume expirado × altura. Esse tipo de análise permitirá uma avaliação mais aprofundada da ligação entre as variáveis, já que a maneira como variam juntas resultará em um determinado arranjo espacial dos pontos. Há uma sugestão de leitura específica sobre esse tipo de análise na seção Para saber mais.

Para fechar, é importante deixar claro aos estudantes que os valores de capacidade pulmonar são influenciados por diferentes fatores, tais como tamanho do tórax e condicionamento e consciência do indivíduo a respeito dos movimentos e músculos envolvidos na respiração. Além disso, vale ressaltar que a capacidade pulmonar é um dos determinantes do fôlego de uma pessoa, mas não o único. A quan-tidade de gás oxigênio absorvida nos alvéolos, transportada pelo sangue e consumida pelos tecidos também é muito importante. Considere discutir com os estudantes as relações existentes entre a quan-tidade de ar armazenada nos pulmões e o quanto é absorvido do gás oxigênio presente nesse ar.


A discussão sobre a capacidade pulmonar e o volume máximo de gás oxigênio pode ser ampliada a partir de um projeto de investigação individual ou de uma nova atividade experimental, se hou-ver tempo disponível. É provável que os estudantes percebam que o procedimento de tomada de medidas da expiração forçada pode influenciar as conclusões elaboradas, uma vez que alguns indi-víduos possivelmente não tenham conseguido expirar o máximo que conseguiriam. A verificação dessa influência a partir de uma investigação que permite mais de uma medição no espirômetro por pessoa é uma forma de ampliação do trabalho.

Outra possibilidade de ampliação é fazer uma investigação sobre o “volume de gás oxigênio” dos estudantes por meio de atividades a ser realizadas conjuntamente com os professores de Educação Física. Os artigos indicados a seguir são boas fontes para planejamento dessas atividades.

ALMEIDA, Jeeser Alves de et al. Validade de equações de predição em estimar o VO2max de brasileiros jovens a partir do desempenho em corrida de 1.600 m. Revista Brasileira de Medicina do esporte. Niterói, v. 16, n. 1, jan./fev. 2010. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1517-86922010000100011&lng=en&nrm=iso>. Acesso em: 21 jul. 2014.

RODRIGUES, Anabel N. et al. Valores de consumo máximo de oxigênio determinados pelo teste cardiopulmonar em adolescentes: uma proposta de classificação. Jornal de Pediatria. (Rio J.), v. 82, n. 6, Porto Alegre, nov./dez. 2006. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0021-75572006000800006&lng=en&nrm=iso>. Acesso em: 21 jul. 2014.

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PARA SAbER mAiS

PARKES, M. J. Fisiologia: o limite da apneia. Scientific American Brasil – Aula Aberta, ano II, n. 15, 2013. p. 22-27.

TEmA 8: ElETRiCiDADE E CARgAS ElÉTRiCAS


Hoje em dia, costuma-se conviver com a eletricidade em pontos de luz e tomadas elétricas e também com fenômenos elétricos naturais: os raios durante as tempestades, descargas elétricas sen-tidas ao tocar em objetos desligados da rede elétrica (sobretudo em dias secos) ou sacos plásticos de supermercados que parecem estar sempre grudados. Frequentemente, as pessoas dizem “positivo” e “negativo”, termos associados à eletricidade, sem compreender seu significado no contexto da ciên-cia. Nesta proposta de atividade, a atenção estará focada na eletricidade que pode surgir quando há atrito em objetos de materiais diferentes ou no contato e na aproximação de corpos já eletricamente carregados, fenômenos chamados, em Física, de “eletricidade estática”. Esse estudo complemen-tará conteúdos dos Cadernos de 8o ano, nos quais se analisam as fontes de energia elétrica e seu uso cotidiano.

Partindo de observações simples da eletrização por atrito, há oportunidades para os estudantes explorarem a existência e as características da carga elétrica.


Quais são os tipos de manifestação que indicam a existência de carga elétrica em um objeto? Quais são as bases para atribuir o conceito de positivo e negativo à eletricidade?

Habilidades

Identificar variáveis relevantes e elaborar hipóteses em situações em que ocorrem fenômenos que envolvem eletricidade estática; reconhecer a importância de repetir procedimentos para obten-ção de observações confiáveis; compreender a necessidade de neutralizar os materiais no início de qualquer experimentação envolvendo identificação de cargas estáticas; estabelecer relações e interpretar observações ou resultados de um experimento sobre eletrização por atrito e por contato; reconhecer a existência de dois tipos de carga elétrica; elaborar comunicação escrita ou oral para relatar os experimentos.

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Esta atividade está estruturada em duas etapas:

Parte i – gerando eletricidade com o atrito

Para a realização dessa etapa, inicie com um levantamento de hipóteses sobre a possibilidade de uma pessoa gerar eletricidade.

Parte ii – Atração e repulsão e os sinais das cargas

Para a realização dessa etapa, solicite aos estudantes que reflitam sobre as seguintes questões: Como corpos com eletricidade estática se comportam ao interagir com outros corpos? O que caracte-riza a atração elétrica e a repulsão, em termos de eletrização de cargas?

Outras hipóteses podem ser registradas ao decorrer de cada etapa.

material necessárioPara as atividades demonstrativas: pente plástico; papel sulfite ou de seda (quanto menor a

gramatura, melhor). Para as atividades investigativas: tesoura; fita-crepe; canudo plástico de refri-gerante; papel higiênico; papel de seda de bala de coco; papel sulfite; linha de náilon (pode ser fio de meia desfiada ou de uma corda de náilon desfiada); massa de modelar lisa; papel-alumínio; saco plástico preto para lixo; pedaços de poliestireno expandido (EPS, isopor).


Parte i – gerando eletricidade com o atrito

Normalmente, associa-se a geração de energia elétrica a grandes usinas hidrelétricas ou ter-melétricas, responsáveis pelo fornecimento da eletricidade nas residências. Seria possível a uma pessoa gerar eletricidade?

Você pode iniciar o estudo com uma demonstração de eletrização por atrito. Com um pente plás-tico limpo, após passar algumas vezes no cabelo seco, aproxime-o de pedaços pequenos de papel; os pedaços tendem a ser atraídos pelo pente. Pergunte aos estudantes como eles explicam esse fenômeno. Será que percebem que há algum tipo de energia envolvida? O resultado da conversa pode ser registrado na lousa para ser retomado ao final da atividade.

Número de aulas

Para o desenvolvimento das discussões, construções e investigações, sugerem-se três aulas.

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O passo seguinte é ampliar a gama de materiais atritados a fim de verificar se poderiam repro-duzir o mesmo efeito resultante do atrito entre o pente e o cabelo. Sugestões de outros pares de materiais: régua plástica e agasalho de lã; canudinho plástico de refresco e papel higiênico; pedaço de isopor e saco plástico preto para lixo.

Parte ii – Passando a eletricidade de um corpo para o outro

Como os corpos eletrizados por atrito interagem com um pedacinho de papel-alumínio?

Para essa investigação, é necessário um pêndulo eletrostático.

Fio de náilon

(bem fino)

3 cm

Canudinho

dobrável

Fita-crepe

Disco de papel-

-alumínio

Massa de modelar

Figura 5 – Pêndulo eletrostático.

Sugere-se que você organize os estudantes em grupos e solicite a eles que reproduzam a ilustra-ção em sala de aula. Caso não haja disponibilidade de tempo, prepare os pêndulos com antecedência.

Peça aos estudantes que façam as seguintes observações para auxiliar a investigação, registran-do-as em pequenos textos ou desenhos no caderno.

© D

anie

l Ben

even

ti

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a) Observar a interação do pêndulo eletrostático com materiais eletrizados por atrito. Tocar com a mão o disco de alumínio, antes de começar. Pegar o canudo descarregado (depois de passar na mão ou um canudo novo antes de ser atritado) e aproximar do disco. O que ocorre: o disco de alumínio foi atraído ou repelido pelo canudo eletricamente neutro?

b) Observar o que ocorre quando o canudo eletrizado por atrito toca no disco de alumínio. Eletrizar o material por atrito e aproximá-lo do pêndulo vagarosamente. O que ocorre nesta situação? O pêndulo eletrostático pode indicar se um corpo está carregado eletricamente?

Talvez seja necessário repetir a observação algumas vezes para responder à pergunta anterior.

c) É possível ou não que o tipo de carga do pêndulo após ser tocado por um material eletrizado seja da mesma natureza do material que o eletrizou?

Agora, verifique com os estudantes a natureza da eletricidade de dois materiais atritados. Tra-balhe apenas com o EPS (poliestireno expandido) e o saco plástico preto para lixo.

d) Verificar se o pêndulo está eletricamente descarregado tocando-o com o dedo.e) Eletrizar o pedaço de EPS atritando-o no saco plástico preto.f) Eletrizar o pêndulo por contato com o EPS (verificando se, após o toque no disco de alumínio,

há repulsão elétrica).g) Agora, aproximar o saco plástico preto do pêndulo eletrostático carregado por contato com o

EPS. O que foi observado: atração ou repulsão?h) Repetir o procedimento (de a a d) para ter certeza das observações.

As observações devem ser registradas com textos ou desenhos no caderno.

Solicite aos estudantes que usem os termos “atração” e “repulsão” para registrar o que observaram.


Nos diversos casos analisados, os estudantes observarão essencialmente os fenômenos de atra-ção e repulsão elétricas. A interpretação de tais situações permitirá discutir as explicações físicas para as eletrizações (por atrito e por contato) e a introdução de termos como cargas elétricas posi-tiva e negativa.

No caso da questão c, especialmente, é a oportunidade de caracterizar que, na eletrização por contato, os corpos ficam com cargas de mesma natureza (mesmo “sinal”), implicando a repulsão elétrica entre eles.

Permita que os estudantes explorem a eletrização por atrito, pedindo a eles que experimen-tem realizar suas próprias eletrizações. Com o pêndulo eletrostático, pode-se perceber algo que já estava presente no teste do papel: a eletricidade do canudo pode passar para o objeto que é tocado, e o que era no início atraído, depois do toque, passa a ser repelido. Esse dispositivo oferece obser-vações mais claras e permite discutir a eletrização por contato. Materiais bons e maus condutores podem adquirir carga elétrica por atrito, entretanto a eletrização por contato é observada apenas

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nos condutores, como no caso do disco de alumínio do pêndulo eletrostático, mesmo que a origem da eletricidade seja um material mau condutor. O resultado final de tais observações permite dis-cutir que, no processo de eletrização por contato, ambos os corpos ficam com cargas elétricas de mesmo sinal, pois se repelem.

Na observação da eletrização por atrito, principalmente na que utiliza EPS e saco plástico preto, deve-se explorar que, quando corpos de materiais diferentes são atritados, ficam com cargas opos-tas. Assim, se o EPS repelir eletricamente o papel-alumínio, o saco plástico preto o atrairá, ou seja, se um ficou com carga positiva, o outro ficou com carga negativa. Nesse contexto, não importa muito qual é o sinal das cargas, mas sim observar que têm comportamentos diferentes (cargas de sinais diferentes se atraem e de sinais iguais se repelem).

Algumas observações importantes:

a Evite realizar esta atividade em dias úmidos, pois há uma grande perda de eletricidade. a O pêndulo também deve estar protegido do vento e da respiração, evitando que o movimento do

ar interfira na observação. a Explique aos estudantes que, sempre que desejarem retirar a eletricidade do pêndulo, devem

apenas tocar levemente o dedo no disco de alumínio.

A atividade oferece aos estudantes a oportunidade de observar atrações e repulsões elétri-cas, partindo da eletrização (por atrito e por contato). A sistematização das condições em que isso ocorre permite discutir a existência de dois tipos de carga, convencionalmente chamadas de negativa e positiva, um importante modelo científico da realidade, aplicável a todos os fenôme-nos elétricos.


Diferentes estudos podem ser propostos por você a partir da atividade realizada.

a) Em algumas atividades produtivas, existe um impacto enorme da eletricidade estática, como nas fábricas que produzem plásticos (materiais descartáveis), pólvora (fogos de artifício), com-bustíveis voláteis (transporte de gasolina em caminhões-tanque). Um aprofundamento possível seria estudar os problemas que essas situações envolvem e as medidas de segurança que permi-tem lidar com o excesso de carga eletrostática.

b) A denominação das cargas elétricas como positivas (+) e negativas (-) não ocorreu de uma hora para outra. Como outros conhecimentos científicos e culturais, foi preciso muito trabalho e a colaboração de diversos estudiosos para que se chegasse aos modelos utilizados para explicar os fenômenos elétricos. Por exemplo, Benjamin Franklin (1706-1790) acreditava que todo corpo teria uma quantidade normal de um determinado fluido, sendo então um corpo eletri-camente neutro. Se um corpo fosse atritado com outro, um deles ficaria com excesso de fluido (com mais, ou seja, +) e o outro com falta dele (-); seriam, portanto, “positivos” ou “nega-tivos” com relação à quantidade de “fluido elétrico”. Depois se descobriu que a hipótese do fluido elétrico era insuficiente para explicar o fenômeno da eletricidade, mas a nomenclatura

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“positivo” e “negativo” permaneceu. Diante dessa breve história, uma proposta interessante seria pesquisar sobre personagens e acontecimentos relevantes para a compreensão dos fenômenos eletrostáticos.

PARA SAbER mAiS

ASSIS, A. K. T. Os fundamentos experimentais e históricos da eletricidade. Apeiron, Montreal, 2010. Disponível em: <http://www.ifi.unicamp.br/~assis/Eletricidade.pdf>. Acesso em: 21 jul. 2014.

FERREIRA, N. C.; RAMOS, E. M. de F. Cadernos de instrumentação para o ensino de Física: eletrostática. Rio Claro: Unesp/IB, 2008.

SILVA, C. C.; PIMENTEL, A. C. Uma análise da história da eletricidade presente em livros didáticos: o caso de Benjamim Franklin. Caderno Brasileiro de ensino de Física, 25 (1), 2008. Disponível em: <https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2008v25n1p141>. Acesso em: 21 jul. 2014.

TEmA 9: RElAçõES PROPORCiONAiS ENTRE mASSAS DE REAgENTES E PRODUTOS ENvOlviDOS NAS TRANSFORmAçõES QUímiCAS


Este tema articula-se com as atividades propostas no Caderno do 9o ano, que trata das quanti-dades de reagentes e produtos envolvidas nas transformações químicas. Portanto, este material possibilitará a ampliação das discussões sobre relações proporcionais entre reagentes e produtos em uma transformação química, levando os estudantes a utilizar o conhecimento adquirido para fazer previsões acerca de outras transformações. Além disso, a capacidade de estabelecer relações proporcionais lhes permite compreender a importância de quantificar corretamente as matérias-primas utilizadas em vários processos industriais.

A atividade proposta envolve o estudo de um processo de fermentação e seria interessante que você comentasse com os estudantes que esse tipo de processo tem várias aplicações no sistema produtivo. Você pode destacar, por exemplo, o processo de fermentação que ocorre na produção de vinagre, pois esse produto é elaborado quando o álcool etílico (mesmo álcool presente no vinho ou na cerveja) interage com o gás oxigênio, formando ácido acético e água. Outros processos, como a produção de cerveja ou de iogurte, também podem ser citados.

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Após essa conversa inicial, chame a atenção dos estudantes para o processo de fermentação que ocorre na produção do pão. O pão “cresce” porque o micro-organismo que constitui o fermento biológico (uma levedura) realiza uma transformação química, consumindo o açúcar presente na massa do pão, liberando gás carbônico no processo, formando bolhas e expandindo a massa do pão. Para o levantamento de ideias prévias, pergunte: A liberação de gás carbônico, que ocorre na fermentação da massa do pão, levará a uma mudança de massa no sistema? Qual? É importante que você observe se os estudantes associam a liberação de gás carbônico com uma perda de massa. Esse aspecto deverá ser retomado no momento em que a classe fizer a análise dos resultados experimen-tais. Avalie também a capacidade dos estudantes de estabelecer relações proporcionais. Para isso, é possível utilizar receitas de pães. Por exemplo: se, para fazer 5 pães, são utilizados 1 kg de farinha de trigo, 1 ovo e 1 copo de óleo, que quantidades de ingredientes seriam usadas para fazer 10 pães? Esse exercício inicial também auxiliará na análise dos resultados experimentais.


Há alguma relação de proporcionalidade entre as massas de reagentes e de gás carbônico produzido na fermentação do pão?

Habilidades

Identificar as proporções que se estabelecem entre as massas de reagentes e os produtos que estão envolvidos em uma transformação química; fazer previsões sobre as quantidades de reagentes e produ-tos em certas transformações utilizando relações de proporcionalidade.

Número de aulas

3 aulas.



Aos estudantes, podem ser apresentadas as seguintes hipóteses: Pode-se supor que o aumento da massa de fermento empregado na fabricação do pão causará um aumento na massa de gás carbônico formado na fermentação. Porém, será que há uma relação numérica fixa entre essas grandezas? Para investigar essas hipóteses, podem ser feitas as seguintes perguntas: Como é a ação do fermento biológico utilizado para fazer pão? Como determinar a massa de gás carbônico formada? essa massa mudará se forem usadas quantidades diferentes de fermento biológico? É possível comparar a massa de gás liberada quando se utilizam 2 g de fermento com aquela obtida quando são utilizados 4 g?

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material necessárioFermento biológico; 2 béqueres de 200 mL; 1 proveta de 100 mL; água morna (50 ºC a 60 ºC);

4 vidros de relógio; bastão de vidro; espátula; balança com precisão de 0,1 g.

Procedimentos a ser adotados a Utilizando dois vidros de relógio, pese uma amostra de 12 g de açúcar em cada vidro; a Utilizando outro vidro de relógio, pese uma amostra de 2 g de fermento biológico; a Utilizando o último vidro de relógio, pese uma amostra de 4 g de fermento biológico; a Coloque 100 mL de água morna em um dos béqueres; a Transfira uma das amostras de açúcar para o béquer contendo água e agite o sistema com o bas-

tão de vidro de modo que o açúcar se dissolva; a Coloque 100 mL de água morna no outro béquer; a Transfira a outra amostra de açúcar nesse volume de água; agite a mistura com o bastão de

vidro; a Cubra um dos béqueres contendo a solução de água e açúcar com o vidro de relógio que contém

os 2 g de fermento biológico; a Determine a massa do sistema e anote-a na tabela a seguir; a Transfira a amostra de fermento biológico para dentro do béquer e agite o sistema com o bas-

tão de vidro para que o fermento se dissolva. Procure evitar que respingos caiam para fora do béquer. Cubra novamente o béquer com o vidro de relógio. Esse é o Sistema 1 e deve ficar em repouso por 30 minutos;

a Repita o procedimento utilizando a amostra de 4 g de fermento biológico. Esse será o Sistema 2 e também ficará em repouso por 30 minutos;

a Após esse período de tempo, retire o vidro de relógio que cobre o Sistema 1 e agite bem seu con-teúdo com o bastão de vidro, tomando cuidado para não respingar líquido para fora do béquer.

a Determine novamente a massa do Sistema 1 e registre-a na tabela; a Proceda da mesma forma com o Sistema 2.

Sistemamassa de fermento biológico

massa inicial do sistema (g)

massa final do sistema (g)

Diferença entre a massa inicial e a massa final do sistema (g)

1 2 g

2 4 g

Tabela 4.


Espera-se que a diferença entre a massa inicial e a massa final dos sistemas seja de cerca de 0,3 g com 2 g de fermento e de cerca de 0,6 g com 4 g de fermento.

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É interessante organizar todos os resultados dos grupos em uma mesma tabela, separando os dados obtidos para 2 g e 4 g de fermento, seguindo o modelo:

grupo massa de gás carbônico obtida com 2 g de fermento biológico

massa de gás carbônico obtida com 4 g de fermento biológico

g1

g2

Tabela 5.

É muito provável que os grupos não encontrem exatamente os mesmos resultados em razão de vários fatores, tais como o cuidado que tiveram ao fazer as pesagens e a precisão das balanças. Além disso, pode ser que alguns estudantes não tenham conseguido eliminar do líquido o gás car-bônico produzido na reação por ineficiência na agitação. Isso poderá causar uma diminuição da massa de gás carbônico determinada, pois parte dele fica dissolvida no líquido. Também é possível que caiam respingos para fora do béquer em função da agitação. Esses fatores, que afetam as medi-das experimentais, devem ser discutidos com os estudantes.

A discussão dos resultados obtidos pode ser orientada pelas seguintes questões:

1. O que os micro-organismos do fermento liberam para fazer crescer o pão?2. A massa inicial do experimento é maior ou menor que a final? Por que isso acontece?3. O que a diferença entre a massa inicial e a massa final indica?4. Quantas vezes a massa de fermento biológico utilizada no Sistema 2 é maior do que a utilizada

no Sistema 1?5. Quantas vezes a massa de açúcar consumida no Sistema 2 é maior do que a consumida no Sis-

tema 1?6. Quantas vezes a massa de gás carbônico produzida no Sistema 2 é maior do que a produzida no

Sistema 1?7. Se for utilizado 1 g de fermento biológico, qual provavelmente será a massa de gás carbônico

produzida?8. É possível descrever, de forma geral, o que ocorrerá com a massa de gás carbônico obtida quando

se alterar a massa de fermento biológico?

Observação

Se o tempo de repouso utilizado for de 1 hora, no Sistema 1 será observada uma perda de massa de cerca de 0,5 g; no Sistema 2, a perda será de 1 g. isso dependerá da temperatura ambiente: quanto mais quente o dia, mais rápida será a fermentação. Caso haja condições de deixar o experimento em repouso por mais tempo (1 a 2 horas), a diferença entre o uso de 2 g e 4 g de fermento será nitidamente mais observável.

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Durante a discussão dos resultados, espera-se que os estudantes compreendam que os micro-or-ganismos consomem o açúcar presente na massa do pão e que esse processo produz gás carbônico. Quanto maior a massa de fermento biológico empregada, maior o número de micro-organismos e maior a massa de açúcar consumida. É importante dizer que o aquecimento da água aumenta o metabolismo dos micro-organismos, acelerando a transformação. Porém, se a temperatura for excessivamente alta, eles podem morrer e a fermentação não ocorrerá.

Espera-se também que os estudantes percebam que a massa de gás carbônico produzida será determinada pela diferença entre a massa inicial e a final do sistema: como o gás escapa para o ambiente, a massa do sistema diminui. A partir dessa constatação, direcione o olhar dos estudan-tes para as quantidades envolvidas, visando evidenciar a proporcionalidade. Em uma situação experimental, é raro que os valores obtidos sejam exatos, e, muitas vezes, é preciso chamar a aten-ção dos estudantes para a constatação de que o valor obtido para a diferença de massas em uma das situações é aproximadamente o dobro da outra. Se essa relação estiver clara, ficará fácil generalizar para outras quantidades de fermento biológico.

Se os estudantes apresentarem dificuldades em associar a perda de massa à liberação de gás carbônico, analise com eles o que ocorre com a massa durante a interação entre um comprimido efervescente e a água. Inicialmente, diga que a efervescência ocorre em função da liberação de gás carbônico para o ambiente. Depois, coloque sobre a balança um béquer com água e um comprimido efervescente, sem deixá-lo em contato com a água. Meça a massa desse sistema. Em seguida, adi-cione o comprimido à água com o béquer ainda sobre a balança. Os estudantes perceberão que, com o decorrer da efervescência, a massa do sistema diminuirá e, quando cessar, a massa estabilizará e será menor que a massa inicial.

Para finalizar a atividade, retome os seguintes aspectos: durante o processo de fermentação do pão, a ação da levedura empregada produz gás carbônico, que é liberado para o ambiente e levará a uma perda de massa. Portanto, a massa de gás carbônico é igual à diferença entre a massa inicial e a final do sistema em estudo. A análise dos resultados experimentais permite concluir que a massa de gás carbônico dobrou quando a massa de fermento biológico empregada dobrou. Isso permite concluir que há uma relação de proporcionalidade entre a massa de açúcar consumida e a massa de gás carbônico produzida na fermentação.


Após estudar as transformações envolvidas na produção do pão, os estudantes podem pas-sar a estudar outros processos, como a produção de vinagre a partir do álcool etílico, que também é uma fermentação realizada por micro-organismos. É possível fazer um estudo his-tórico da produção do vinagre, de suas aplicações como conservante de alimentos e suas propriedades medicinais. Outra possibilidade é aprofundar-se em conhecer os micro-orga-nismos utilizados nos diferentes processos de fermentação (alcoólica, láctica, acética etc.).

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PARA SAbER mAiS

ANAVI – Associação Nacional dos Produtores de Vinagre. Disponível em: <http://www.anav.com.br/vinagre.php>. Acesso em: 21 jul. 2014.

EMBRAPA. Sistema de produção de vinagre. Disponível em: <http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Vinagre/SistemaProducaoVinagre/fermentacao.htm>. Acesso em: 21 jul. 2014.

THIS, H. Um cientista na cozinha. São Paulo: Ática, 2000.

TEmA 10: O FUNCiONAmENTO DO bAFômETRO - COmPARAçãO DO TEOR AlCOÓliCO DE SOlUçõES


Este tema está articulado ao estudo desenvolvido nos Cadernos do 9o ano sobre as “Drogas e seus efeitos”. Portanto, possibilita a abordagem de questões associadas ao consumo de álcool e suas possíveis consequências para o organismo. Se você julgar conveniente, esse assunto também pode ser ampliado para diferentes épocas e contextos.

Introduza o tema questionando os estudantes se é realmente necessário controlar a quan-tidade de álcool ingerida por um indivíduo. Depois, explique a eles que dados de 2013 infor-mam que 65% dos acidentes de trânsito ocorreram como consequência da embriaguez. O uso abusivo de álcool também está associado a homicídios, quedas fatais e afogamentos. Mencione alguns efeitos da embriaguez, como visão alterada, pensamentos e julgamentos desordenados e problemas no controle respiratório. Outro dado interessante é que, quando o nível de álcool etílico (ou etanol) no sangue chega a 0,6%, há grande possibilidade de morte. Isso equivale ao consumo de 500 mL de cachaça ou uísque. Se possível, mostre aos estudantes algumas notícias de jornal, de revista ou da internet que mencionem a detecção de álcool por meio do bafômetro e a lei que regula esse uso.

Observação

Seria bom esclarecer que o álcool presente nas bebidas alcoólicas é chamado álcool etílico ou etanol.

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Pode ser apresentada aos estudantes a seguinte hipótese: Pode-se supor que o uso de enxaguantes bucais ou de balas de menta dificulta a detecção do álcool etílico pelo bafôme-tro. As seguintes perguntas podem auxiliar os estudantes a investigar essa hipótese: Como você imagina que funciona um bafômetro? Como ele mede o álcool que alguém consumiu? O consumo de balas ou bochechos com enxaguante bucal podem alterar o resultado de um teste com bafômetro?

É importante que as ideias levantadas pelos estudantes sejam registradas para ser retomadas durante a discussão dos resultados.


material necessário1 espátula; 3 béqueres de 50 mL; 4 tubos de ensaio; 1 estante para tubos de ensaio; 8 balões

de aniversário; bomba para encher balões; proveta de 10 mL; 8 pedaços de tubo plástico trans-parente; fragmentos de giz branco; pinça; conta-gotas; 8 rolhas que se adaptem aos tubos de plástico; algodão; solução ácida de dicromato de potássio 0,1 mol/L; 10 mL de enxaguante bucal sem álcool; 10 mL de enxaguante bucal com álcool; balas de menta; 10 mL de etanol absoluto; 10 mL de cerveja; 10 mL de vinho branco; 10 mL de aguardente; água.


Como funciona o bafômetro? O uso de enxaguante bucal ou de balas de menta pode dificultar a detecção de álcool pelo bafômetro?

Habilidades

Reconhecer os riscos inerentes ao uso indevido do álcool; calcular a porcentagem de álcool pre-sente em diferentes soluções aquosas; aplicar a intensidade da cor como critério para comparar as concentrações de soluções; reconhecer as diferenças de teor alcoólico das bebidas.

Número de aulas

3 aulas.

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Professor, é imprescindível que apenas você manipule as substâncias alcoólicas citadas neste experimento. Caso não se sinta seguro, sugere-se que não o faça.

Procedimento a ser adotadoNa Parte III do procedimento, serão realizados vários testes. Se você julgar pertinente,

cada grupo de estudantes pode realizar um ou dois testes e os resultados podem ser analisados ao comparar os bafômetros montados pelos diferentes grupos. Cada grupo pode receber um roteiro conforme o modelo a seguir.

Parte i – Preparação de soluções alcoólicas de diferentes concentrações

a Utilizando a proveta, coloque 5 mL de água e 5 mL de álcool etílico absoluto em um béquer, que será a Solução 1;

a Coloque 9 mL de água e 1 mL de álcool etílico absoluto em outro béquer, que será a Solução 2; a Coloque 19 mL de água e 1 mL de álcool etílico absoluto em outro béquer, que será a Solução 3; a Identifique cada béquer e reserve-os.

Parte ii – Comparação dos diferentes teores de álcool nas soluções por meio da cor adquirida na interação com a solução de dicromato de potássio

a Coloque 30 mL de solução de dicromato de potássio em um tubo de ensaio, que será o Tubo 0; a Coloque 30 mL de solução de dicromato de potássio e 1 mL da Solução 1 em outro tubo de

ensaio, que será o Tubo 1; a Coloque 30 mL de solução de dicromato de potássio e 1 mL da Solução 2 em outro tubo de

ensaio, que será o Tubo 2; a Coloque 30 mL de solução de dicromato de potássio e 1 mL da Solução 3 em outro tubo de

ensaio, que será o Tubo 3; a Anote suas observações na tabela a seguir, utilizando a coluna “Estado inicial”. Se necessário,

utilize lápis de cor para indicar a cor do estado inicial; a Deixe os tubos em repouso por 1 dia; a Anote suas observações na tabela, utilizando a coluna “Estado final”. Se necessário, utilize lápis

de cor para indicar a cor do estado final.

Tubo Estado inicial Estado Final

0

1

2

3

Tabela 6.

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Parte iii – Construção do bafômetro

O esquema a seguir mostra como a montagem deve ficar.

Balão de aniversário

Tubo de plásticoRolha

Chumaço de algodão

Fragmentosde giz com solução

Bebida alcoólica

Figura 6 – Construção do bafômetro. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/exper2.pdf>. Acesso em: 21 jul. 2014.

a Quebre o giz branco em pedaços pequenos, evitando que o pó se misture aos fragmentos; a Coloque os fragmentos de giz em um recipiente provisório (béquer, por exemplo); a Utilizando um conta-gotas, umedeça os fragmentos de giz com a solução de dicromato de potás-

sio, sem deixar que fiquem encharcados; a Com o auxílio de uma espátula, triture os fragmentos úmidos de giz até que fiquem coloridos de

maneira homogênea; a Dentro de um dos tubos plásticos transparentes, coloque um pedaço pequeno de algodão; a Coloque uma rolha no tubo do lado em que está colocado o chumaço de algodão; a Utilizando uma pinça, coloque os fragmentos de giz umedecidos dentro do tubo; a Agora, coloque cerca de 30 gotas de cerveja no balão de aniversário; a Encha o balão utilizando a bomba; a Prenda o balão no lado aberto do tubo; a Retire a rolha colocada na outra extremidade do tubo; a Deixe esse sistema reservado; a Repita o procedimento, colocando, em cada um dos balões, 30 gotas das outras bebidas (vinho e

aguardente), de água, enxaguante bucal com álcool e sem álcool e aguardente e bala de menta; a Aguarde cerca de 50 minutos; a Anote suas observações e, se necessário, utilize lápis de cor. Reserve os sistemas para posterior

comparação.

Conteúdo do balão Cor adquirida no bafômetro

Cerveja

vinho branco

Aguardente

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anie

l Ben

even

ti

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Água

Enxaguante bucal sem álcool

Enxaguante bucal com álcool

Aguardente com enxaguante bucal em álcool

Aguardente com bala de menta

Tabela 7.

Parte iv – Comparação do teor alcoólico de bebidas alcoólicas

a Compare a cor resultante nas soluções dos tubos de ensaio que foram organizados na Parte II; a Coloque-os em ordem decrescente de concentração alcoólica; a Compare os diferentes bafômetros montados com os tubos de ensaio. Ordene as bebidas em

ordem decrescente de teor alcoólico.


Na Parte II, os estudantes poderão perceber que, no estado final, o tubo de maior concentração alcoólica (Tubo 1) apresentará uma coloração marrom esverdeada forte; o Tubo 2 apresentará uma coloração menos intensa; e o Tubo 3 possuirá a cor menos intensa.

O Tubo 0 permanecerá com a cor alaranjada que possuía no estado inicial. Quanto mais ácida estiver a solução, maior a tendência de obter a cor esverdeada quando há a interação com etanol.

Na Parte III, com a construção dos diferentes bafômetros, espera-se que sejam observados os seguintes resultados:


Cerveja Castanho-claro

vinho branco Castanho-escuro

Aguardente Castanho-escuro intenso

Água Alaranjado

Enxaguante bucal sem álcool Alaranjado

Enxaguante bucal com álcool Castanho-claro

Aguardente com enxaguante bucal em álcool Castanho-escuro intenso

Aguardente com bala de menta Castanho-escuro intenso

Tabela 8.

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Solicite aos estudantes que calculem as porcentagens em volume de álcool que há em cada solu-ção preparada, considerando a soma dos volumes de álcool e água como o volume final da solução.

A discussão dos resultados pode ser orientada com base nas questões a seguir.

1. Como é possível associar a intensidade da cor do estado final dos sistemas estudados com a porcentagem de álcool presente nas soluções contidas nos Tubos 1, 2 e 3?

2. É possível que a interação entre a solução de dicromato de potássio e uma solução alcoólica resulte em uma transformação química? Por quê?

3. Explicar como funciona o bafômetro construído. 4. Comparar a intensidade da cor do bafômetro que contém vinho com as cores dos tubos de

ensaio. Com qual tubo ele mais se parece? Pensando nisso, qual a porcentagem de álcool que provavelmente há no vinho? Fazer a mesma análise para a cerveja e a aguardente.

5. É possível que o uso de enxaguante bucal altere o resultado do bafômetro? De que forma? Expli-car com dados do experimento.

6. É possível que consumir balas de menta possa alterar o resultado do bafômetro? Justificar com dados do experimento.

7. Por que foi montado um bafômetro apenas com água?

Espera-se que os estudantes percebam a relação entre a coloração das soluções nos tubos de ensaio e as diferentes concentrações de álcool que cada uma contém: quanto maior o teor alcoólico da solução estudada, mais intensa será a cor castanho-esverdeada adquirida. A Solução 1 possui uma concentração de 50% em volume; a Solução 2 possui 10%; a Solução 3 possui 5%. A partir dessa constatação, os estudantes devem usar esses tubos como padrão de comparação com os resulta-dos dos bafômetros. O ideal é que consigam estabelecer uma relação quantitativa. Por exemplo: se a Solução 1 contém 50% de sua proporção em volume de álcool e sua coloração se parece com a do experimento com aguardente, então a solução de aguardente deve possuir a mesma proporção de álcool. Esse é um raciocínio que exige comparação e inferência e deve ser conduzido por você.

É interessante que os estudantes percebam que o tubo contendo apenas água é um controle para comparação dos resultados, já que ele não contém álcool. A ordem decrescente de teor alcoó-lico nas bebidas é: aguardente > vinho > cerveja > enxaguante bucal com álcool > água = enxa-guante bucal sem álcool.

O experimento deve levar os estudantes a perceber que os enxaguantes bucais não inibem a detecção do álcool pelo bafômetro, pois a mudança de cor observada na presença e na ausência dessa substância é a mesma; no entanto, a presença de enxaguante bucal com álcool pode levar o bafômetro a acusar a presença de álcool. É interessante esclarecer aos estudantes que esse pro-blema pode ser resolvido se o indivíduo esperar por cerca de 20 minutos para que o álcool se dissipe da boca e, não estando presente no sangue do indivíduo, não seja mais detectado no teste. O expe-rimento também mostra que o consumo de balas de menta não dificulta a detecção de álcool, pois o resultado do bafômetro na ausência ou na presença da bala é o mesmo.

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Como fechamento da atividade, você pode pedir aos estudantes que apresentem os resultados obtidos para cada uma das bebidas estudadas. Pode também reforçar que o funcionamento do bafômetro se baseia na transformação química que ocorre entre a solução de dicromato de potás-sio e a solução alcoólica, cuja evidência é uma mudança de cor. A intensidade da cor observada depende da concentração de álcool da solução estudada. Por isso, é possível associar a concen-tração de álcool presente nas bebidas alcoólicas à intensidade da cor observada quando a solução interage com o dicromato de potássio. O uso de balas de menta e de enxaguantes bucais sem álcool não altera esses resultados. O uso de enxaguantes bucais com álcool pode alterar o resultado do bafômetro de modo a acusar o consumo de álcool. Isso pode ser resolvido se o teste for repetido depois de 20 minutos.


Você pode ampliar esse estudo abordando com os estudantes os diferentes processos de pro-dução de etanol e suas etapas (a partir da cana-de-açúcar, do milho ou de outros vegetais), o uso do etanol como combustível renovável e alternativo ao petróleo, além das consequências dessa produção para a economia e o meio ambiente.

PARA SAbER mAiS

AGEITEC – Agência Embrapa de Informação Tecnológica. Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/agroenergia/arvore/CONT000fbl23vn102wx5eo0sawqe3djg2152.html>. Acesso em: 21 jul. 2014.

CEBRID – Centro Brasileiro de Informações sobre Drogas Psicotrópicas, Departamento de Psicologia da Unifesp, Universidade Federal de São Paulo, Escola Paulista de Medicina. Drogas psicotrópicas – Livreto informativo – Leitura recomendada para estudantes a partir da 6a série do Ensino Fundamental. Disponível em: <http://200.144.91.102/cebridweb/download.aspx?cd=182>. Acesso em: 21 jul. 2014.

ESTADãO. Bafômetro flagra motorista que usou antisséptico bucal. 27 jun. 2008. Disponível em: <http://www.estadao.com.br/noticias/geral,bafometro-flagra-motorista-que-usou-anti-septico-bucal,196795>. Acesso em: 21 jul. 2014.

GIKOVATE, F. Drogas, a melhor experiência é não usá-las. São Paulo: Moderna, 2009.

MACFARLANE, A., MACFARLANE, M.; ROBSON, P. Que droga é essa? São Paulo: Editora 34, 2003.

MALUF, D. P.; TAKEI, E. H.; HUMBERG, L. V.; MEYER, M.; LARANJO, T. H. M. Drogas – Prevenção e tratamento. São Paulo: CLA, 2002.

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TEmA 11: ÓRgãOS DOS SENTiDOS


A percepção dos estímulos ambientais estabelece relações entre o organismo e seu entorno por-que permite a produção de respostas a esses estímulos. A visão é um sentido de grande importância para o ser humano; por isso, seu funcionamento e a organização interna do globo ocular são assun-tos que interessam a estudantes de diferentes faixas etárias.

Nos Cadernos do Professor do 9o ano, os sistemas nervoso e sensorial recebem destaque e as abordagens já privilegiam atividades práticas sobre esses conteúdos. A atividade sugerida a seguir complementa o estudo sobre a visão humana e foi pensada para ocorrer ao final dos trabalhos sobre o tema, pois depende de alguns conteúdos como pré-requisitos ou facilitadores para o total enten-dimento do apresentado neste material.


As pessoas enxergam da mesma forma? A capacidade visual varia de indivíduo para indivíduo. Sabe--se que algumas pessoas enxergam melhor que outras e, na maior parte das vezes em que se pensa sobre isso, considera-se a nitidez da imagem que se vê.

Da mesma forma, a quantidade de elementos que aparecem no campo visual das diferentes pes-soas pode variar. O formato da retina e a concentração diferencial de receptores em suas determinadas partes criam situações anatômicas e fisiológicas que definem o campo visual e condicionam a existên-cia de um ponto cego do globo ocular. Assim, a questão que levará à elucidação do problema será: É possível que algum indivíduo não possua um ponto cego em um dos seus olhos?

Habilidades

Associar a anatomia do globo ocular com a formação da imagem dos objetos e o funcionamento da visão; responder perguntas de forma objetiva; emitir opiniões e argumentar.

Número de aulas

Aproximadamente três aulas. O número de aulas para o trabalho considera que a atividade será aplicada já no final de uma sequência de aulas sobre o tema “Visão Humana”. Duas aulas podem ser suficientes para a atividade, porém, é interessante considerar no planejamento a possibilidade de usar mais uma aula, já que será importante realizar os testes e as medições com todos os estudantes da turma. No planejamento de três aulas, a primeira será usada para a problematização e discussão dos procedimentos. A segunda será dedicada exclusivamente à coleta de dados e a terceira, à análise e à discussão dos dados.

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Para iniciar a problematização, realize uma discussão a respeito do funcionamento da visão, da anatomia do olho e do papel da retina na detecção de luz. É muito provável que os estudantes nunca tenham ouvido falar em ponto cego, que é o mote desta investigação. Estimule a discussão propondo a eles as seguintes questões: Observe o esquema do olho humano e responda: existe alguma parte da retina que não é sensível à luz? Quando você olha para uma paisagem, percebe que há alguma parte dela que você não enxerga, mesmo estando dentro de seu campo visual?


verificando a presença do ponto cegoEsta atividade propõe a verificação da existência de um ponto cego na visão a partir de um teste

visual simples. Esse teste pode ser feito autonomamente por cada estudante, mas sugere-se que a análise seja feita em dupla, de modo a permitir a realização de algumas medições que podem enri-quecer as discussões posteriores.

material necessárioCaderno ou uma folha de sulfite; lápis ou caneta; régua; fita métrica de costureiro.Observação: a quantidade de fitas métricas definirá a possibilidade de trabalho em grupos

menores durante a aula.

Procedimentos a ser adotadosPrimeiro, é preciso construir a figura para o teste visual: numa folha de caderno ou folha de

sulfite, a aproximadamente 5 cm da borda esquerda, desenhe um círculo (7 mm de diâmetro). Meça 8 cm da borda do círculo voltada para o interior da folha e, então, desenhe uma cruz ou um X de tamanho aproximadamente igual ao do outro desenho. A figura deve ficar como a imagem a seguir.

Figura 7.

Realização do teste visualO teste deverá ser realizado para os dois olhos de cada pessoa, mas um de cada vez. Para verificar o

ponto cego do olho direito, o estudante deve tampar o olho esquerdo com a mão esquerda e segurar, na mão direita, a folha com as figuras desenhadas na altura do rosto, a uma distância entre 30 cm e 35 cm. A folha deve estar posicionada de maneira que o círculo fique bem na linha e em frente do olho direito – dessa forma, a cruz ficará fora do rosto do estudante. Sempre olhando fixamente para o

8 cm +

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círculo com o olho direito e mantendo o outro olho fechado, o estudante deverá aproximar lentamente a folha de seu rosto até ter a sensação de que a cruz desapareceu do campo visual. Ressalte que a per-cepção de que a cruz desapareceu acontece na visão periférica; caso o estudante desvie os olhos de posição, o efeito deixa de existir. É interessante que os estudantes experimentem mover o papel len-tamente para perto e para longe dos olhos, observando exatamente em que ponto a cruz desaparece.

Para verificar o ponto cego do olho esquerdo, é necessário repetir todo o procedimento, agora tampando o olho direito com a mão direita e mantendo o olhar fixo do olho esquerdo na cruz. O círculo é que deverá ficar fora do rosto do estudante nessa parte da análise.


É esperado que os estudantes identifiquem o ponto cego de cada um de seus olhos. Talvez alguns necessitem de mais tempo para essa identificação ou mesmo da repetição completa do teste visual, porque a fixação do olhar na figura que está em frente ao olho aberto e a estabilidade da mão na posição em que a outra figura sumiu são elementos importantes para o sucesso do teste. Ressalte sempre que é preciso manter os olhos fixos e que o efeito aparece na visão periférica. É possível que alguns estudantes não consigam perceber o efeito e, nesse caso, é importante que os que conseguiram relatem sua experiência.



1. Por que, em determinada distância dos olhos, um dos símbolos usados no experimento desaparece?

2. Observando o esquema do olho, responda: em que local da retina você imagina que não há sen-sibilidade à luz?

Para finalizar a atividade, mostre um esquema da anatomia interna do olho e explique que o ponto cego é o local da retina em que todos os receptores se conectam ao nervo óptico, sendo, inclusive, o ponto de partida desse nervo em direção ao cérebro. Por esse motivo, todos os estudantes devem reconhecer que essa área da retina não possui fotorreceptores e, assim, é insensível à luz. Todos pos-suem ponto cego, mas algumas pessoas podem ter mais dificuldade em percebê-lo. Quando se move uma imagem lentamente mantendo o olho fixo, ela é percebida por diferentes pontos da retina, até que, em certa altura, cai exatamente sobre o ponto cego, onde deixa de ser percebida.

Aproveite este momento para propor a reflexão sobre os efeitos práticos da existência de um ponto cego em cada globo ocular e o fato de, mesmo possuindo um ponto cego, as pessoas não perceberem as imagens com um ponto sem informação. Na realidade, o cérebro “completa” o tempo todo as informações visuais que o ponto cego não percebe, dando a impressão de que sempre são vistas imagens completas.

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A discussão sobre a anatomia do globo ocular e sua influência na visão humana pode ser ampliada a partir de um projeto de investigação dentro de uma disciplina eletiva e que aborde mais questões sobre a visão: ilusões de óptica, fisiologia visual, visão de outros animais, doenças relacionadas à visão. Um exemplo de possível aprofundamento seria propor e testar formas para medir o campo visual e a capacidade de visão periférica de seus colegas. O texto de Paulo D’Amaro, disponível no link a seguir, pode ser usado como problematizador dessa abordagem:

D'AMARO, Paulo. Visão periférica: olhos de craque. Revista Superinteressante. Disponível em: <http://super.abril.com.br/esporte/visao-periferica-olhos-craque-440927.shtml>. Acesso em: 21 jul. 2014.

PARA SAbER mAiS

GELDER, B. A estranha visão dos cegos. Scientific American Brasil on-line. Disponível em: <http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/a_estranha_visao_dos_cegos.html>. Acesso em: 21 jul. 2014.

HERCULANO-HOUZEL, S. Por que o bocejo é contagioso: e novas curiosidades sobre o cérebro. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2009. p. 17-25.

INSTITUTO BENJAMIN CONSTANT. Informações sobre glaucoma. Disponível em: <http://www.ibc.gov.br/?itemid=118>. Acesso em: 21 jul. 2014.

TEmA 12: AS CORES iNExiSTENTES DO DiSCO DE NEwTON


A capacidade de enxergar e distinguir cores de objetos não depende apenas das características físico-químicas, mas também dos pigmentos que refletem a luz que os ilumina ou as frequências da luz que neles incide. Enxergar cores também depende do observador, sobretudo de aspectos fisiológicos (como a persistência da imagem na retina e a saturação); por isso, pode-se até mesmo enxergar cores que não estão presentes fisicamente, as chamadas cores inexistentes. Percebe-se que, ao girar objetos coloridos, é possível ver cores que não estão presentes quando eles estão parados; um exemplo típico é o disco de Newton. No cinema ou na televisão, enxergam-se movimentos que não estão presentes nos objetos em si, mas que são composições que se realizam no processo, envolvendo visão e cérebro. Enxergar cores ou movimentos que não existem fisicamente depende da frequência de exposição de cenas. No cinema, a projeção é da ordem de 25 cenas/segundo e, na televisão, em geral, é de 30 quadros por segundo, o que dá a sensação

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de movimento. Atualmente, as frequências têm chegado a valores cada vez maiores, com TVs operando a 60 imagens por segundo, ou mais, para gerar a percepção do movimento em três dimensões (televisores 3D). O estudo das cores no disco de Newton, pesquisando a relação entre cor e frequência, é o objeto de que trata esta atividade e constitui uma continuidade do tema “Misturando as cores”, presente no Caderno de Ciências do 9o ano.


Com qual frequência deve-se girar um objeto colorido para enxergar uma cor que não está presente nele?

Habilidades

Reconhecer a importância dos aspectos fisiológicos (como a persistência da imagem na retina e a saturação) que influenciam na visão de cores; reconhecer a importância da persistência da imagem na retina no fenômeno observado no disco de Newton; compreender que a cor branca é identificada pela sobreposição das diferentes cores de luz; reconhecer a necessidade de empregar cores adequadas para que esse efeito ocorra; identificar a relação entre frequência de giro e número de repetições de uma mesma sequência de cores; reconhecer a necessidade de várias tomadas de dados para obtenção de resultados confiáveis; compreender o significado de média aritmética como o valor representativo da medida; reconhecer a importância do trabalho em grupo.

Número de aulas

3 aulas.



Inicie a atividade retomando o estudo da composição das cores, verificando a compreensão dos estudantes sobre a formação de todas as cores vistas com a mistura de apenas três cores de luz, dando como exemplo as cores da tela de um computador ou de uma televisão (sistema RGB). A questão da mudança da cor de um objeto em função da cor que o ilumina também deve ser retomada nesta fase inicial. É interessante que este experimento seja desenvolvido após o estudo do tema “Cores”, pre-sente no Caderno do 9o ano.

Mostre aos estudantes um disco de Newton, demonstrando que, ao girá-lo, pode-se identificar o branco (acinzentado), que é uma cor que não está presente entre as cores pintadas no disco (um disco de Newton é disponibilizado nas escolas participantes do Programa Ensino Integral). As seguintes perguntas podem servir para problematizar o assunto: O que é necessário para enxergar

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a cor branca? O que ocorrerá se diminuir a repetição das cores do disco: deve-se girar com mais velo-cidade ou menos para chegar ao branco? Se o disco tiver apenas três cores, o que ocorrerá? O mesmo efeito é conseguido com qualquer conjunto de três cores?

Nessa discussão, surgirá a necessidade de conceituar frequência – número de giros em um determinado intervalo de tempo. Todas as hipóteses dos estudantes devem ser anotadas para ser avaliadas após a realização da experiência.


material necessário2 CDs (ou DVDs); lápis; giz ou tinta para colorir; folha de sulfite branca; tesoura; régua; transfe-

ridor; cola; 2 m de barbante (no 6 ou no 8) e cronômetro.

Procedimento a ser adotadoO material deve ser preparado com antecedência para que seja possível conhecer os resultados

das misturas das cores disponibilizadas. Pesquise na internet procurando “como criar cor” ou “mis-turar cores” e os resultados lhe oferecerão muitas informações sobre as misturas possíveis e os cri-térios para escolher as cores que estarão à disposição dos estudantes para realizar o experimento.

O experimento utiliza o CD como base de giro do disco de Newton. Sugere-se que você traga para a sala de aula os CDs, com dois furos simétricos e próximos ao seu centro, por onde deverá passar o barbante que girará o CD. Cuidado com esse procedimento, pois furar CD no laboratório do Ensino Fundamental pode ser uma atividade perigosa.

Siga, com os estudantes organizados em grupos, o seguinte roteiro:

a Utilizando o CD, faça 4 moldes de círculos em folhas brancas; a Utilizando o centro do círculo, divida cada um dos círculos em: 3, 6, 12 e 18 partes iguais (seto-

res circulares); a Escolha um conjunto de 3 cores: azul, verde e vermelho ou azul, amarelo e vermelho; a Pinte os setores circulares com as cores escolhidas em sequência. Por exemplo: se escolheu a

sequência azul, verde e vermelho, siga pintando um a um os setores circulares nessa mesma ordem;

a Recorte os círculos pintados e cole em cada CD dois discos pintados, um na frente e outro no verso. Disco A: um lado com 3 setores (A3) e outro com 12 setores (A12). Disco B com 6 setores (B6) e 18 setores (B18);

a Fure os dois círculos pintados e passe por eles as duas pontas de um barbante, de aproximada-mente 1 m, e depois, juntando as duas pontas, dê um nó;

a Para que o disco possa girar na horizontal, pendure-o em uma haste de modo que a distância entre os dois fios seja cerca de 3 cm. Para aumentar a velocidade, basta aumentar a distância entre os fios;

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No decorrer do experimento, atente para algumas observações que podem ser discutidas com os estudantes:

a Impulsionar o disco com os dedos, fazendo-o girar. Observar as cores dos discos no movimento de torção ou distorção do barbante. Como pode-se obter a cor branca em cada um dos círculos? Explicar o que fez para isso.

a Durante os movimentos dos discos, foi observado que o círculo A18 precisou de menos veloci-dade de giro. Fazer uma estimativa: qual o tempo que ele leva para dar uma volta completa (um giro)? Registrar esse valor, para comparar com o resultado experimental.

a Como se pode medir este valor? Fazer algumas tentativas de medição. Anotar os valores medidos. a Determinar o tempo de um giro utilizando o seguinte procedimento: fazer uma marca na

borda do disco A18. Girar o disco aumentando a velocidade de rotação até conseguir a cor branca acinzentada. Utilizando a marca da borda e um cronômetro, medir o tempo que o disco demora para dar, por exemplo, 10 voltas. Fazer pelo menos 5 medições diferentes e determi-nar o tempo médio (média das 5 medições).

a Determinar o tempo que o disco levou para dar uma volta. Comparar com a estimativa que você fez no segundo item. A estimativa foi próxima do resultado?


Os estudantes observarão que, quanto maior o número de setores circulares, menor é a veloci-dade com que o disco deverá girar para se conseguir identificar a cor resultante. Provavelmente, haverá dificuldade em obter a composição, com o disco de apenas 3 setores circulares.

Os discos com as cores azul, verde e vermelho ou azul, amarelo e vermelho resultarão, ao ser girados, em um branco com tonalidade bege ou acinzentada. Quanto mais claras forem as cores

3 cm 3 cm

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utilizadas, mais próximo ficará do branco e, quanto mais escuras forem as tonalidades das cores, o resultado será mais próximo do cinza.

Sobre a medida do tempo de rotação do disco de 18 setores, o valor encontrado para 10 rotações deve estar em torno de 3 segundos, ou um tempo menor, o que significa um período de rotação (T) de 0,3 segundo ou menor.


Solicite aos estudantes que determinem a frequência de rotação do disco, que é o número de voltas que o disco realiza em um segundo.


1. O valor da frequência determinado é maior ou menor do que 15 voltas por segundo, valor espe-rado para que ocorra a sobreposição das cores?

2. Você esperava esse valor? Por quê?3. Será que a sobreposição de cores, além da frequência de rotação, depende do número de vezes

que a cor é repetida? Multiplique o número de vezes que a cor é repetida no disco pela frequên-cia do disco. O resultado é maior que 16? Por que esse número é maior que 16?

4. Com que frequência deve girar cada um dos discos para que ocorra a mistura de cores e seja observada a cor branca acinzentada?

A determinação da frequência pode ser um desafio para os estudantes e exige seu acompanha-mento no estudo da relação entre período (valor determinado experimentalmente) e frequência. A frequência para obter a cor branca no disco de 18 setores é de, aproximadamente, 3 rotações por segundo (f = 1/T).

A multiplicação do número de repetições das cores pela frequência do disco resultará no número de cores por segundo, que é a frequência das cores que atinge a retina, maior que a frequência do disco. Ape-nas o disco de 3 setores circulares (cada cor está presente apenas uma vez) terá a frequência do disco igual à frequência das cores a atingir a retina. Se a frequência de cores é maior que 16 repetições por segundo, a permanência da imagem na retina faz a “mistura” (sobreposição para o observador) e pode-se enxergar o branco acinzentado.

Para fechar a atividade, garanta que os estudantes concluam que, quanto maior é a repetição de cores, menor é a frequência do giro do disco necessária para misturar essas cores, e a frequência de repetição de cores é dada pela multiplicação do número de repetições das cores pelo número de rotação do disco por segundo. Dessa forma, para ocorrer a mistura de cores, o disco B6 deve ser girado com frequência de 8 rotações por segundo (2 repetições de cores · 8 rotações/s = 16 repe-tições/s), o disco B12 deve ser girado com frequência um pouco maior do que 5 rotações por segundo (3 repetições de cores · 5,5 rotações/s = 16,5 repetições/s) e assim por diante.

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Ao final do experimento e das discussões, os estudantes devem compreender que, no disco de Newton, a cor branca resultante se dá na superposição das cores, que ocorre pela persistência das imagens na retina, e que ela se torna visível a partir de uma determinada frequência de inci-dência de imagens, que é dada pela multiplicação da frequência de rotação do disco e do número de repetições das cores.


Uma proposta de continuidade interessante é fazer a observação de 3 cores no disco, mas sem a presença de uma das cores primárias. Por exemplo: usar as cores vermelho, azul e rosa (ausência do verde) ou vermelho, amarelo e laranja (ausência do azul). Sem uma das cores primárias, não será possível obter a cor branca. Por outro lado, usar as cores primárias, mas com tonalidades diferentes – mais escuras ou mais claras –, possibilita obter o branco mais ou menos acinzentado.

Outra possibilidade de continuidade é a construção de traumatrópio. Trata-se de um instru-mento, inventado por volta de 1450, que utiliza o fenômeno da persistência de imagens na retina. Ele é composto por um círculo de papel preso em suas extremidades por barbantes com duas ima-gens diferentes estampadas em cada um dos lados do círculo. Ao torcer e destorcer o barbante, o círculo gira com rapidez, sobrepondo as imagens. Alguns mais conhecidos trazem duplas de ima-gens, tais como pássaro e gaiola, aquário e peixe ou aranha e teia.

PARA SAbER mAiS

AURICCHIO, M. M. B. Quase–levitação magnética do disco de newton e experimento sobre Leis de Faraday e Lenz, Campinas, 2012, p.19-29. Disponível em: <http://www.ifi.unicamp.br/vie/F809/F609_2012_sem1/MayaraM_Eliermes_F609_RF3.pdf>. Acesso em: 21 jul. 2014.

BARCELOS, J. Pintura além do pincel. Rio de Janeiro, 2011. Capítulo 3, p. 54-60. Disponível em: <http://www.joaobarcelos.com.br/alem_pincel.htm>. Acesso em: 21 jul. 2014.

BONETTI, M. C. As imagens em movimento e sua contribuição para o ensino de Ciências no Brasil – 1800 a 1960. São Paulo, 2013, p. 42-56. Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/81/81131/tde-12072013-165752/pt-br.php>. Acesso em: 21 jul. 2014.

Física: atividades experimentais e investigativasEugênio Maria de França Ramos, Marcelo Eduardo Fonseca Teixeira, Ricardo Rechi Aguiar e Yassuko Hosoume

Manejo e gestão de laboratório: guia de laboratório e de descarteSolange Wagner Locatelli

Matemática: atividades experimentais e investigativas – Ensino Fundamental – Anos FinaisMaria Silvia Brumatti Sentelhas

Matemática: atividades experimentais e investigativas – Ensino MédioRuy César Pietropaolo

Pré-iniciação Científica: desenvolvimento de projeto de pesquisaDayse Pereira da Silva e Sandra M. Rudella Tonidande

Preparação acadêmicaMarcelo Camargo Nonato

Projeto de vida – Ensino Fundamental – Anos FinaisIsa Maria Ferreira da Rosa Guará e Maria Elizabeth Seidl Machado

Projeto de vida – Ensino MédioIsa Maria Ferreira da Rosa Guará e Maria Elizabeth Seidl Machado

Protagonismo juvenilDaniele Próspero e Rayssa Winnie da Silva Aguiar

Química: atividades experimentais e investigativasHebe Ribeiro da Cruz Peixoto e Maria Fernanda Penteado Lamas

Robótica – Ensino Fundamental – Anos FinaisAlex de Lima Barros

Robótica – Ensino MédioManoel José dos Santos Sena

Tutoria e orientação de estudosJacqueline Peixoto Barbosa e Sandra Maria Fodra

Cadernos do Aluno

Projeto de vida: atividades de sala de aula – Ensino Fundamental – Anos FinaisIsa Maria Ferreira da Rosa Guará, Maria Elizabeth Seidl Machado, Pepita de Souza Figueredo e Tomás Gustavo Pedro

Projeto de vida: atividades de sala de aula – Ensino MédioIsa Maria Ferreira da Rosa Guará, Maria Elizabeth Seidl Machado, Pepita de Souza Figueredo e Tomás Gustavo Pedro

ApoioFundação para o Desenvolvimento da Educação – FDE

CTP, Impressão e Acabamento

CONCEPÇÃO E COORDENAÇÃO GERAL PRIMEIRA EDIÇÃO 2014

COORDENADORIA DE GESTÃO DA EDUCAÇÃO BÁSICA (CGEB)

Coordenadora Maria Elizabete da Costa

Diretor do Departamento de Desenvolvimento Curricular de Gestão da Educação Básica João Freitas da Silva

Diretora do Centro de Ensino Fundamental dos Anos Finais, Ensino Médio e Educação Profissional – CEFAF Valéria Tarantello de Georgel

Coordenação Técnica Roberto Canossa Roberto Liberato Suely Cristina de Albuquerque Bomfim

PROGRAMA ENSINO INTEGRAL

Coordenação da elaboração dos materiais de apoio ao Programa Ensino IntegralValéria de Souza

Apoio técnico e pedagógicoMarilena Rissutto Malvezzi

Equipe TécnicaMaria Silvia Sanchez Bortolozzo (coordenação), Carlos Sidiomar Menoli, Dayse Pereira da Silva, Elaine Aparecida Barbiero, Helena Cláudia Soares Achilles, João Torquato Junior, Kátia Vitorian Gellers, Maria Camila Mourão Mendonça de Barros, Maria Cecília Travain Camargo, Maria do Carmo Rodrigues Lurial Gomes, Maúna Soares de Baldini Rocha, Pepita de Souza Figueredo, Sandra Maria Fodra, Tomás Gustavo Pedro, Vera Lucia Martins Sette

GESTÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO EDITORIAL 2014

FUNDAÇÃO CARLOS ALBERTO VANZOLINIPresidente da Diretoria Executiva Mauro de Mesquita Spínola

Vice-Presidente da Diretoria Executiva José Joaquim do Amaral Ferreira

GESTÃO DE TECNOLOGIAS EM EDUCAÇÃO

Direção da Área Guilherme Ary Plonski

Coordenação Executiva do Projeto Angela Sprenger e Beatriz Scavazza

Gestão da Produção EditorialLuis Marcio Barbosa e Renata Simões

Equipe de Produção

Editorial: Guiomar Milan (coordenação), Bruno Reis, Carina Carvalho, Karina Kempter, Karinna A. C. Taddeo,

• Nos cadernos de apoio ao Programa Ensino Integral são indicados sites para o aprofundamento de conhecimentos, como fonte de consulta dos conteúdos apresentados e como referências bibliográficas. Todos esses endereços eletrônicos foram checados. No entanto, como a internet é um meio dinâmico e sujeito a mudanças, a Secretaria da Educação do Estado de São Paulo não garante que os sites indicados permaneçam acessíveis ou inalterados.

• Os mapas reproduzidos no material são de autoria de terceiros e mantêm as características dos originais no que diz respeito à grafia adotada e à inclusão e composição dos elementos cartográficos (escala, legenda e rosa dos ventos).

Letícia Maria Delamare Cardoso, Marina Murphy e Natália Pereira Leal

Direitos autorais e iconografia: Denise Blanes (coordenação), Beatriz Fonseca Micsik, Érica Marques, José Carlos Augusto, Marcus Ecclissi e Vanessa Leite Rios

Produção editorial: Adesign (projeto gráfico) e Jairo Souza Design Gráfico (diagramação e ilustrações não creditadas)

ELABORAÇÃO DOS CONTEÚDOS ORIGINAIS

Coordenação do desenvolvimento dos conteúdos dos volumes de apoio ao Programa Ensino IntegralGhisleine Trigo Silveira

Cadernos do Gestor

Avaliação da aprendizagem e nivelamentoZuleika de Felice Murrie

Diretrizes do Programa Ensino IntegralMaria Silvia Sanchez Bortolozzo (coord.), Carlos Sidiomar Menoli, Dayse Pereira da Silva, Elaine Aparecida Barbiero, Helena Cláudia Soares Achilles, João Torquato Junior, Kátia Vitorian Gellers, Maria Camila Mourão Mendonça de Barros, Maria Cecília Travain Camargo, Maria do Carmo Rodrigues Lurial Gomes, Maúna Soares de Baldini Rocha, Pepita de Souza Figueredo, Sandra Maria Fodra, Tomás Gustavo Pedro, Valéria de Souza, Vera Lucia Martins Sette

Formação das equipes do Programa Ensino Integral – Vol. 1Beatriz Garcia Sanchez, Cecília Dodorico Raposo Batista, Maristela Gallo Romanini e Thais Lanza Brandão Pinto


Modelo de gestão do Programa Ensino IntegralMaria Camila Mourão Mendonça de Barros

Modelo de gestão de desempenho das equipes escolaresAna Carolina Messias Shinoda e Maúna Soares de Baldini Rocha

Cadernos do Professor

Biologia: atividades experimentais e investigativasMaria Augusta Querubim e Tatiana Nahas

Ciências Físicas e Biológicas: atividades experimentais e investigativasEugênio Maria de França Ramos, João Carlos Miguel Tomaz Micheletti Neto, Maíra Batistoni e Silva, Maria Augusta Querubim, Maria Fernanda Penteado Lamas e Yassuko Hosoume

Catalogação na Fonte: Centro de Referência em Educação Mario Covas

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Física: atividades experimentais e investigativasEugênio Maria de França Ramos, Marcelo Eduardo Fonseca Teixeira, Ricardo Rechi Aguiar e Yassuko Hosoume

Manejo e gestão de laboratório: guia de laboratório e de descarteSolange Wagner Locatelli

Matemática: atividades experimentais e investigativas – Ensino Fundamental – Anos FinaisMaria Silvia Brumatti Sentelhas

Matemática: atividades experimentais e investigativas – Ensino MédioRuy César Pietropaolo

Pré-iniciação Científica: desenvolvimento de projeto de pesquisaDayse Pereira da Silva e Sandra M. Rudella Tonidande

Preparação acadêmicaMarcelo Camargo Nonato

Projeto de vida – Ensino Fundamental – Anos FinaisIsa Maria Ferreira da Rosa Guará e Maria Elizabeth Seidl Machado

Projeto de vida – Ensino MédioIsa Maria Ferreira da Rosa Guará e Maria Elizabeth Seidl Machado

Protagonismo juvenilDaniele Próspero e Rayssa Winnie da Silva Aguiar

Química: atividades experimentais e investigativasHebe Ribeiro da Cruz Peixoto e Maria Fernanda Penteado Lamas

Robótica – Ensino Fundamental – Anos FinaisAlex de Lima Barros

Robótica – Ensino MédioManoel José dos Santos Sena

Tutoria e orientação de estudosJacqueline Peixoto Barbosa e Sandra Maria Fodra

Cadernos do Aluno

Projeto de vida: atividades de sala de aula – Ensino Fundamental – Anos FinaisIsa Maria Ferreira da Rosa Guará, Maria Elizabeth Seidl Machado, Pepita de Souza Figueredo e Tomás Gustavo Pedro

Projeto de vida: atividades de sala de aula – Ensino MédioIsa Maria Ferreira da Rosa Guará, Maria Elizabeth Seidl Machado, Pepita de Souza Figueredo e Tomás Gustavo Pedro

ApoioFundação para o Desenvolvimento da Educação – FDE

CTP, Impressão e Acabamento

CONCEPÇÃO E COORDENAÇÃO GERAL PRIMEIRA EDIÇÃO 2014

COORDENADORIA DE GESTÃO DA EDUCAÇÃO BÁSICA (CGEB)

Coordenadora Maria Elizabete da Costa

Diretor do Departamento de Desenvolvimento Curricular de Gestão da Educação Básica João Freitas da Silva

Diretora do Centro de Ensino Fundamental dos Anos Finais, Ensino Médio e Educação Profissional – CEFAF Valéria Tarantello de Georgel

Coordenação Técnica Roberto Canossa Roberto Liberato Suely Cristina de Albuquerque Bomfim

PROGRAMA ENSINO INTEGRAL

Coordenação da elaboração dos materiais de apoio ao Programa Ensino IntegralValéria de Souza

Apoio técnico e pedagógicoMarilena Rissutto Malvezzi

Equipe TécnicaMaria Silvia Sanchez Bortolozzo (coordenação), Carlos Sidiomar Menoli, Dayse Pereira da Silva, Elaine Aparecida Barbiero, Helena Cláudia Soares Achilles, João Torquato Junior, Kátia Vitorian Gellers, Maria Camila Mourão Mendonça de Barros, Maria Cecília Travain Camargo, Maria do Carmo Rodrigues Lurial Gomes, Maúna Soares de Baldini Rocha, Pepita de Souza Figueredo, Sandra Maria Fodra, Tomás Gustavo Pedro, Vera Lucia Martins Sette

GESTÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO EDITORIAL 2014

FUNDAÇÃO CARLOS ALBERTO VANZOLINIPresidente da Diretoria Executiva Mauro de Mesquita Spínola

Vice-Presidente da Diretoria Executiva José Joaquim do Amaral Ferreira

GESTÃO DE TECNOLOGIAS EM EDUCAÇÃO

Direção da Área Guilherme Ary Plonski

Coordenação Executiva do Projeto Angela Sprenger e Beatriz Scavazza

Gestão da Produção EditorialLuis Marcio Barbosa e Renata Simões

Equipe de Produção

Editorial: Guiomar Milan (coordenação), Bruno Reis, Carina Carvalho, Karina Kempter, Karinna A. C. Taddeo,

• Nos cadernos de apoio ao Programa Ensino Integral são indicados sites para o aprofundamento de conhecimentos, como fonte de consulta dos conteúdos apresentados e como referências bibliográficas. Todos esses endereços eletrônicos foram checados. No entanto, como a internet é um meio dinâmico e sujeito a mudanças, a Secretaria da Educação do Estado de São Paulo não garante que os sites indicados permaneçam acessíveis ou inalterados.

• Os mapas reproduzidos no material são de autoria de terceiros e mantêm as características dos originais no que diz respeito à grafia adotada e à inclusão e composição dos elementos cartográficos (escala, legenda e rosa dos ventos).

Letícia Maria Delamare Cardoso, Marina Murphy e Natália Pereira Leal

Direitos autorais e iconografia: Denise Blanes (coordenação), Beatriz Fonseca Micsik, Érica Marques, José Carlos Augusto, Marcus Ecclissi e Vanessa Leite Rios

Produção editorial: Adesign (projeto gráfico) e Jairo Souza Design Gráfico (diagramação e ilustrações não creditadas)

ELABORAÇÃO DOS CONTEÚDOS ORIGINAIS

Coordenação do desenvolvimento dos conteúdos dos volumes de apoio ao Programa Ensino IntegralGhisleine Trigo Silveira

Cadernos do Gestor

Avaliação da aprendizagem e nivelamentoZuleika de Felice Murrie

Diretrizes do Programa Ensino IntegralMaria Silvia Sanchez Bortolozzo (coord.), Carlos Sidiomar Menoli, Dayse Pereira da Silva, Elaine Aparecida Barbiero, Helena Cláudia Soares Achilles, João Torquato Junior, Kátia Vitorian Gellers, Maria Camila Mourão Mendonça de Barros, Maria Cecília Travain Camargo, Maria do Carmo Rodrigues Lurial Gomes, Maúna Soares de Baldini Rocha, Pepita de Souza Figueredo, Sandra Maria Fodra, Tomás Gustavo Pedro, Valéria de Souza, Vera Lucia Martins Sette



Modelo de gestão do Programa Ensino IntegralMaria Camila Mourão Mendonça de Barros

Modelo de gestão de desempenho das equipes escolaresAna Carolina Messias Shinoda e Maúna Soares de Baldini Rocha

Cadernos do Professor

Biologia: atividades experimentais e investigativasMaria Augusta Querubim e Tatiana Nahas

Ciências Físicas e Biológicas: atividades experimentais e investigativasEugênio Maria de França Ramos, João Carlos Miguel Tomaz Micheletti Neto, Maíra Batistoni e Silva, Maria Augusta Querubim, Maria Fernanda Penteado Lamas e Yassuko Hosoume

Catalogação na Fonte: Centro de Referência em Educação Mario Covas

São Paulo (Estado) Secretaria da Educação.

Ciências físicas e biológicas: atividades experimentais e investigativas; Ensino Fundamental – Anos Finais - Caderno do Professor /Secretaria da Educação; coordenação, Valéria de Souza; textos, Eugênio Maria de França Ramos, João Carlos Miguel Tomaz Micheletti Neto, Maíra Batistoni e Silva, Maria Augusta Querubim, Maria Fernanda Penteado Lamas, Yassuko Hosoume. - São Paulo : SE, 2014.

72 p.

Material de apoio ao Programa Ensino Integral do Estado de São Paulo.

ISBN 978-85-7849-697-5

1.Ciências físicas 2. Ciências biológicas 3. Atividade prática 4. Ensino Fundamental – Anos Finais 5. Programa Ensino Integral 6. São Paulo I. Souza, Valéria de. II. Ramos, Eugênio Maria de França. III. Micheletti Neto, João Carlos Miguel Tomaz. IV. Silva, Maíra Batistoni e. V. Querubim, Maria Augusta. VI. Lamas, Maria Fernanda Penteado. VII. Hosoume, Yassuko. VIII. Título.

CDU: 371.3:806.90

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ensino integral ciências

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