modelo cinético molecular - abordagem no ensino de química
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Lidia Alves Moreira
Modelo Cinético Molecular:
Abordagens e Possibilidades no Ensino da Química
Belo Horizonte
30 de julho de 2007
Universidade Federal de Minas Gerais
Faculdade de Educação da UFMG
Centro de Ensino de Ciências e Matemática de Minas Gerais
Modelo Cinético Molecular:
Abordagens e Possibilidades no Ensino da Química
por
Lidia Alves Moreira
Monografia apresentada junto ao curso “Ensino de
Ciências por Investigação” da Faculdade de Educação da
Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito
parcial à obtenção do diploma de Especialista em Ensino
de Ciências.
Professor Gilberto do Vale Rodrigues
Orientador
Belo Horizonte
30 de julho de 2007
"Toda nossa ciência,
comparada com a realidade, é
primitiva e infantil - e, no
entanto, é a coisa mais
preciosa que temos".
( Albert Einstein )
Agradeço:
A Deus.
À minha família.
Aos meus colegas.
Aos professores do curso, especialmente à Kátia
Pedroso Silveira, que nos acompanhou durante
quase toda a nossa trajetória.
Ao professor Gilberto do Vale Rodrigues, que
tanto colaborou para a realização desse
trabalho, me apoiando quando eu precisava e
me concedendo autonomia para crescer.
Ao professor Ronaldo Luiz Nagem do Grupo
GEMATEC do CEFET-MG, que atenciosamente
me deu suporte nas discussões sobre modelos.
I
SUMÁRIO
1. Objetivos: ............................................................................................................................. 3
2. Justificativa .......................................................................................................................... 4
3. Metodologia ......................................................................................................................... 6
4. O Programa Livro na Escola da SEE MG ............................................................................ 7
5. Livros Selecionados para Estudo: ....................................................................................... 8
6. A Proposta Curricular de Química para o Ensino Médio-2007: ........................................ 10
6.1. A Proposta Curricular de Química para o Primeiro Ano do Ensino Médio-2007: ...... 12
7. Uma Introdução ao Estudo de Modelos, Modelos Científicos e Modelos no Ensino ........ 14
8. Uma Introdução ao Estudo do Modelo Cinético-Molecular ............................................... 17
9. Sondagem das Abordagens dos Autores .......................................................................... 19
10. Modelo do Questionário Aplicado .................................................................................... 22
11. Considerações Sobre as Abordagens dos Autores ......................................................... 23
12: Respostas dos Docentes ao Questionário ...................................................................... 25
13: Considerações sobre as Respostas dos Docentes ao Questionário ............................... 28
14. Considerações Finais ...................................................................................................... 30
Referências Bibliográficas: .................................................................................................... 31
II
ILUSTRAÇÕES
Quadro 1 - Programa "Livro na Escola" Fonte: ambiente virtual da SEE-MG .................... 7
Figura 1 - Livros didáticos selecionados para estudo ......................................................... 8
Gráfico 1 - Livros didáticos de Química utilizados nas escolas estaduais do Estado de Minas Gerais nos anos de 2006 e 2007 ......................................................................... 9
Quadro 2 - Critérios e objetivos utilizados para seleção de conteúdos do CBC-2007 – Química ........................................................................................................................ 11
Quadro 3 - Aspectos para a abordagem do conhecimento químico ................................. 12
Figura 2 - Focos de interesse da Química - Fonte: Minas Gerais. SEEMG, 1998 ........... 12
Quadro 4 - Modelo Cinético-Molecular: Tópicos / Habilidades ......................................... 13
Figura 3 - Esquema: Relação entre a evolução das teorias científicas e o progresso científico e tecnológico. ................................................................................................ 14
Figura 4 - Classificação das Teorias de Representação (PEREIRA , 1989 - adaptado) .. 15
3
1. Objetivos:
O presente estudo objetiva apresentar um levantamento das diversas
abordagens dos autores dos livros didáticos de Química utilizados por docentes e
estudantes das 1.768 escolas públicas da Rede Estadual de Educação de Minas
Gerais sobre os conceitos relacionados às propriedades dos materiais, tendo como
referencial os Conteúdos Básicos Comuns (CBC’s) da Proposta Curricular de
Química para o Ensino Médio de 2007.
Pretendemos ainda, através de sondagem via questionários, identificar:
• O nível de conhecimento dos docentes sobre a Proposta Curricular de
Química do Estado de Minas Gerais: CBC-2007.
• O nível de conhecimento dos docentes sobre o uso de modelos no ensino de
maneira geral.
• Eventuais dificuldades dos docentes para trabalhar o tema em questão de
acordo com a proposta do CBC.
• Os principais recursos utilizados pelos docentes para tentar superar possíveis
deficiências dos livros didáticos.
4
2. Justificativa
Gradativamente, o livro didático está deixando de ser um guia exclusivo ao
qual os professores devam seguir fielmente, graças à disponibilidade e utilização de
mídias alternativas como a internet e a televisão e tantos outros recursos didáticos
desenvolvidos para auxiliar e complementar o trabalho do professor.
Ainda assim, não podemos deixar de destacar a importância que o livro
didático exerce na educação, notadamente nas escolas públicas onde, devido ao
menor poder aquisitivo da comunidade escolar, ainda constitui-se, senão a única, a
principal fonte de consulta para docentes e estudantes.
“O livro didático continuará sendo importante fonte de consulta para o
aluno e o professor. Se a insuficiência é característica inerente à sua
natureza, o livro pode ser, por outro lado, importante coadjuvante no
trabalho do professor. Mas, para tornar-se um auxiliar eficiente, pode e
deve renovar-se, procurando aproximar-se do que preconizam as novas
diretrizes para o Ensino Médio”. (SALTO PARA O FUTURO, 2000)
Ao optarmos pela análise de livros didáticos, decidimos focar o presente
trabalho na temática “Modelos” em função da sua importância no ensino de maneira
geral e especialmente no ensino de Ciências, que freqüentemente recorre ao uso de
modelos nas mais diversas áreas do conhecimento científico.
Várias publicações na área evidenciam a importância do tema para diversos
especialistas:
A Ciência é “um processo de representação do mundo, sempre sujeito a
reformulação.”(TEODORO, 1998)
O conhecimento científico é considerado como “construção apoiada em
modelos”. (MELEIRO e GIORDAN, 1999)
5
“Modelos de ensino são desenvolvidos freqüentemente com o objetivo de
auxiliar os alunos na compreensão de idéias aceitas cientificamente.” (MILAGRES e
JUSTI, 2001)
Sendo assim, consideramos pertinente tratar de um tema de grande
relevância no ensino de Ciências e que muitas vezes é pouco explorado ou utilizado
de forma inadequada por autores e docentes.
Para estabelecer um diálogo com os professores sobre alguns aspectos que
consideramos relevantes acerca do tema estudado, foi elaborado um questionário.
6
3. Metodologia
Foi realizada a análise de seis livros didáticos de Química, sendo que:
Para os livros com edição seriada (três volumes), foi analisado somente o
volume 1, pois geralmente os conceitos relacionados aos materiais e substâncias
(que o CBC de Química recomenda serem compreendidos pelos estudantes através
do modelo cinético-molecular) são trabalhados no primeiro ano do Ensino Médio.
Para os livros editados em volume único, foram analisados os capítulos que
abordam os conceitos relacionados aos materiais e substâncias.
Foram analisados os livros didáticos do aluno e não o do professor. Essa
observação é pertinente, considerando que alguns livros do professor trazem
complementações que não estão presentes no livro do aluno.
Os questionários foram distribuídos para as Inspetoras das escolas estaduais
que compõem o núcleo 5 da Superintendência Regional de Ensino – Metropolitana
B, em Belo Horizonte. Por intermédio das Inspetoras, os questionários foram
encaminhados às escolas e respondidos pelos professores que atuam no primeiro
ano do Ensino Médio.
Conforme instrução impressa no questionário, os responsáveis pelo
preenchimento não se identificaram.
7
4. O Programa Livro na Escola da SEE MG
O programa “Livro na Escola – Mais Fácil Ensinar, Mais Fácil Aprender” da
Secretaria de Educação de Minas Gerais foi implantado em 2005, com a distribuição
de livros didáticos de Português e Matemática para todos os alunos das três séries
do Ensino Médio da rede pública estadual.
Em 2006, o programa foi ampliado e os estudantes do Ensino Médio
receberam os livros didáticos de Física, Química e Biologia.
Em 2007, os alunos receberam os exemplares de Geografia e História.
Alguns dados sobre o referido programa podem ser observados no quadro
abaixo:
Ano de implantação 2005
Número de escolas (ensino médio) em 2005 1.650
Número de livros de Português e Matemática 1,8 milhão
Investimento R$ 22 milhões
Ampliação: 2006
Número de escolas (ensino médio) em 2006 1.720
Número de livros de Biologia, Física e Química 2,7 milhões
Investimento R$ 35 milhões
Ampliação 2007
Número de livros de História e Geografia 1,8 milhão
Investimento R$ 21,7 milhões
Quadro 1 - Programa "Livro na Escola" Fonte: ambiente virtual da SEE-MG
8
5. Livros Selecionados para Estudo: Em 2006, cada uma as escolas da rede estadual de educação recebeu uma
relação de livros organizada pela Comissão Nacional do Livro Didático, que é
composta por especialistas das diversas áreas.
Para o conteúdo de Química, os docentes deveriam optar por um dos seis
livros listados abaixo, que se constituíram alvo do presente estudo:
Figura 1 - Livros didáticos selecionados para estudo
Livro 1: Química (Volume único) Autores: Eduardo Fleury Mortimer e Andréa Horta Machado Editora: Scipione 1ª Edição – 2ª impressão – São Paulo - 2003
Livro 2: Química (Volume único) Autores: Olímpio Salgado Nóbrega, Eduardo Roberto da Silva e Ruth Hashimoto da Silva Editora: Ática 1ª Edição – São Paulo - 2006
Livro 3: Química (Volume 1) Autor: Ricardo Feltre Editora: Moderna 6ª edição – São Paulo - 2004
Livro 4: Química & Sociedade (Volume único) Autores: Wildson Luiz Pereira dos Santos (coord.), Gerson de Souza Mól (coord.), Roseli Takako Matsunaga, Siland Meiry França Dib, Eliane Nilvana de Castro, Gentil de Souza Silva, Sandra Maria de Oliveira Santos e Salvia Barbosa Farias Editora: Nova Geração – 1ª edição – São Paulo - 2005
Livro 5: Química na Abordagem do Cotidiano Autores: Eduardo Leite do Canto, Francisco Miragaia Peruzzo Editora: Moderna – 3ª edição – São Paulo - 2003
Livro 6: Universo da Química Autores: José Carlos de Azambuja Bianchi, Carlos Henrique Abrecht e Editora: FTD – São Paulo – 2005.
9
Para uma melhor sistematização, os livros foram numerados de 1 (um) a 6
(seis) e serão identificados por seus respectivos números no decorrer desse
trabalho.
O gráfico abaixo sintetiza as opções feitas por todas as escolas da rede
estadual:
3% 2%
37%
23%
26%
9%
LIVROS DIDÁTICOS DE QUÍMICA UTILIZADOS NAS ESCOLAS ESTADUAIS EM
2006/2007
Livro 1 ==> 3,22 %Livro 2 ==> 2,09 %Livro 3 ==> 37,33 %Livro 4 ==> 22,40 %Livro 5 ==> 25,57 %Livro 6 ==> 9,39 %
Gráfico 1 - Livros didáticos de Química utilizados nas escolas estaduais do Estado de Minas Gerais nos anos de 2006 e 2007
10
6. A Proposta Curricular de Química para o Ensino Médio2007:
Através da busca pela qualificação dos programas de ensino, constatou-se a
importância de construir um documento que definisse os Conteúdos Básicos
Comuns (CBC) para o Ensino Médio em Minas Gerais.
A importante e difícil tarefa de construir tal proposta de inovação curricular foi
fruto de muita discussão e diálogo entre especialistas das diversas áreas da
Educação e professores que atuam nas escolas do estado de Minas Gerais.
Houve uma preocupação em apresentar uma proposta que estivesse
de acordo com a filosofia dos Parâmetros Curriculares Nacionais
(PCN e PCN+) (BRASIL, Ministério da Educação, 2002) e com os
pressupostos e princípios que orientam a formulação do Projeto
de Reformulação Curricular e de Capacitação de Professores do
Ensino Médio da Rede Estadual de Educação de Minas Gerais
(PROMEDIO, 1997).
Atualmente em sua terceira versão, os autores do programa de Química do
CBC destacam que o trabalho foi orientado com base em duas preocupações
principais: “Reduzir os conteúdos ensinados para ganhar em profundidade em
termos de compreensão e ampliar os contextos de ensino para conferir maior
sentido social à química”. (CBC-2007)
11
Para selecionar os conteúdos, alguns critérios utilizados pelos autores e seus
respectivos objetivos foram:
Critério Objetivo
Eleição de conteúdos a partir de temas de estudo.
Superar as dificuldades em estabelecer relações entre os conteúdos da ciência escolar e situações da vida cotidiana.
Integração dos saberes disciplinares.
Superar a fragmentação com que vêm sendo tratados os conteúdos.
Verticalização dos conteúdos.
Introduzir um assunto novo de preferência de um modo mais geral e qualitativo e depois caminhar para uma verticalização conceitual em nível crescente de complexidade.
Relevância dos conteúdos.
O ensino de química precisa estar inserido em questões da vida cotidiana, da segurança pessoal e social: formação do sujeito.
Recursividade dos conteúdos.
A abordagem recursiva de certos conteúdos permite o tratamento de conteúdos em diferentes níveis de complexidade e em diferentes contextos ao longo do processo de escolarização.
Começo, meio e fim. Evitar a fragmentação das informações, que devem ser pensadas em sua totalidade.
Quadro 2 - Critérios e objetivos utilizados para seleção de conteúdos do CBC-2007 – Química
Além do CBC, a Proposta Curricular de Química traz uma proposição de
Conteúdos Complementares destinados ao aprofundamento e ampliação dos
conteúdos.
Os autores e colaboradores da proposta do CBC destacam que três aspectos
do conhecimento químico devem ser considerados permanentemente na abordagem
de qualquer tópico:
12
Aspecto Fenomenológico
Fenômenos concretos e visíveis.
Ex: Mudança de estado físico de uma substância.
Fenômenos a que temos acesso apenas indiretamente.
Ex: Interações radiação-matéria que não provocam um efeito visível.
Aspecto Teórico
Informações de natureza atômico-molecular.
Explicações baseadas em modelos abstratos e que incluem entidades não diretamente observáveis: átomos, moléculas, íons,elétrons etc.
Aspecto Representacional
Conteúdos de natureza simbólica.
Informações inerentes à linguagem química: fórmulas, equações químicas, representações dos modelos etc.
Quadro 3 - Aspectos para a abordagem do conhecimento químico
6.1. A Proposta Curricular de Química para o Primeiro Ano do Ensino Médio2007:
Na seleção e organização dos conteúdos para o primeiro ano do Ensino
Médio, a proposta está organizada em torno dos eixos temáticos Materiais, Modelos
e Energia, considerando alguns focos de interesse da Química:
Figura 2 - Focos de interesse da Química - Fonte: Minas Gerais. SEEMG, 1998
13
Os autores do CBC de Química destacam a importância de contemplar
aspectos conceituais fundamentais e as implicações sócio-ambientais relacionadas
à produção e ao uso dos materiais.
Conforme a nossa proposta, vamos focar nossa discussão no Eixo II do CBC,
em especial no detalhamento das habilidades do tópico que trata do Modelo
Cinético-Molecular:
Tópicos / Habilidades Detalhamento das habilidades
4. Modelo cinético molecular - Número de aulas sugeridas: 8
4.1.Caracterizar o modelo cinético-
molecular.
4.1.1.Compreender que os materiais são constituídos por partículas muito pequenas e que se movimentam pelos espaços vazios existentes nos materiais. 4.1.2. Reconhecer que o movimento das partículas está associado à sua energia cinética. 4.1.3. Entender, por meio do modelo cinético-molecular, propriedades específicas dos materiais, tais como mudanças de fase.4.1.4. Entender, por meio do modelo cinético-molecular, propriedades específicas dos materiais, tais como a constância da temperatura durante as mudanças de fase. 4.1.5. Entender, por meio do modelo cinético-molecular, propriedades específicas dos materiais, tais como a influência da pressão atmosférica na temperatura de ebulição. 4.1.6. Entender, por meio do modelo cinético-molecular, propriedades específicas dos materiais, tais como a densidade dos materiais como resultado do estado de agregação das partículas.4.1.7. Entender, por meio do modelo cinético-molecular, propriedades específicas dos materiais, tais como as variações de volume de gases em situações de aquecimento ou resfriamento.
Quadro 4 - Modelo Cinético-Molecular: Tópicos / Habilidades
(Tema 2 - Constituição e a organização dos materiais - Eixo II – Modelos)
14
7. Uma Introdução ao Estudo de Modelos, Modelos Científicos e Modelos no Ensino
A busca pela compreensão e representação da realidade sempre permeou a
existência humana, e talvez em nenhum outro segmento esse desafio tenha sido tão
perseguido quanto na Ciência, nas suas mais diversas áreas de atuação.
Através da busca incessante por conhecer e representar com maior fidelidade
a realidade a sua volta, a humanidade experimentou o progresso científico e
tecnológico, ampliando as fronteiras do conhecimento. E esse progresso, por sua
vez, contribuiu para a evolução das teorias científicas, impulsionada pelo
desenvolvimento de técnicas cada vez mais sofisticadas de medir, pesar, quantificar
etc.
Figura 3 - Esquema: Relação entre a evolução das teorias científicas e o progresso científico e tecnológico.
Ao avançar na compreensão do mundo, nos deparamos com a complexidade
para representá-lo. Marcondes considera que a representação “relaciona o objeto
que ela representa com a mente que o percebe.” (MARCONDES, 2001)
Progresso científico e tecnológico
Evolução das teorias
científicas
15
Acredita-se que na mente humana coexistam vários tipos de representação.
Pereira sugere a seguinte classificação:
Uma distinção importante deve ser feita entre teorias e modelos. Os modelos
(que são analógicos) procuram tornar as teorias (que são proposicionais)
operacionais.
A palavra modelo, aplicada em múltiplos contextos, assume um significado
particular na Ciência. Uma definição pertinente no contexto científico é “modelos são
representações operacionais dos fenômenos, que não são exatamente réplicas
superficiais destes, mas em que há uma semelhança de estrutura com o fenômeno
modelado.”(PEREIRA, 1989)
Gilbert e Boulter destacam que “em ciência devemos considerar modelos não
só como representações de objetos, mas também de eventos, processos ou idéias”.
(GILBERT e BOULTER, 1995)
Um aspecto importante a ser considerado acerca dos modelos científicos é
que os mesmos precisam ser validados, e a aceitação (ou não) de um modelo pela
comunidade científica pode ser influenciada pelos paradigmas vigentes, daí o
caráter mutável do conhecimento e dos modelos científicos.
Figura 4 - Classificação das Teorias de Representação (PEREIRA , 1989 - adaptado)
16
Segundo Nagem, “modelos são criados para um contexto, mas devem ser
produzidos para serem usados em outros”. Isso nos leva a crer que quanto maior o
campo de abrangência teórico-conceitual de um modelo, melhor ele será. (NAGEM,
2003)
A adoção de modelos pedagógicos como facilitadores de aprendizagem é
amplamente utilizada na Educação Científica, podendo auxiliar o educando na
visualização de idéias abstratas:
“...a melhor forma de promover eficazmente a gênese do pensamento
científico consiste numa estratégia que usa modelos com uma configuração
intermediária entre a complexidade perceptual e a abstração conceptual.”
(PEREIRA, 1989)
Segundo Pietrocola, “modelos que incrementem nossas formas de construir a
realidade acrescentam uma mudança de qualidade ao conhecimento científico
escolar”. (PIETROCOLA, 1999)
17
8. Uma Introdução ao Estudo do Modelo CinéticoMolecular
Amplamente citado por diversos autores, o modelo cinético dos gases permite
explicar qualitativamente e quantitativamente as propriedades de um gás perfeito
partindo de três hipóteses:
• “O gás é constituído por moléculas de massas m em movimento aleatório
incessante.
• O tamanho das moléculas é desprezível, entendendo-se por isto que os
diâmetros moleculares são muito menores do que a distância média
percorrida pelas moléculas entre duas colisões sucessivas.
• As moléculas não interagem umas com as outras, exceto quando em contato,
nas colisões perfeitamente elásticas.” (ATKINS, 1997).
Nos interessa particularmente no presente estudo o modelo cinético-molecular
das partículas, que pode ser aplicado a sistemas sólidos, líquidos e gasosos,
guardadas as devidas especificidades.
No modelo cinético-molecular das partículas, considera-se que entre as
partículas constituintes de um material existem forças de interação de natureza
elétrica, sendo que nos gases essas forças praticamente não existem. Além disso, o
movimento das partículas está associado à sua energia cinética e as colisões entre
partículas resultam em transferência de energia da partícula mais energética para a
menos energética.
Este modelo é muito interessante, pois permite explicar algumas propriedades
dos materiais, tais como: mudanças de fase, constância da temperatura nas
mudanças de fase, densidade, variações de volume dos gases em função da
temperatura e compressibilidade.
No estado sólido, as partículas vibram em torno de um eixo fixo e as forças de
interação entre elas são bastante intensas. No estado líquido, a interação entre as
partículas é menor do que no sólido, elas se movimentam com maior liberdade e não
mais em torno de uma posição fixa. No estado gasoso, a força de interação entre as
18
partículas pode ser desprezada e a energia cinética é muito intensa. Em função da
distância entre as partículas, pequenas variações de pressão resultam em variações
significativas no volume ocupado pelos sistemas gasosos.
O modelo cinético-molecular também explica que a densidade dos gases é baixa
devido à grande distância média entre suas partículas.
Nas curvas de aquecimento ou resfriamento das substâncias sob pressão
constante, oberva-se que durante as mudanças de estado físico a temperatura não
varia com o tempo. Isto ocorre porque nesses intervalos não há aumento nem
diminuição da energia cinética média das moléculas. Durante a fusão, por exemplo,
a energia fornecida ao sistema está envolvida na quebra das forças intermoleculares
que mantém as moléculas unidas no retículo cristalino.
Diante do exposto, ficam claras as múltiplas possibilidades e a importância do
modelo cinético-molecular, que vem sendo destacada por diversos autores: “Fazer
que os estudantes aprendam a utilizar o modelo cinético-molecular da matéria como
instrumento interpretativo de distintos fenômenos é um dos principais objetivos do
ensino de Química” (SANTOS e GRECA, 2005)
19
9. Sondagem das Abordagens dos Autores
Apresenta breve introdução teórica sobre o uso de modelos na Ciência?
Livro 1
Livro 2
Livro 3
Livro 4
Livro 5
Livro 6
Sim Sim Sim Sim Sim Sim
Livro Definição de modelo utilizada pelos autores
Em que contexto a definição é empregada
Capítulo Subtítulo
1
“Um modelo é uma representação que construímos da realidade para nos ajudar a entendê-la..”
Capítulo 4: “Um modelo para os estados físicos dos materiais”.
“Construindo um modelo para os
materiais gasosos”
“Um modelo é apenas uma aproximação do que ocorre na realidade.”
Capítulo 5: “Modelos para o
átomo e uma introdução à
tabela periódica”
“Introdução”
2
“ Construções da imaginação” Capítulo 1: “Da
Alquimia à Química”
“A Química”
“Na ciência, portanto, modelos não são miniaturas, cópias em escala reduzida”
Capítulo 2: “O mundo em que
vivemos”
“Estados físicos da matéria”
3
“Hipótese, teoria e modelo: é a explicação e representação do fato que foi observado e da análise dos dados coletados experimentalmente.”
Capítulo 3: “Explicando a matéria e suas
transformações”
“Como a ciência progride”
4
“...modelo científico, ou seja, uma representação da realidade.”
Capítulo 5: “Estudo dos
Gases”
“Compressibilidade dos Gases”
“A validade de um modelo está na sua capacidade de explicar a maior quantidade possível de fenômenos”
Capítulo 5: “Estudo dos
Gases” “Expansibilidade”
“ Os modelos...se aproximam dela (realidade) à medida que são aperfeiçoados”. “As teorias são, na verdade, modelos explicativos”. “...os diferentes modelos que foram propostos ao longo de nossa história para explicar o mundo invisível da matéria”.
Capítulo 6: “Modelos Atômicos”
“Modelos e teorias”
20
5
“Modelo, de um modo bem simples, consiste na maneira como imaginamos que é algo a que não temos acesso direto”.
Capítulo 5: “Introdução à
estrutura atômica”.
“Comentário Preliminar”
“E quando uma teoria envolve entidades a que não temos acesso direto (por exemplo, as moléculas, que não são visíveis nos microscópios usuais), então ela se faz acompanhar de um modelo, ou seja, de como imaginamos que seja aquilo a que não temos acesso direto.”
Capítulo 14: “O Comportamento físico dos gases”
“Mais uma vez, leis, teorias e modelos. É o
método científico!”
6
“Modelos são recursos utilizados pela ciência” (adaptado).
“Os modelos não existem na natureza, eles são criações humanas, válidos enquanto puderem explicar um fenômeno, caso contrário, deverão ser substituídos por outros que atendam às novas demandas.”
Capítulo 5: “Modelos Atômicos”
“O que é modelo atômico?”
“Construímos modelos na busca de facilitar nossas interações com os entes modelados. É por meio de modelos, nas mais diferentes situações, que podemos fazer inferências e previsões de propriedades.”
Capítulo 5: “Modelos Atômicos”
“Exercício resolvido”
Apresenta propostas de atividades de construção
de modelos pelos estudantes?
Livro 1
Livro 2
Livro 3
Livro 4
Livro 5
Livro 6
Sim Sim Não foi observado. Sim Não foi
observado. Não foi
observado.
Utiliza o modelo cinético-molecular para explicar as seguintes propriedades dos materiais:
Mudanças de fase.
Livro 1 Livro 2 Livro 3 Livro 4 Livro 5 Livro 6
Sim Sim Parcialmente.* Sim Parcilamente*. Parcilamente* no Capítulo 7:
Gases
Constância da temperatura durante as mudanças de fase.
21
Livro 1 Livro 2 Livro 3 Livro 4 Livro 5 Livro 6
Sim Sim Não foi observado.
Não foi observado.
Não foi observado.
Não foi observado.
Influência da pressão atmosférica na temperatura de ebulição.
Livro 1 Livro 2 Livro 3 Livro 4 Livro 5 Livro 6
Não foi observado.
Não foi observado.
Não foi observado.
Não foi observado.
Não foi observado.
Não foi observado
Densidade dos materiais como resultado do estado de agregação das partículas.
Livro 1 Livro 2 Livro 3 Livro 4 Livro 5 Livro 6
Sim Sim Não foi observado.
Foi observado
em um exercício proposto.
Não foi observado.
Parcilamente*.
Variações de volume dos gases em situações de aquecimento ou resfriamento.
Livro 1 Livro 2 Livro 3 Livro 4 Livro 5 Livro 6
Sim
Sim
“Teoria cinética dos
gases”
Sim
“Teoria cinética dos
gases”
Sim
“Teoria cinética dos
gases”
Sim Não foi observado.
* Parcialmente: nesse caso, indica que não ficou muito claro o uso do modelo cinético-molecular para explicar a propriedade. Poderia ter sido melhor explicitado pelo(s) autor(es).
22
10. Modelo do Questionário Aplicado
23
11. Considerações Sobre as Abordagens dos Autores
Inicialmente, gostaria de ressaltar que todos os livros didáticos analisados e
utilizados pelos estudantes das escolas estaduais de Minas Gerais foram editados
anteriormente à divulgação da Proposta Curricular de Química para o Ensino Médio
(CBC-2007). As alterações propostas pelo CBC-2007 provavelmente serão
consideradas em edições futuras.
Apesar de ter sido encontrada em todos os livros analisados uma introdução
teórica sobre o uso de modelos na Ciência, muitos autores apresentaram uma
introdução muito superficial. Como exemplo, cito o livro 3 no qual o autor limitou o
assunto a um parágrafo de apenas um período onde os conceitos de hipótese, teoria
e modelo não estão muito bem explicitados nem delimitados: “Hipótese, teoria e
modelo: é a explicação e representação do fato que foi observado e da análise dos
dados coletados experimentalmente.”
Outro aspecto interessante é observar que cinco dos seis autores discutiram o
uso de modelos na Ciência para introduzir o tema “modelos atômicos”, ainda que
alguns tenham retomado a esta discussão em outros momentos. Não sei se
associado a este fato ou não, em conversas com alunos ou mesmo colegas
docentes, alguns freqüentemente utilizam os termos “modelos em Ciência” e
“modelos atômicos” como se fossem sinônimos.
Somente metade dos livros analisados apresentaram propostas de atividades
de construção de modelos pelos estudantes. Na minha concepção essas atividades,
quando bem elaboradas, podem contribuir significativamente para aproximar a
Ciência escolar da Ciência dos cientistas, ao desenvolver nos estudantes
habilidades de investigação e compreensão tais como “reconhecer o papel das
suposições e hipóteses para a construção de explicações sobre fenômenos
estudados” e “propor explicações teóricas para fenômenos”. (CBC-2007)
Com relação ao tópico “utiliza o modelo cinético-molecular para explicar as
seguintes propriedades dos materiais”, alguns aspectos merecem destaque:
24
• Os livros 1 e 2, que foram adotados em apenas 5% das escolas estaduais,
foram os que mais utilizaram o modelo cinético-molecular como base para
discussão dos temas propostos.
• As variações de volume dos gases em situações de aquecimento ou resfriamento
foram explicadas com base no modelo cinético-molecular por quase todos os
autores. Já a influência da pressão atmosférica na temperatura de ebulição não foi
explicada com base no modelo cinético-molecular por nenhum dos autores. Apenas
no livro 1 foi observada uma questão para discussão que sugere essa relação.
25
12: Respostas dos Docentes ao Questionário
Foram recolhidos um total de vinte e cinco questionários de treze escolas distintas.
As respostas foram apresentadas também em porcentagem para as questões que permitiam somente uma resposta entre as opções possíveis.
Livros adotados pelas escolas:
Livro Número de escolas %
1 - 00,00%
2 - 00,00%
3 7 53,85%
4 1 07,69%
5 5 38,46%
6 - 00,00%
Sobre os Conteúdos Básicos Comuns (CBC) da Proposta Curricular para o Ensino de Química:
Ainda não tiveram acesso 5 20%
Tem um conhecimento superficial 1 4%
Tem um conhecimento razoável 10 40%
Tem um conhecimento aprofundado (já o estudou detalhadamente) 9 36%
Diante da necessidade imediata de realizar uma discussão sobre o uso de modelos no ensino:
Estariam seguros, pois têm domínio do assunto 18 72%
Precisariam se preparar melhor, pois conhecem o assunto superficialmente 5 20%
Teriam muita dificuldade, pois nunca ouviram falar no assunto 1 4%
Não responderam 1 4%
26
Um bom modelo de ensino, na opinião dos docentes, contempla a(s) seguinte(s) opção(ões):
É uma cópia fiel da realidade 1
Pode ser facilmente compreendido, até mesmo por alguém que é leigo no assunto
13
Não sofre mudanças com o passar do tempo -
Pode ser aplicado em diferentes contextos 21
Utilizam o modelo cinético-molecular nas aulas para explicar o(s) seguinte(s) conceito(s) relacionados às propriedades dos materiais:
Mudanças de fase 16
Constância da temperatura durante as mudanças de fase 11
Influência da pressão atmosférica na temperatura de ebulição 10
Densidade dos materiais como resultado do estado de agregação das partículas 14
Variações de volume de gases em situações de aquecimento ou resfriamento 13
Processo de dissolução 12
Nenhuma das citadas 1
Em qual dos conteúdos os alunos geralmente apresentam mais dificuldade de aprendizagem?
Mudanças de fase -
Constância da temperatura durante as mudanças de fase 7
Influência da pressão atmosférica na temperatura de ebulição 6
Densidade dos materiais como resultado do estado de agregação das partículas 8
Variações de volume de gases em situações de aquecimento ou resfriamento 8
Processo de dissolução 9
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Que outra(s) fonte(s) o professor utiliza, além do livro didático adotado pela escola, para preparar aulas sobre as propriedades dos materiais:
Nenhuma, pois não acha necessário -
Outros livros didáticos 25
Internet 17
Paradidáticos 13
Publicações na área 13
Outros. Especificar 1* (cursos) * Alguns professores assinalaram a opção “outros”. Porém, ao especificarem, suas respostas se incluíam nos demais grupos já assinalados anteriormente. Portanto, tais respostas foram desconsideradas.
Sobre as propriedades dos materiais e o modelo cinético-molecular, os professores consideram que o livro de Química adotado pela escola em que atua:
Está adequado ao CBC-2007 2 8%
Está parcialmente adequado ao CBC-2007 14 56%
Não está adequado ao CBC-2007 4 16%
Não sabe opinar 4 16%
Não responderam 1 4%
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13: Considerações sobre as Respostas dos Docentes ao Questionário
Nas treze escolas que responderam ao questionário foram adotados os livros 3, 4 ou 5, ou seja, nenhuma delas optou pelos livros 1, 2 ou 6. Mas, como no levantamento realizado em todas as escolas estaduais os livros 3, 4 e 5 juntos foram adotados por 86% delas, acreditamos que a nossa amostra é representativa.
Outro aspecto observado é que em todo o estado de Minas Gerais os três livros mais adotados foram, nessa ordem, 3, 5 e 4. O mesmo verificou-se nas vinte e cinco escolas que responderam ao nosso questionário.
Um resultado talvez não esperado é que 20% dos docentes ainda não tiveram acesso ao CBC-2007 de Química. Este número é elevado, considerando a importância que a proposta curricular representa para orientar as intervenções pedagógicas e as atividades dos regentes.
Agora vamos considerar dois dados que considero antagônicos: 18 docentes (72%) afirmaram que estariam seguros diante da necessidade imediata de realizar uma discussão sobre o uso de modelos no ensino. Destes, 9 (50%) e ainda outros 4 acreditam que um bom modelo no ensino pode ser facilmente compreendido, até mesmo por alguém que é leigo no assunto.
Refletindo em sobre o que já foi dito e recorrendo à definição de Atkins:
“Um modelo é uma versão simplificada do sistema que busca representar seus aspectos essenciais. Uma vez se tenha elaborado um modelo concordante com todas as observações conhecidas e que responda satisfatoriamente a todas as experiências que possa sugerir, é possível aperfeiçoá-lo pela incorporação de aspectos novos e mais complicados. Assim, um modelo proporciona uma estrutura inicial para as discussões, e a realidade do mundo objetivo vai sendo capturada, muito ao modo de um edifício que é construído, completado, decorado e mobiliado.” (ATKINS, 1997)
Não considero que essa captura do mundo objetivo seja tão simples e óbvia que possa ser facilmente compreendida até mesmo por alguém que é leigo no assunto. Acredito que essa resposta dos docentes pode ser o reflexo de uma postura inadequada quanto ao uso de modelos no ensino, muitas vezes delegando aos estudantes a missão de interpretar os modelos e identificar as semelhanças e diferenças entre o modelo e o que se quer representar. Se tais transposições e considerações fossem tão óbvias assim para os nossos estudantes, não teríamos um docente que acredita que um bom modelo de ensino é uma cópia fiel da realidade e ainda afirma ter domínio sobre o uso de modelos no ensino, como ocorreu.
As questões 5 e 6 do questionário: “Utilizam o modelo cinético-molecular nas aulas para explicar o(s) seguinte(s) conceito(s) relacionados às propriedades dos materiais” e “Em qual dos conteúdos os alunos geralmente apresentam mais dificuldade de aprendizagem?” foram elaboradas com o objetivo de tentar identificar se existe uma maior incidência de dificuldades de aprendizagem dos estudantes em
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relação aos conteúdos que não são explicadas através do modelo cinético-molecular. Apesar dessa relação estar presente em quinze respostas, foram indicadas vinte e três dificuldades em conceitos explicados pelos docentes utilizando o modelo cinético-molecular. Também não tivemos um consenso em relação ao conceito que geralmente os estudantes apresentam mais dificuldade de aprendizagem. Já a opção “mudanças de fase” não foi assinalada por nenhum professor como conceito de difícil aprendizagem pelos alunos.
Além do livro adotado pela escola, as fontes mais utilizadas para preparar aulas são outros livros didáticos e internet.
Sobre as propriedades dos materiais e o modelo cinético-molecular, 56% dos professores consideram que os livros de Química adotados pelas respectivas escolas de atuação estão parcialmente adequados ao CBC-2007. Realmente, algumas mudanças se fazem necessárias.
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14. Considerações Finais
O presente trabalho nos trouxe algumas reflexões importantes. Como acreditamos que a Ciência envolve processos contínuos de novas descobertas muitas vezes acompanhadas de mudanças de paradigma, e considerando o caráter dinâmico e complexo que caracteriza os processos de ensino e aprendizagem, acreditamos que nunca teremos um livro didático ideal. Porém, considerando a importância que ele ainda exerce na educação, parece-nos fundamental lançarmos sobre o livro didático um olhar crítico, não no sentido pejorativo da palavra, mas no sentido de oferecer a nossa contribuição, ainda que pequena, para que as propostas curriculares inovadoras estejam cada vez mais acessíveis, tanto aos docentes quanto aos estudantes.
O modelo cinético-molecular é um modelo potencialmente rico no ensino da Química, pois pode auxiliar na explicação de várias propriedades dos materiais, permitindo conexões entre conceitos importantes, mas ainda é pouco explorado na maioria dos livros didáticos analisados.
Outra reflexão importante é que os modelos, amplamente empregados no ensino de Ciências, precisam ser utilizados com mais critério para que possam desempenhar um dos seus papéis mais importantes na educação: atuar como facilitadores da aprendizagem. Pois “em nossa concepção só é possível que o aluno aprenda o que é a Química e como a Química pensa o mundo se a abordagem contemplar a relação que os modelos possuem com os fenômenos e suas representações.” (CBC-2007)
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Referências Bibliográficas:
ATKINS, P.W.. Físico-Química. Volume 1. Sexta Edição. Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. P.
CBC-2007. Disponível em: http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/index.asp?id_projeto=27&id_objeto=39168&id_pai=38935&tipo=txg&n1=&n2=Propostas%20Curriculares%20-%20CBC&n3=Ensino%20Médio&n4=Química&b=s&ordem=campo3&cp=076d54&cb=mqu. Acesso em: 30 Jul 2007.
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