Versão On-line ISBN 978-85-8015-076-6Cadernos PDE

OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSENA PERSPECTIVA DO PROFESSOR PDE

Artigos

1Professor da Rede Pública Estadual de Ensino do Paraná. E-mail de contato: geovanasantos@seed.pr.gov.br 2Orientador PDE da Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus de Foz do Iguaçu-PR. E-mail de contato: oknihei@gmail.com

NANOTECNOLOGIA NO ENSINO DE CIÊNCIAS: INTEGRANDO O

SABER CIENTÍFICO DE PONTA NO ENSINO FUNDAMENTAL

Geovana dos Santos¹

Oscar Kenji Nihei²

Resumo:

Esta pesquisa visou inserir uma temática atual no ensino de ciências e assim estimular os alunos a conhecer os avanços científicos recentes. Atualmente, as pesquisas na área da Nanotecnologia constituem uma tendência crescente mundial e que pode ter repercussões no cotidiano da população. Assim, objetivou-se aplicar uma intervenção pedagógica que possibilitasse a inserção dessa temática no Ensino Fundamental de Ciências e avaliar sua eficiência. O público alvo foi uma turma de 9° ano, matutino, com 32 alunos, do Colégio Estadual Jorge Schimmelpfeng do município de Foz do Iguaçu, Paraná, tendo a intervenção pedagógica duração total de 32 horas atividades. Inicialmente foi aplicado um pré-teste onde se avaliou os conhecimentos prévios dos educandos relacionados à temática da nanotecnologia. Em seguida, na temática geral Matéria, contemplada nos Conteúdos Estruturantes da disciplina de Ciências, foi abordada a nanotecnologia de forma interdisciplinar: conceitos, métodos, importância, áreas de aplicação, consequências sociais e questões éticas. A transposição pedagógica foi realizada através de aulas expositivas, análises de revistas e jornais, pesquisas na internet, utilização de vídeos, trabalhos e aulas práticas em laboratório. Ao final da intervenção foi aplicado um pós-teste para avaliar-se a eficiência da intervenção pedagógica. Verificou-se um percentual de acerto de 55% no pós-teste comparado com 18% no pré-teste, comprovando que houve assimilação do novo conhecimento. Conclui-se que a intervenção realizada possibilitou a reflexão e aprendizado efetivo dos alunos envolvidos a respeito da nanotecnologia, onde foi possível também trabalhar conceitos básicos de química despertando nos educandos a curiosidade e a busca de novos conhecimentos.

Palavras-chave: Ciência; Nanotecnologia; Ensino.

1. Introdução

O Projeto “Nanotecnologia no ensino de Ciências: integrando o saber

científico de ponta no ensino fundamental” apresentado ao Programa de

Desenvolvimento Educacional – PDE é parte integrante das atividades da formação

continuada da Rede Estadual de Educação do Paraná. A implementação do mesmo,

foi desenvolvida com os educandos de uma turma de nono ano matutino da Escola

Estadual Jorge Schimmelpfeng – Ensino Fundamental, Médio e Profissionalizante,

do município de Foz do Iguaçu-PR.

O nanômetro (nm) corresponde à bilionésima parte do metro, sendo que os

materiais em escala nanométrica (10-9 m) podem adquirir novas propriedades e/ou

comportamentos, diferentes daqueles que normalmente apresentam em escala

macroscópica. A Nanotecnologia é o ramo da ciência que estuda esses novos

materiais, propriedades e/ou comportamentos.

O projeto teve como objetivo principal integrar a temática da nanotecnologia

no ensino de Ciências, assim como relacioná-la as demais temáticas das Diretrizes

Curriculares da Educação (DCE) através de uma abordagem interdisciplinar;

possibilitar uma melhor compreensão de conceitos químicos e da nanotecnologia

relacionados aos fenômenos do cotidiano, fornecer subsídios para que os alunos

conheçam os principais processos científicos e tecnológicos responsáveis pela

produção de bens utilizados em nosso dia a dia, relacionados a essa nova área

científica, assim como abordar e discutir a ética na Ciência e na Nanotecnologia.

A inserção de temáticas atuais no ensino de ciências, de forma que os

alunos percebam as modificações e avanços científicos recentes, é de fundamental

importância, para que esse amadurecimento possa ocorrer gradativamente a partir

da apreensão de saberes que integram conhecimentos já consolidados e os que se

encontram em desenvolvimento. Atualmente, as pesquisas na área da

Nanotecnologia constituem uma tendência mundial, e já mobiliza vários níveis de

ensino para formar profissionais na área da educação e jovens interessados e

capacitados a atuarem nessa área do conhecimento. No Brasil, as pesquisas em

Nanotecnologia têm sido incentivadas e estão em desenvolvimento. No entanto, a

inserção dessa temática na área da educação, no sentido de introduzir os

educandos nessa nova área do conhecimento, pesquisa e tecnologia ainda é

incipiente. Portanto, faz-se necessário compreender os conceitos, avanços,

aplicações e implicações sociais e éticas da Nanotecnologia e incorporar essa

temática no Ensino Público de Ciências. E assim, contribuir para a difusão do

conhecimento científico, bem como utilizar esse tema para despertar o interesse dos

alunos para a área da ciência e tecnologia e formar futuros pesquisadores.

Os alunos do ensino fundamental ao iniciarem o 9° Ano se deparam com

noções de química e muitos apresentam certa dificuldade de assimilar certos

acontecimentos e conceitos científicos, pois, muitos destes são abstratos e,

aparentemente, distantes da sua realidade. Os conceitos de átomo, moléculas, íons,

e vários outros da disciplina de Ciências podem ficar desconexos da realidade do

aluno e despertar pouca curiosidade ou interesse.

Os livros didáticos apresentam pouco conteúdo especificamente sobre

nanotecnologia e suas aplicações que atualmente tem despertado o interesse da

sociedade e de diferentes níveis do sistema de ensino internacional. Portanto, há a

necessidade da adoção de novas metodologias e tecnologias para que essa

temática possa ser abordada de forma adequada e integrada aos conteúdos das

DCE. Neste trabalho, a temática da Nanotecnologia foi integrada ao conteúdo do

Ensino Fundamental relacionada às práticas pedagógicas associadas às DCE,

através de uma abordagem interdisciplinar e pluralismo metodológico, objetivando a

formação científica básica utilizando-se um conteúdo científico atual.

2. Revisão da Literatura

2.1. Histórico da Nanotecnologia

Na antiguidade, vários foram os que utilizaram princípios da nanotecnologia

sem o saber, para usos diversos (DALCOMUNI, 2005 apud MARTINS, 2006, p. 65).

Ferreira e Rangel (2009) complementam descrevendo que cerca de 4000

anos a.C., os alquimistas egípcios utilizavam o “elixir de ouro” para estimular a

mente e restaurar a juventude e que este era constituído na realidade por partículas

de ouro em suspensão com tamanho da ordem de 1-100 nm. Em outro contexto, na

tinta nanquim os chineses empregavam nanopartículas de carvão em solução

aquosa. Na Europa, o colorido dos vitrais das igrejas medievais, seria o resultado da

formulação do vidro com nanopartículas de ouro. A famosa Taça de Licurgus, do

século IV d.C, que exibe uma cor verde quando a luz é refletida, mas é vermelha sob

luz transmitida, é na realidade constituída por nanopartículas de ouro e prata. Hoje

se sabe que na sua forma natural, o ouro exibe uma coloração amarela, porém,

dependendo do tamanho das partículas, ele pode se mostrar negro, rubi ou

arroxeado.

Além disso, antigos metalúrgicos fabricaram um famoso aço chamado Wootz

(aço de Damasco), que hoje, sabe-se que contém compostos de carbono

semelhante aos nanotubos, o que lhe confere uma dureza excepcional (AGÊNCIA

BRASILEIRA DE DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL, 2010).

Em 1959, Richard Feynman, um renomado cientista e físico norte americano

do século XX, sugeriu que ao se trabalhar com dimensões atômicas, podem surgir

novos efeitos e novas possibilidades (AGÊNCIA BRASILEIRA DE

DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL, 2010, p. 17).

De acordo com Durán et al. (2006), até a década de 1980, os avanços

significativos na área da nanotecnologia não foram notados, pois, não havia

instrumentos que permitissem a nanomanipulação. Em 1986, o químico Richard

Smalley descobre os fulerenos, novas formas de blocos de construção, que levaram

à descoberta dos nanotubos de carbono em 1991. Estes, por sua vez, vêm

revolucionando a nanotecnologia por apresentarem altíssima resistência mecânica,

propriedades e aplicações importantes como, por exemplo, ao serem utilizados

como nanopinças no posicionamento de átomos e moléculas.

Rocha-Filho (1996) relata que os fulerenos são formas alotrópicas (quando o

mesmo elemento químico da origem a substâncias diferentes) de carbono,

semelhante a uma bola de futebol e que são obtidos quando os átomos de carbono

vaporizados são misturados ao hélio e se combinam para formar agregados

moleculares que podem reunir alguns poucos átomos ou até centenas deles.

Na atualidade, os setores que mais têm se destacado com o lançamento de

produtos utilizando a nanotecnologia são: energético, iluminação, automobilístico,

esportivo, têxtil, embalagens, cosméticos, médico e farmacêutico. Tem sido proposto

utilizar as inovações dessa área para projetos relacionados à sustentabilidade e

mudanças climáticas, principalmente no que se refere à água, agricultura e resíduos

urbanos (AGÊNCIA BRASILEIRA DE DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL, 2010, p.

28).

As questões éticas que envolvem esse tema não devem ser esquecidas. Por

envolver toda a sociedade, existem riscos e eles devem ser avaliados. Questões

militares, toxicológicas e sociais preocupam os estudiosos da área. Há necessidade

de uma regulamentação para a área da Nanotecnologia e uma fiscalização efetiva

sobre as consequências de sua aplicação (SCHULZ, 2009).

2.2. O Ensino da Nanotecnologia

A nanotecnologia tem modificado vários níveis de ensino de ciências e áreas

afins, nos países mais desenvolvidos, tendo em vista que pressupõe a necessidade

de um conhecimento interdisciplinar pela equipe de professores e pelos alunos.

Roco (2003), afirma que os conceitos em nanoescala (atômica, molecular e

níveis supramoleculares) devem ser inseridos no sistema de educacional da

atualidade, pois dentre os principais desafios para o desenvolvimento da

nanotecnologia encontra-se a educação e formação de uma nova geração de

trabalhadores qualificados na perspectiva multidisciplinar. Tal educação e formação

devem ser introduzidas em todos os níveis, desde o jardim de infância até a pós-

graduação.

Segundo Chang (2006), há relatos de programas em universidades que

integram temáticas de física, química, engenharia e biologia, para incentivar os

alunos a produzir novos produtos relacionados à nanotecnologia. O objetivo é que

percebam a importância da ciência no seu dia a dia, onde se destaca o projeto

“nanoTruck” que expõe cartazes, aplicações e riscos da nanotecnologia. Este

mesmo autor citou que haverá necessidade de muitos cientistas nessa área nos

próximos 10 a 15 anos.

Em Yokohama, Japão, há uma escola voltada a nanofabricação e a

nanoobservação, destinada ao público juvenil que objetiva criar futuros cientistas,

onde se discutem artigos científicos e a ética na ciência, onde os equipamentos são

de última geração e os alunos aprendem na prática (CYRANOSKI, 2009).

No Brasil, percebe-se que as pesquisas na área da nanotecnologia têm

aumentado, inclusive com a criação de uma área da Ciência, Tecnologia e Inovação

destinada a esse ramo (http://nano.mct.gov.br/). No entanto, experiências na área da

educação ainda são escassos no Brasil nessa temática.

Segundo Pereira et al. (2010), no Brasil há dois exemplos de iniciativas de

trabalhos educativos com crianças envolvendo a nanotecnologia: 1) Nano Aventura:

destinada ao público infantil de 9 a 14 anos que através de jogos procurou ensinar

conceitos de nanociência e suas aplicações, desenvolvido pela Universidade de

Campinas-SP (UNICAMP) e Laboratório Nacional de Luz Síncroton (LNLS) instalado

em Campinas-SP; 2) Quebra-cabeça desenvolvido pelo Centro de Pesquisa

Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (CMDMC)

direcionado ao ensino fundamental e médio.

Na literatura nacional há poucos relatos de pesquisas ou intervenções

pedagógicas envolvendo a nanotecnologia.

Bassoto (2010) realizou uma intervenção pedagógica onde houve a aplicação

de um curso de atualização sobre nanotecnologia para professores em formação

inicial de química, onde se constou que os mesmos apresentam pouco

conhecimento sobre o assunto.

Ellwanger et al. (2014) relatam a aplicação de um Módulo Didático sobre

nanociência e nanotecnologia na área na de física destinada a alunos do ensino

médio de Santa Maria-RS. Os resultados foram satisfatórios, pois os alunos

compreenderam o assunto abordado e se motivaram com um tema complexo.

Tendo em vista que o ensino de nanotecnologia no Brasil ainda é incipiente,

faz-se necessário o desenvolvimento de materiais didáticos e intervenções

pedagógicas voltadas especificamente ao estudante brasileiro envolvendo essa

temática.

2.3. Metodologias educacionais em ensino de ciências

O ensino de Ciências nos anos finais do Ensino Fundamental deveria ser a

base para a educação científica, porém, o que se percebe é a predominância de

aulas expositivas, com pouca utilização de experimentos ou atividades que

valorizem a participação ativa dos alunos. Aulas demonstrativas bem

contextualizadas e elaboradas têm um importante papel motivacional, mas devem

estar integradas ao planejamento da aula. A elaboração de brinquedos, jogos ou a

simples produção de uma atividade com caráter lúdico enfatizam a relação afetiva

do educando com o objeto de estudo. Elementos do dia a dia podem ser

empregados na investigação, estabelecendo relações entre os conceitos científicos

e os fenômenos conhecidos pelos estudantes (SANTOS, 2012).

Para Santomé (1998) quanto maior o vínculo entre as questões reais e

práticas maior pode ser o envolvimento dos estudantes, estimulando-os a analisar e

buscar soluções, incentivando a formação de pessoas criativas e inovadoras.

Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) referentes ao ensino de

Ciências enfatizam a importância de planejamentos mais integrados, selecionando

temas que envolvam diferentes áreas, construindo um entendimento mais

consistente e completo; considera também quea forma exclusivamente livresca de

trabalhar, sem interação direta com os fenômenos naturais ou tecnológicos, deixa

uma enorme lacuna na educação (BRASIL, 1998).

As atividades experimentais no ensino de Ciências despertam nos estudantes

a curiosidade e o interesse, e situações novas e desafiadoras quando bem

empregadas favorecem o processo de aprendizagem, permitindo a elaboração de

conhecimentos, desenvolvimento de habilidades, atitudes e competências

relacionadas ao fazer e entender a Ciência (ARAUJO;ABIB, 2003).

Segundo Vigotski (2001) apud Santos (2012) o caráter lúdico de uma

estratégia de ensino pode agir como facilitador. O enfoque motivador é primordial,

pois, sem interesse da criança o processo de aprendizagem não se efetiva.

Portanto, as atividades propostas devem despertar emoções positivas em relação ao

conhecimento que será adquirido por meio da interação social; as situações devem

ser significativas e interpretáveis através da dimensão lúdica da mesma.

Kindel (2012) considera diversos métodos relativos à produtividade do

processo de ensino, como: leitura, interpretação, teatralização, mesa de debates,

entrevistas, pesquisas, produção de gêneros textuais (reportagens, crônica, charge,

história em quadrinhos, música, pintura/figura/fotografia e outros) como temáticas

significativas que permitem que outros recursos de expressão dos alunos se

manifestem. Tendo em vista, o aluno e sua possibilidade de aprender, a autora

estabeleceu princípios que um planejamento didático deveria ter: protagonismo da

criança ou do adolescente; construção de conhecimentos significativos;

contextualização; representatividade cultural; criatividade; ludicidade; integração

entre as áreas do conhecimento; expressividade, falar da vida e o currículo como

presente a ser oferecido ao aluno. Afirma ainda a necessidade de avaliar o trabalho

docente a cada momento para que se possa adquirir uma inserção curricular mais

contemporânea, significativa e instigante aos estudantes.

3. Metodologia

O projeto de intervenção foi realizado com alunos de uma turma do 9° ano,

com aproximadamente 32 alunos, do Ensino Fundamental da Escola Estadual Jorge

Schimmelpfeng, durante o 1° Bimestre de 2014, totalizando 32 horas.

Inicialmente houve o levantamento da bibliografia sobre Nanotecnologia e o

aprofundamento sobre a temática em livros, sites, vídeos, recortes de jornal e

revista, e artigos científicos. A forma de abordar o conteúdo foi teórica e prática, com

a utilização de sala de aula, laboratório de ciências e de informática.

Foi elaborado um questionário com 18 perguntas que foi aplicado na forma de

pré-teste para avaliar os conhecimentos prévios que os educandos possuíam sobre

átomos, moléculas e nanotecnologia. Em seguida, considerando os conteúdos

estruturantes da disciplina de Ciências estabelecidos pelas DCE abordou-se:

Matéria (histórico, conceito, estrutura do átomo, moléculas e noções básicas da

tabela periódica). A partir do trabalho desses tópicos em sala de aula foi inserida a

temática Nanotecnologia: conceito, métodos, áreas de aplicação, importância,

consequências sociais e questões éticas. A interdisciplinaridade se fez presente por

abranger questões éticas, econômicas, políticas, geográficas e ambientais.

A transposição pedagógica se deu através de aulas expositivas, leituras de

recortes de revistas e jornais, pesquisas em páginas da internet, vídeos, trabalhos

direcionados à estrutura atômica e utilização de aulas práticas em laboratório.

Na atividade de pesquisa solicitada para a turma, aprofundaram-se os

possíveis benefícios e maléficos da Nanotecnologia nas seguintes áreas: Segurança

Nacional, Medicina, Cosméticos, Meio Ambiente, Biotecnologia, Agricultura,

Alimentação e Eletrônica. Em seguida, os grupos de alunos foram orientados a

produzir uma apresentação com recursos multimídia dos resultados da pesquisa

realizada.

As atividades práticas sobre nanotecnologia que foram aplicadas foram: 1)

Percepção do deslocamento de moléculas em escala manométrica (adaptado de

SCHULZ, 2009); 2) Cálculo da espessura nanométrica de linha de grafite (adaptado

de SCHULZ, 2009); e 3) Bolha de sabão e a nanoescala (NANOOZE, 2009).

Para finalizar a intervenção com os alunos, o mesmo questionário com 18

perguntas aplicado inicialmente foi aplicado na forma de pós-teste para avaliar os

conceitos e os conhecimentos compreendidos e adquiridos pelos alunos.

4. Resultados

A implementação do projeto de intervenção visou integrar a temática atual da

Nanotecnologia nos conteúdos de química básica do 9° Ano. Dessa forma, doze

atividades foram aplicadas aos alunos no projeto de intervenção proposto.

Do total de 12 atividades desenvolvidas, sete atividades foram expositivas,

com leituras e interpretação de textos. Cinco atividades envolveram a ludicidade,

onde o envolvimento por parte dos alunos foi maior e as mesmas foram

desenvolvidas com maior facilidade. Os objetivos, desenvolvimento e resultados de

cada atividade encontram-se descritos no Quadro 1.

A pesquisa solicitada envolvendo dos elementos químicos e a nanotecnologia

(Atividade 7; Quadro 1), levou mais tempo para ser concluído com alguns elementos

como o Tântalo (Ta), Antimônio (Sb), e Nióbio (Nb), assim como as pesquisas na

área da segurança nacional (Atividade 9; Quadro 1), tendo em vista a escassez de

material sobre esses assuntos.

As principais fotos representativas da aplicação das atividades lúdicas

encontram-se na Figura 1. As escalas do micrômetro e nanômetro envolveram muito

a parte lúdica (análise de imagens e visualização no microscópio) para que os

alunos percebessem o quanto são pequenas tais grandezas, fato que chamou a

atenção dos alunos e seu interesse. A produção de modelos atômicos mostrou-se

eficaz, pois, os alunos construíram inicialmente a visão do grupo referente a cada

teoria atômica seguido da leitura de um texto, e em seguida, com auxilio do livro

didático verificaram os erros e acertos.

A Figura 1A apresenta as principais conversões realizadas na atividade da

“Escala de medidas” e que foram à base para a compreensão da conversão da

escala de medidas utilizando medidas de objetos macroscópicos do cotidiano do

aluno. Nas transformações envolvendo o micrômetro e nanômetro os alunos

apresentaram mais dificuldade nos cálculos matemáticos e devido ao fato de exigir

maior abstração o uso do microscópio e de imagens facilitou a aprendizagem. A

Figura 1B apresenta os alunos realizando a atividade de transformações de medidas

no laboratório com utilização da fita métrica para medidas macroscópicas. A Figura

1C, apresenta os alunos confeccionando um modelo de átomo segundo a sua

percepção sobre as teorias atômicas, antes da apresentação do modelo

estabelecido. A Figura 1D apresenta um aluno realizando a atividade do caça

palavras após a leitura da Cartilha de Nanotecnologia, onde as palavras aplicadas

foram: aplicações, átomos, ética, Feynman, manipulação, moléculas, nanômetro,

nanopartículas, nanotecnologia, nanotubos e tecnologia. Após a realização da

atividade, houve o aprofundamento a respeito do significado de cada palavra

encontrada. A Figura 1E apresenta o modelo de organização do elemento químico

Ferro (Fe) de acordo com a tabela periódica disponível em Barros e Paulino (2009) e

sua utilidade na nanotecnologia confeccionado por um aluno durante a atividade

proposta.

QUADRO 1: AÇÕES DESENVOLVIDAS NA IMPLEMENTAÇÃO DO PROJETO DE INTERVENÇÃO

PEDAGÓGICA NO ENSINO FUNDAMENTAL, FOZ DO IGUAÇU, 2014.

Atividade Objetivo Desenvolvimento Resultado * 1. Pré-teste e aula

teórica de introdução à nanotecnologia.

Avaliar o conhecimento prévio dos alunos.

Resolução de questionário, análise de texto e vídeo.

Comprovou o não conhecimento do tema.

2. Aula expositiva: Escalas de medidas.

Conhecer medidas do cotidiano e a escala nanométrica.

Leitura de texto e apresentação das relações de medidas.

Dificuldade na compreensão sobre a conversão de medidas.

3. Aula Prática: Transformações de medidas.

Transformar medidas, visualização microscópica e percepção da escala manométrica.

Trabalho em grupo: transformação de medidas utilizando fita métrica, microscópio e análise de imagens.

Dificuldade inicial nas transformações, e interesse pelo microscópio e a escala nanométrica.

4. Aula expositiva e atividade lúdica: Estudo do átomo.

Conhecer a história do átomo, e estrutura e formação da molécula.

Trabalho em grupo: leitura de texto, produção de cartazes.

Assimilaram o conceito e a estrutura do átomo e sua importância.

5. Aula expositiva: Tabela periódica.

Interpretar os dados fornecidos pela tabela periódica.

Leitura de texto e exercícios.

Compreenderam com facilidade a tabela periódica.

6. Aula expositiva e atividade lúdica: Aplicação de Cartilha sobre nanotecnologia e atividade de caça palavras.

Aprofundar os conhecimentos sobre nanotecnologia.

Leitura da cartilha, realização da atividade de caça palavras e assistir vídeo.

Apresentaram grande interesse pelas informações fornecidas.

7. Aula prática: Nanotecnologia e tabela periódica

Conhecer os elementos químicos utilizados na nanotecnologia e sua aplicação.

Pesquisa no laboratório de informática e produção de cartaz.

Ficaram impressionados com as descobertas e achados da pesquisa.

8. Aula prática: Nanotecnologia.

Observar fenômenos relacionados à nanotecnologia.

Aulas práticas desenvolvidas no laboratório de ciências.

Apresentaram dificuldades na conversão de medidas, mas grande interesse pela atividade.

9. Pesquisa sobre as aplicações da nanotecnologia

Conhecer os possíveis benefícios e potenciais malefícios de diferentes áreas da nanotecnologia.

Pesquisa no laboratório de informática.

Ficaram surpresos com as possibilidades e com as possíveis consequências da nanotecnologia.

10. Preparo dos trabalhos de nanotecnologia.

Elaborar as apresentações sobre cada área da nanotecnologia.

Trabalho em grupo e utilização do laboratório de informática.

Nas apresentações, utilizaram imagens e organizaram os textos com coerência.

11. Apresentação dos trabalhos.

Socializar com a turma os conhecimentos adquiridos.

Trabalho em grupo e utilização da louça digital para as apresentações.

A maioria elaborou bem as apresentações e dominavam os conceitos.

12. Aplicação do pós-teste.

Avaliar os conhecimentos adquiridos.

Resolução do questionário.

Maior apreensão sobre os conhecimentos a respeito da temática.

*O resultado obtido em cada atividade foi baseado na percepção do docente.

FIGURA 1: Atividades lúdicas aplicadas na intervenção pedagógica realizada com o 9º Ano na Disciplina de Ciências envolvendo a temática nanotecnologia, Foz do Iguaçu, 2014: A) Escala de medidas; B) Transformações de medidas; C) Teorias atômicas; D) Caça palavras; E) Nanotecnologia e tabela periódica; F) Aulas práticas de nanotecnologia (F1: Percepção do deslocamento de moléculas em escala manométrica; F2: Cálculo da espessura nanométrica de linha de grafite; e F3: Bolha de sabão e a nanoescala) e G) Elaboração e apresentação dos trabalhos das áreas da nanotecnologia (G1: pesquisas realizadas no laboratório de informática; e G2: apresentação dos trabalhos).

Fonte: elaborado pela autora.

A) Relação entre m

e mm

Relação entre µm

e mm

Relação entre

nm e µm

1 m = 1000 mm

1 µm = 1/1000mm

= 0,001 mm

1 nm = 1/1000

µm = 0,001 µm

Relação entre

mm e m

Relação entre

mm e µm

Relação entre

µm e nm

1 mm = 1/1000 m

= 0,001 m.

1 mm = 1000 µm 1 µm = 1000

nm

B)

C)

D)

E)

F1) F2) F3)

G1) G2)

A Figura 1F apresenta as aulas práticas relacionadas à nanotecnologia: F1)

Percepção do deslocamento de moléculas em escala manométrica; F2) Cálculo da

espessura nanométrica de linha de grafite e F3) Bolha de sabão e a nanoescala. A

Figura 1G apresenta os alunos realizando as pesquisas no laboratório de informática

(G1) e apresentando dos trabalhos das áreas da nanotecnologia (G2).

Os resultados obtidos no pré-teste e pós-teste encontram-se na Tabela 1. Ao

analisar os resultados apresentados no pré-teste verifica-se que os alunos

apresentaram dificuldade de responder as perguntas relacionadas à temática da

nanotecnologia e também as perguntas básicas de química.

Verificou-se no pré-teste que na média o percentual de acerto da turma,

considerando as 18 questões apresentadas, foi de 18%. Se consideradas apenas as

6 questões relacionadas à nanotecnologia (questões 13 a 18), o percentual médio

de acerto no pré-teste foi de 0,5%.No pós-teste, na média o percentual de acerto da

turma foi de 55%. Considerando apenas as 6 questões relacionadas à

nanotecnologia (questões 13 a 18), o percentual de acerto no pós-teste foi de 54%.

Tabela 1: Resultados do Pré-teste e Pós-testeobtido pela turma do 9º Ano do Ensino Fundamental, aplicado antes e após a intervenção pedagógica, Foz do Iguaçu, Paraná, 2014.

Questão Resultado (% de acerto da turma)

Pré-teste n (%)

Pós-teste n (%)

1 - Quantos centímetros têm em 1 metro? 28 (88%) 29 (91%) 2 - Quantos milímetros têm em 1 cm? 9 (28%) 11(34%) 3 - Transforme 500 centímetros em metros. 26 (81%) 22 (69%) 4 - Transforme 8000 milímetros em cm. 7 (22%) 14 (44%) 5 - Quais elementos químicos você conhece? 2 (6%) 18 (56%) 6 - Descreva a organização de um átomo. 0 (0%) 16 (50%) 7 - O que é um elemento químico? 0 (0%) 11 (34%) 8 - Qual a importância dos elementos químicos? 5 (16%) 12 (38%) 9 - A água é formada por qual(is) elemento(s) químico(s)? 1 (3%) 21 (66%) 10 - Diferencie um átomo de uma molécula. 0 (0%) 14 (44%) 11 - O símbolo H2O representa um átomo ou uma molécula? 10 (31%) 18 (56%) 12 - O corpo humano é formado por átomos? 13 (40%) 26 (81%) 13 - O que é um nanômetro? 0 (0%) 13 (40%) 14 - O que é uma nanopartícula? 0 (0%) 18 (56%) 15 - Você conhece produtos do mercado que tenham o prefixo “nano”. Se a resposta for sim, cite quais.

0 (0%) 7 (22%)

16 - Você conhece nanotecnologia? Caso a resposta seja afirmativa, explique o que entende por nanotecnologia.

0 (0%) 22 (69%)

17 - Cite algumas áreas da nanotecnologia e suas aplicações. 0 (0%) 25 (78%) 18 - Explique por que algumas questões que envolvem nanotecnologia geram polêmicas.

1 (3%) 20 (63%)

Média geral 6(18%) 18 (55%) Fonte: elaborada pela autora.

5. Discussão

O resultado da intervenção pedagógica foi significativo, pois, o baixo índice de

acertos no pré-teste demonstrou que a maioria dos alunos não tinha conhecimento

sobre os átomos e a nanotecnologia. No entanto, esperava-se que os mesmos já

tivessem um conhecimento prévio mais consolidado de química, tendo em vista que

ao se analisar os livros didáticos dos anos anteriores os conceitos de átomo e

moléculas já tinham sido abordados. O mesmo acontecendo com as transformações

de medidas: metro e milímetro, que constitui habilidade presumidamente já

trabalhada no 6° ano. No entanto, os alunos do 9° ano apresentaram dificuldades

com essas conversões matemáticas e onde se incluiu a escala nanométrica.

As atividades lúdicas desenvolvidas facilitaram a compreensão da temática da

nanotecnologia de forma que a produtividade dos alunos foi considerável, permitindo

principalmente no caso da confecção dos cartazes, manifestarem sua expressão

coletiva referente ao átomo.

A cartilha de Nanotecnologia disponibilizada pela Agência Brasileira de

Desenvolvimento Industrial (ABDI) embasou todo o conhecimento teórico referente

ao tema, possibilitando um estudo mais direcionado ao público brasileiro.

As atividades desenvolvidas permitiram que os alunos adquirissem

conhecimento mais detalhado principalmente nos trabalhos em grupos direcionados

as áreas da nanotecnologia, considerando os benefícios e os malefícios, envolvendo

as questões éticas dessa área. Conforme SCHULZ (2009), o desenvolvimento da

nanotecnologia envolve riscos que devem ser avaliados, uma vez que, questões

militares, toxicológicas e sociais preocupam os estudiosos da área, que necessitam

de regulamentação e fiscalização adequada.

A utilização de metodologias variadas na intervenção permitiu uma

compreensão da totalidade, darelação da química com a nanotecnologia e com as

outras áreas do conhecimento. Laburú et al. (2011) descrevem que ao trabalhar com

diferentes metodologias com os alunos se favorece a construção de novos

entendimentos, maior aprofundamento cognitivo, fugindo de um ensino

estereotipado, mecânico e pouco significativo. Também argumentam que esse tipo

de aprendizagem estabelece uma aproximação mais aprofundada com estruturas

cognitivas, com as suas particulares dimensões psicológicas e estilos subjetivos de

aprendizagem, dando as condições para que o conhecimento se torne substantivo e

não arbitrário para o aprendiz.

Embora pouco divulgada no ensino fundamental no Brasil, a nanotecnologia

começa a emergir em: 1) Artigos relacionados à produção de materiais didáticos

como o de Pereira et al. (2010); 2) Iniciativas como do SESI-SP educação (2014)

que disponibiliza um site “Programa educacional de nanociência e nanotecnologia”;

e 3) Livros didáticos como o de Canto (2012) que traz um comentário prévio sobre a

temática.

O tema nanotecnologia é atual e precisa ser abordado em sala de aula. Como

exemplo, alguns testes seletivos (vestibular) já abordam o tema da nanotecnologia,

como é o caso da Escola Superior de Ciências da Santa Casa de Misericórdia de

Vitória (EMESCAM, 2013).

Relacionar a temáticada nanotecnologia ao conteúdo de química permitiu

trabalhar os conhecimentos de Ciências associados a outros assuntos que

interferem no cotidiano dos alunos e refletir acerca da necessidade de futuros

profissionais especializados nessa área, o que na realidade, já acontece nos países

desenvolvidos que apresentam literatura específica direcionada para o público

infantil (revista Nanooze), escolas de ensino fundamental, cursos técnicos,

graduação e pós-graduação visando o mercado de trabalho voltado para essa área

do conhecimento (ROCO, 2003; CHANG, 2006; CYRANOSKI, 2009).

A intervenção pedagógica realizada no ensino fundamental contribuiu para a

assimilação de novos conceitos científicos, onde se constatou o interesse dos

alunos com relação àtemática nova, integrada aos conhecimentos convencionais da

disciplina. A eficiência da intervenção foi comprovada pelos resultados obtidos pelos

alunos no pós-teste. A dificuldade apresentada pelos alunos para a realização dos

cálculos solicitados sugere a necessidade de uma integração com a disciplina de

matemática para que o processo se torne mais eficaz.

A socialização da proposta do projeto e das atividades de implementação

foram realizadas através do ‘Grupo de Trabalho em Rede’ (GTR), que consistiu em

um curso online fornecido pela Secretaria da Educação do Estado do Paraná

através da página: http://www.gestaoescolar.diaadia.pr.gov.br/modules/conteudo/

conteudo.php?conteudo=503, onde professores de diferentes regiões do Estado do

Paraná opinaram e sugeriram atividades para aperfeiçoar a proposta. Através das

interações realizadas com esses professores percebeu-se que há professores que já

desenvolvem trabalhos de ensino sobre nanotecnologia, porém, todos concordaram

que há a necessidade de formação continuada para professores para melhor

capacitação sobre a temática, possibilitando troca de experiências e aplicação desse

conhecimento em sala de aula.

6. Considerações Finais

A nanotecnologia é uma temática que está revolucionando o meio científico,

porém, é pouco abordada nos materiais didáticos disponíveis para o ensino

fundamental no Brasil. Os conceitos básicos de química do 9º Ano permitem

articulação com esse tema. Após a implementação das atividades propostas

percebeu-se que a utilização de metodologias variadas favoreceu o processo de

ensino-aprendizagem do tema. As atividades lúdicas exigiram dos alunos atenção e

criatividade, permitindo assimilação dos conceitos sobre nanotecnologia e, ao

mesmo tempo, inserir o tema a partir do cotidiano dos alunos, aumentando a

compreensão e obtenção de maior senso crítico.

Espera-se que esta experiência possa estimular outros profissionais a inserir

essa temática atual e importante no ensino de Ciências do Ensino Fundamental em

diferentes regiões do Brasil.

7. Referências

AGÊNCIA BRASILEIRA DE DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL (ABDI). Cartilha

sobre Nanotecnologia. 2010. 58 p.

ARAUJO, M.S.; ABIB, M.L.S. Atividades experimentais no ensino de Física:

diferentes enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Física. v. 25, n. 2, p.

176-194, jun. 2003. Disponível em: http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/v25_176.pdf.

Acesso em: 31/08/2014.

BARROS, C.; PAULINO, W.R. Ciências, 9° ano: Física e Química. 4° ed. São Paulo:

Ática, 2009. p. 202.

BASSOTTO, G.V. Nanotecnologia e educação: perspectivas para a formação inicial

de professores de química. V Mostra de Pesquisa da Pós-Graduação. PUC/RS,

2010. Disponível em: http://www.pucrs.br/edipucrs/Vmostra/V_MOSTRA_PDF/

Educacao_em_Ciencias_e_Matematica/83862-GABRIELA_VIANA_BASSOTTO.pdf.

Acesso em: 03/06/2014.

BRASIL. Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais:

Ciências Naturais - 3° e 4° ciclos. Brasília: MEC/SEF, 1998.

CANTO, E.L. Ciências Naturais: aprendendo com o cotidiano. São Paulo: Editora

Moderna, 2012.

CHANG, R.P.H. A call for nanoscience education. Nanotoday, v.1, n. 2, may, 2006.

Disponível em: http://www.nanoinfo.jp/whitepaper/WP92NanS.pdf. Acesso em:

28/04/2013.

CYRANOSKI, D. Reading, writing and nanofabrication. Nature, v. 460, jul., 2009.

Disponível em: http://www.nature.com/news/2009/090708/pdf/460171a.pdf. Acesso

em:11/05/2014.

DALCOMUNI. Segundo Seminário Internacional, 2005. In: MARTINS, R.P.

Nanotecnologia, sociedade e meio ambiente. São Paulo: Xamã, 2005. 344 p.

DURÁN, N.; MATTOSO, L.H.C.; MORAIS, P.C. Nanotecnologia: introdução,

preparação e caracterização de nanomateriais e exemplos de aplicação. São Paulo:

Artliber, 2006. p. 13-29.

ELLWANGER, A.L.; MOTA, R.; FAGAN, S.B. Abordagem de Nanociência no Ensino

Médio, VIDYA, v. 34, n. 1, jan./jun., 2014. Disponível em:

http://www.periodicos.unifra.br/index.php/VIDYA/article/view/19. Acesso em:

16/08/2014.

EMESCAM. Escola Superior de Ciências da Santa Casa de Misericórdia de Vitória.

Teste Seletivo (2013). Disponível em: http://www.emescam.br/vest/arquivos/provas_

anteriores/201301/medicina/etapa01/P2A.pdf. Acesso em: 11/08/2014.

FERREIRA, H.S.; RANGEL, M.C. Nanotecnologia: aspectos gerais e potencial de

aplicação em catálise. Quim. Nova, v. 32, n. 7, 2009. Disponível em:

http://www.scielo.br/pdf/qn/v32n7/33.pdf. Acesso em: 16/08/2014.

KINDEL, E.A.I. A docência em Ciências Naturais: construindo um currículo para o

aluno e para a vida. Erechim: Edelbra, 2012. 128 p.

LABURÚ, C.E.; BARROS, M.A.; SILVA, O.H.M. Multimodos e múltiplas

representações, aprendizagem significativa e subjetividade: três referenciais

conciliáveis da educação científica. Ciência & Educação, v. 17, n. 2, Bauru, 2011.

Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-

73132011000200014. Acesso em: 19/10/2014.

NANOOZE. The self-assembly issue. n. 6, 2009.Disponível em: http://www.nanooze.

org/english/pdfs/nanoozeissue_06.pdf. Acesso em: 11/08/2013.

PEREIRA, F.D.; HONÓRIO, K.M.; SANNOMIYA, M. Nanotecnologia:

Desenvolvimento de Materiais Didáticos para uma Abordagem no Ensino

Fundamental. Química Nova na Escola, v. 32, n. 2, mai., 2010. Disponível

em:http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc32_2/03-QS-6609.pdf. Acesso em:

03/06/2014.

ROCHA-FILHO, R.C. Os fulerenos e sua espantosa geometria molecular. Química

Nova na Escola, n. 4, nov., 1996. Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/

qnesc04/atual.pdf. Acesso em: 16/08/2014.

ROCO, M.C. Converging science and technology at the nanoescale: opportunities for

education and training. Focus on nanobiotechnology careers and recruitment. Nature

Biotechnology, v. 21, n. 10, oct., 2003. Disponível em: http://www.nature.com/

nbt/journal/v21/n10/pdf/nbt1003-1247.pdf. Acesso em: 08/04/2014.

SANTOMÉ, J.T. Globalização e interdisciplinariedade: o currículo integrado. Porto

Alegre: Artes Médicas, 1998. 275 p.

SANTOS, E.I. Ciências nos anos finais do ensino fundamental: produção de

atividades em uma perspectiva sócio-histórica. São Paulo: Anzol, 2012. 119 p.

SCHULZ, P.A.B. A encruzilhada da nanotecnologia: inovação, tecnologia e riscos.

Rio de Janeiro: Vieira & Lent, 2009. 128 p.

SESI-SP, educação. Programa educacional de nanociência e nanotecnologia.

Disponível em: http://www.sesisp.org.br/educacao/nanociencia-e-nanotecnologia/

home. Acesso em: 19/10/2014.