recurso multimédia “moleculito”: exemplo de construção e … · 2008-03-24 · ... 6 resumo...

Departamento de Química Faculdade de Ciências da Universidade do Porto

Recurso Multimédia “Moleculito”: Exemplo de construção e avaliação no

Ensino Básico

Cristiana Maria Veloso Morais

PORTO

Maio de 2007

Recurso multimédia “Moleculito”: Exemplo de construção e avaliação no Ensino Básico

Mestrado em Química para o Ensino 2

Departamento de Química Faculdade de Ciências da Universidade do Porto

Recurso Multimédia “Moleculito”: Exemplo de construção e avaliação no

Ensino Básico

Tese orientada por:

Prof. Dr. João Carlos de Matos Paiva – Universidade do Porto Prof. Dr. Alexandre Lopes de Magalhães – Universidade do Porto

Dissertação submetida à Faculdade de Ciências da Universidade do Porto para obtenção do grau de Mestre em Química para o Ensino

Cristiana Maria Veloso Morais

PORTO Maio de 2007



Índice

AGRADECIMENTOS ............................................................................................................. 6

RESUMO ............................................................................................................................ 7

ABSTRACT ......................................................................................................................... 8

LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................. 9

LISTA DE TABELAS ........................................................................................................... 12

LISTA DE GRÁFICOS.......................................................................................................... 13

INTRODUÇÃO.................................................................................................................... 14

11 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................... 16

1.1 AS TIC NA EDUCAÇÃO ...................................................................................... 16 1.1.1 A EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA .......................................................................................16 1.1.2 O USO DO COMPUTADOR NAS ESCOLAS .......................................................................17 1.1.3 CONDICIONANTES À UTILIZAÇÃO DAS TIC....................................................................18 1.1.4 A INSEGURANÇA DOS PROFESSORES DIANTE DOS COMPUTADORES ................................20 1.1.5 OS PROFESSORES, A INOVAÇÃO E A MUDANÇA.............................................................21

1.2 O MUNDO DOS ÁTOMOS E DAS MOLÉCULAS ........................................................ 23 1.2.1 OS ÁTOMOS..............................................................................................................23

1.2.1.1 Microscópio electrónico de efeito de Túnel.................................................................. 23 1.2.1.2 Constituição e dimensão dos átomos.......................................................................... 24 1.2.1.3 Evolução dos modelos atómicos................................................................................. 27

1.2.2 AS MOLÉCULAS ........................................................................................................34 1.2.2.1 Ligação Covalente ..................................................................................................... 34 1.2.2.2 Electronegatividade.................................................................................................... 39 1.2.2.3 Momento dipolar ........................................................................................................ 40 1.2.2.4 Forças intermoleculares ............................................................................................. 41 1.2.2.5 Polaridade das moléculas........................................................................................... 54

1.2.3 CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS SOBRE ÁTOMOS E MOLÉCULAS........................................55 1.2.4 USO DE MODELOS MOLECULARES NO ENSINO DA QUÍMICA .............................................60

1.2.4.1 Modelos moleculares para invisuais............................................................................ 64 1.3 METODOLOGIA DA INVESTIGAÇÃO...................................................................... 66

1.3.1 A INVESTIGAÇÃO-ACÇÃO ...........................................................................................66 1.3.2 O PAPEL DO INVESTIGADOR NA INVESTIGAÇÃO-ACÇÃO ................................................67 1.3.3 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA METODOLOGIA DE INVESTIGAÇÃO-ACÇÃO .........................68 1.3.4 FASES DA INVESTIGAÇÃO-ACÇÃO...............................................................................68

22 CONSTRUÇÃO E DESCRIÇÃO DO PROTÓTIPO............................................................... 70

2.1 PRIMEIRAS IDEIAS ............................................................................................. 70



2.2 PROTÓTIPO FINAL ............................................................................................. 73

33 ESTUDO DE CAMPO .................................................................................................. 82

3.1 METODOLOGIA UTILIZADA.................................................................................. 82 3.2 CARACTERIZAÇÃO GERAL DOS SUJEITOS DA INVESTIGAÇÃO ............................... 82 3.3 TÉCNICAS DE INVESTIGAÇÃO E MATERIAIS UTILIZADOS........................................ 90

3.3.1 INQUÉRITO PARA CARACTERIZAÇÃO DA AMOSTRA DE ALUNOS .......................................90 3.3.2 ROTEIRO DE EXPLORAÇÃO .........................................................................................90 3.3.3 ENTREVISTAS ...........................................................................................................91 3.3.4 GUIÕES DE OBSERVAÇÃO...........................................................................................91

3.3.4.1 Ambiente da aula de aplicação do Recurso digital....................................................... 91 3.3.4.2 Ambiente vivido durante as entrevistas....................................................................... 93

3.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................................................................... 94 3.4.1 ANÁLISE DAS RESPOSTAS AOS ROTEIROS DE EXPLORAÇÃO ...........................................94 3.4.2 ANÁLISE DAS ENTREVISTAS AOS ALUNOS ....................................................................95 3.4.3 ANÁLISE DAS ENTREVISTAS AOS PROFESSORES ...........................................................99 3.4.4 ANÁLISE DO MAIL ENVIADO PELO ESPECIALISTA EM PROGRAMAÇÃO .............................104 3.4.5 ANÁLISE DOS PONTOS FORTES E FRACOS SEGUNDO OS VÁRIOS ENTREVISTADOS...........104

44 NOVA VERSÃO DO PROTÓTIPO (PROTÓTIPO 2)...........................................................107

4.1 PROTÓTIPO FINAL (NOVA VERSÃO)....................................................................107 4.2 NOVA AVALIAÇÃO DO RECURSO POR PARTE DOS ALUNOS ..................................110

55 NOTAS FINAIS..........................................................................................................111

5.1 CONCLUSÃO E REFLEXÃO.................................................................................111 5.1.1 SUGESTÕES PARA O FUTURO....................................................................................115

66 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................117

77 ANEXOS ..................................................................................................................128



Dedico este trabalho a três pessoas

que deram um sentido muito especial à minha vida!

Ao meu amor David,

e às minhas estrelinhas

Pedro e Inês



Agradecimentos

“Nada se constrói sem que alguém tenha sonhado com isso, alguém tenha acreditado que isso

fosse possível e alguém tenha querido que isso acontecesse!...”

Charles Kettering

Um dos melhores momentos no processo de escrever uma tese é aquele em que o

autor tem a oportunidade de agradecer àqueles que o ajudaram, porque raramente um

investigador faz o seu trabalho sozinho!

Os meus mais sinceros agradecimentos:

Ao Professor João Paiva, meu orientador e também educador, que soube estimular,

aconselhar, criticar e orientar de forma segura este trabalho até à sua conclusão, visando

sempre o meu crescimento profissional e pessoal respeitando a minha liberdade e forma de

trabalhar.

Ao Professor Alexandre Lopes de Magalhães, co-orientador desta tese, pela sua

disponibilidade, ajuda prestada na leitura e revisão do texto do capítulo 1.2. e sugestões

apresentadas.

Ao Engenheiro Ilídio Martins pela disponibilidade sempre demonstrada, mesmo nas

alturas mais difíceis!

Aos meus colegas e amigos de mestrado que jamais esquecerei pelos momentos que

passamos juntos, numa fase difícil das nossas vidas, na luta por algo em que acreditamos e

que queremos continuar a acreditar!

À escola E.B. 2,3 de Viatodos por permitir a realização deste estudo e aos alunos do

9ºF, pela sua participação activa nesta investigação, sem os quais não seria possível!

Ao meu aluno Carlos, por me fazer recordar que no mundo existem pessoas especiais,

e que merecem, pelo menos, que dediquemos um pouco do nosso tempo a pensar nas

dificuldades com que se deparam diariamente só pelo simples facto de serem diferentes!

À minha sobrinha Catarina e à minha cunhada São pela sua disponibilidade e

paciência na leitura deste trabalho.

Aos meus pais que me ensinaram a lutar com dignidade, acreditaram no meu sonho e

sempre rezaram por mim, pelo meu sucesso profissional e pela minha felicidade.

Muito especialmente aos meus filhos, Pedro e Inês, pela sua imensa compreensão,

pelos seus sorrisos, pelas suas palavras, pelos seus abraços que foram sem dúvida aquilo

que me deu força para continuar dia após dia. E ao meu amor, David, pelo apoio, paciência e

ajuda infinita durante todo este trabalho (sem a qual nada disto seria possível). Sempre que

necessário soube aconselhar e soube criticar, como sempre e em tudo na vida. Pelas alegrias,

momentos felizes, desânimos, angústias e essencialmente pela compreensão.

Muito Obrigada!!!



Resumo

A cor, o movimento e a imagem têm cada vez mais o poder de atrair os jovens, ao

invés das palavras, conduzindo-os à aprendizagem de conceitos, por vezes, abstractos.

Nunca fez tanto sentido, a sabedoria popular que tão bem conhecemos, como nos dias

que correm: “Uma imagem vale mais do que mil palavras!” Se às imagens aliarmos

alguns movimentos, muita cor e possibilidade de compreender conceitos difíceis para os

alunos, poderemos estar diante de recursos multimédia para o ensino que levem ao

sucesso dos nossos aprendentes.

Criámos um recurso multimédia, denominado “Moleculito” dirigido a alunos do 9º

ano de escolaridade, no âmbito da disciplina de Ciências Físico-Químicas, para o estudo

dos átomos e das moléculas. O objectivo desta investigação, além da própria criação, é

verificar se este recurso servirá de motivação aos nossos alunos no processo

ensino/aprendizagem, conseguindo desta forma melhores resultados. Em termos gerais,

a revisão bibliográfica do presente trabalho de dissertação compreendeu uma pesquisa

acerca de tecnologias de informação e comunicação no ensino, das concepções

alternativas mais comuns no que diz respeito aos átomos e moléculas e de tipos de

modelos moleculares alternativos aos modelos comerciais, referindo ainda algumas

ideias para construção de modelos moleculares para invisuais. A investigação foi

essencialmente qualitativa, tendo-se realizado como metodologia uma Investigação-

Acção, em que a amostra de alunos foi sempre parte integrante de todo o processo. Da

análise dos resultados obtidos, e após a avaliação do recurso multimédia utilizado, foram

retiradas algumas conclusões e apresentadas sugestões de melhoria do recurso digital

criado. Algumas dessas sugestões foram já implementadas na nova versão do protótipo,

ficando outras como propósitos futuros, destinados à continuação do seu

aperfeiçoamento. Os resultados foram globalmente positivos e bastante animadores.

Palavras-chave: Recurso-Multimédia, Moleculito, TIC, Investigação-Acção, Átomos,

Moléculas, Modelos, Ensino Básico, Físico-Químicas.



Abstract

Colour, movement and image have more and more power, unlike words, attracting

young people, leading them to the learning of concepts often abstract. It has never been

so suitable to say that a picture is worth a thousand words. And if we add to it, movement,

colour and the possibility of understanding difficult concepts for students, we may be

facing multimedia resources for teaching that will lead our learners to success.

We have created a multimedia resource, named “Moleculite” aimed at students of

9th grade, for the subject of Physics and Chemistry, to study the atoms and molecules.

The aim of this research, beyond its own creation, is to check if this resource will become

a source of motivation to our students in the teaching/learning process, thus managing to

get better results. In general terms, the bibliographic revision of the present dissertation,

has included a research on the information and communication technologies in teaching,

on the more common alternative conceptions, concerning the atoms and molecules and

on the types of alternative molecular models for blind people. The research was

essentially qualitative, having been performed as methodology an Research-Action,

where the students sample was always an integrated part of the whole process. We have

taken some conclusions and presented some suggestions to improve the digital resource

created after having analysed the obtained results and after an evaluation of the used

multimedia resource. Some of those suggestions have already been implemented in the

new version of the prototype, whereas the others were left for future objectives aimed at

its own improvement. The results were globally positive and quite motivating.

Key Words: Multimedia-Resource, Moleculite, ICT, Research-Action, Atoms, Molecules,

Models, Basic School, Physics-Chemistry.



Lista de figuras

Figura 1-1 – Utilização de um quadro interactivo [EDUCARE, 2006]. ............................. 17

Figura 1-2 – Heinrich Roehrer e Gerd Binnig [IBM, 2006]. .............................................. 23

Figura 1-3 – Partículas constituintes do átomo [PAIVA, 2007]. ....................................... 24

Figura 1-4 – Estrutura interna do átomo [UFSC, 2006]. .................................................. 25

Figura 1-5 – Acelerador Linear de Stanford [DUBOIS, 1994]. ......................................... 26

Figura 1-6 – Gif divertido sobre os diferentes tipos de quarks [PDG, 2002]. ................... 27

Figura 1-7 – Modelo atómico de Dalton. ......................................................................... 28

Figura 1-8 – Modelo atómico de Thomson [ W.P. , 2006]................................................ 28

Figura 1-9 – Modelo atómico de Rutherford [W.P., 2006]................................................ 29

Figura 1-10 – Modelo atómico de Bohr [CNET NETWORKS, 2007]. .............................. 30

Figura 1-11 – Modelo da nuvem electrónica. .................................................................. 30

Figura 1-12 – Orbital s [NETENCYCLO, 2007]. .............................................................. 31

Figura 1-13 – Orbitais p [NETENCYCLO, 2007]. ............................................................ 32

Figura 1-14 – Orbitais d [NETENCYCLO, 2007]. ............................................................ 32

Figura 1-15 – Molécula de DNA [RES, 2000]. ................................................................. 34

Figura 1-16 – Gilbert Lewis [AIP, 2006]........................................................................... 35

Figura 1-17 – Ligação covalente simples na molécula de hidrogénio [REUSCH, 1999]. . 38

Figura 1-18 – Ligações covalentes duplas na molécula de dióxido de carbono [REUSCH,

1999]....................................................................................................................... 38 Figura 1-19 – Ligação covalente apolar [P-H, 2004]. ...................................................... 39

Figura 1-20 – Ligação covalente polar [P-H, 2004]. ........................................................ 39

Figura 1-21 - Escala de electronegatividade de Pauling [W.P., 2006]. ............................ 40

Figura 1-22 – Interacções dipolo permanente- dipolo permanente [P-H, 2004]............... 41

Figura 1-23 – Interacções dipolo instantâneo- dipolo induzido a) Molécula apolar -

molécula apolar b) Dipolo instantâneo – Dipolo induzido [P-H, 2004]...................... 42 Figura 1-24 – Ligações de hidrogénio [P-H, 2004]. ......................................................... 43

Figura 1-25 – Ligações por ponte de hidrogénio nas moléculas de água e de amoníaco

[P-H, 2004].............................................................................................................. 43 Figura 1-26 – Moléculas com diferentes geometrias moleculares [P-H, 2004]. ............... 44

Figura 1-27 – Comprimento de ligação. .......................................................................... 45

Figura 1-28 – Ângulo de ligação. .................................................................................... 46

Figura 1-29 – Energias de ligação em várias moléculas [P-H, 2004]............................... 47



Figura 1-30 – Molécula de metano [P-H, 2004]............................................................... 48

Figura 1-31 – Molécula de PCl5 [P-H, 2004]. ................................................................... 49

Figura 1-32 – Molécula de SF6[P-H, 2004]...................................................................... 49

Figura 1-33 – Molécula de SO2 [P-H, 2004]..................................................................... 51

Figura 1-34 – Molécula de amoníaco [P-H, 2004]. .......................................................... 51

Figura 1-35 – Molécula da água [P-H, 2004]................................................................... 52

Figura 1-36 – Posições equatorial e axial numa molécula com geometria bipiramidal

trigonal [P-H, 2004]. ................................................................................................ 52 Figura 1-37 – Geometrias alternativas para a molécula SF4. a) Posição equatorial b)

Posição axial [P-H, 2004]. ....................................................................................... 52 Figura 1-38 – Moléculas polares [P-H, 2004]. ................................................................. 54

Figura 1-39 – Moléculas apolares [P-H, 2004]. ............................................................... 55

Figura 1-40 – As crianças e as suas ideias..................................................................... 56

Figura 1-41 – Modelos moleculares comerciais. ............................................................. 60

Figura 1-42 – Tabela periódica com convenção de cores para os átomos dos diferentes

elementos [HARRISON, 2005-2007]. ...................................................................... 60 Figura 1-43 – Modelos moleculares construídos em plasticina, com diferentes tipos de

ligação (simples, dupla e tripla). .............................................................................. 62 Figura 1-44 – Ilustração da adaptação feita para mostrar a diferença entre ponte de

hidrogénio e ligação de hidrogénio, [Lima e Neto, 1999]. ........................................ 62 Figura 1-45 – Diferentes geometrias adoptadas pelas moléculas (linear, piramidal e

tetraédrica), devido à existência ou não de pares electrónicos não ligantes ligados ao

átomo central. ......................................................................................................... 63 Figura 1-46 – Estrutura do futeboleno (construída com palitos e bugalhos) elaborada

pelas alunas Natália e Silvana do 9ºF da Escola E.B. 2, 3 de Viatodos................... 63 Figura 1-47 – Leitura de um texto em Braille por um invisual [NLB, 2006]. ..................... 64

Figura 1-48 – Modelos Moleculares para invisuais.......................................................... 65

Figura 1-49 – Estrutura para invisuais, do cloreto de sódio, elaborada pelas alunas

Juliana e Joana do 9º F da Escola E.B. 2, 3 de Viatodos. ....................................... 65 Figura 1-50 – Kurt Lewin [EN, 2007]. .............................................................................. 66

Figura 1-51 – Esquema metodológico de uma Investigação-Acção. ............................... 69

Figura 2-1 – Série televisiva “Era uma vez a vida” [COUCOUCIRCUS, 2001]. ............... 70

Figura 2-2 – Esboço do menu principal do recurso multimédia. ...................................... 71

Figura 2-3 – Anteprojecto da animação do recurso multimédia....................................... 72



Figura 2-4 – Página inicial do Moleculito......................................................................... 73

Figura 2-5 – Menu principal do Moleculito....................................................................... 74

Figura 2-6 – Página inicial da animação do Moleculito.................................................... 74

Figura 2-7 – Átomos de hélio. ......................................................................................... 75

Figura 2-8 – Moleculivro.................................................................................................. 76

Figura 2-9 – Vídeos do Moleculito................................................................................... 77

Figura 2-10 – Vídeo da construção da molécula de água com plasticina e palhinhas. .... 77

Figura 2-11 – Galeria de imagens do Moleculito. ............................................................ 78

Figura 2-12 – Página de links do Moleculito.................................................................... 79

Figura 2-13 – Página de jogos e passatempos. .............................................................. 79

Figura 2-14 – Passatempos do Moleculito. ..................................................................... 80

Figura 2-15 – Jogo da descoberta dos pares e sudokulito. ............................................. 81

Figura 3-1 – Alunos do 9ºF da Escola E.B. 2, 3 de Viatodos........................................... 83

Figura 3-2 – Roteiro de exploração do Moleculito. .......................................................... 90

Figura 3-3 – Local preferido para utilização do recurso multimédia................................101

Figura 4-1 – Nova página inicial do Moleculito. ..............................................................107

Figura 4-2 – Página inicial da animação alterada...........................................................108

Figura 4-3 – Ocultação dos textos informativos mais extensos e criação de textos mais

resumidos. .............................................................................................................108 Figura 4-4 – Alterações para melhoramento do Moleculivro. .........................................109

Figura 4-5 – Pesquisa do site através de um motor de busca (Google). ........................109



Lista de tabelas

Tabela 1-1 – Tabela-resumo sobre o significado dos números quânticos. ...................... 33

Tabela 1-2 – Tabela-resumo das forças intermoleculares [DANTAS, 2005].................... 44

Tabela 1-3 – Comprimentos de ligação de algumas moléculas [Simões et al (2003)]. .... 46

Tabela 1-4 – Ângulo de ligação de algumas moléculas [Simões et al (2003)]. ................ 46

Tabela 1-5 - Energia de ligação (kJ/mol). [Reger, 1997] ................................................ 47

Tabela 1-6 – Geometria de moléculas em que o átomo central não tem pares isolados

[Chang (1994), Reger (1997)]. ................................................................................ 50 Tabela 1-7 – Geometria de moléculas em que o átomo central tem um ou mais pares

isolados [Chang (1994), Reger (1997)]. .................................................................. 53 Tabela 1-8 – Algumas concepções alternativas. ............................................................. 59

Tabela 1-9 – Vantagens/desvantagens de modelos comerciais e alternativos propostos

na literatura [Lima e Neto, 1999]. ............................................................................ 61 Tabela 3-1 – Características dos alunos sujeitos a entrevista......................................... 89

Tabela 3-2 – Características dos professores sujeitos a entrevista................................. 89

Tabela 3-3 – Tempo necessário na resolução do roteiro de exploração. ........................ 94

Tabela 3-4 – Equipamento informático dos alunos entrevistados.................................... 95

Tabela 3-5 – Preferências dos alunos entrevistados relativamente ao que costumam fazer

no computador. ....................................................................................................... 96 Tabela 3-6 – Motivos que levam os professores à não utilização das TIC. ..................... 97

Tabela 3-7 – Recursos do Moleculito preferidos dos alunos. .......................................... 98

Tabela 3-8 – Alterações e melhorias ao recurso digital................................................... 99

Tabela 3-9 – Utilização das TIC na sala de aula pelos professores. ............................... 99

Tabela 3-10 – Utilização da Internet no ensino de conteúdos de química......................100

Tabela 3-11 – Recursos utilizados no Ensino dos átomos e das moléculas...................101

Tabela 3-12 – Faixa etária dos alunos utilizadores do Moleculito...................................102

Tabela 3-13 – Alterações e melhorias ao recurso digital. ...............................................103

Tabela 3-14 – Aspectos positivos e negativos mencionados pelo especialista em

programação..........................................................................................................104 Tabela 3-15 - Pontos fortes e pontos fracos do recurso multimédia..............................106

Tabela 4-1 – Comentários dos alunos às alterações feitas no recurso multimédia.........110



Lista de gráficos

Gráfico 3-1 – Idades da amostra de alunos..................................................................... 83

Gráfico 3-2 – Freguesias a que pertencem os alunos da amostra. ................................. 84

Gráfico 3-3 – Profissão do pai dos alunos da amostra. ................................................... 84

Gráfico 3-4 – Profissão da mãe dos alunos da amostra.................................................. 85

Gráfico 3-5 – Habilitações dos pais dos alunos da amostra. ........................................... 85

Gráfico 3-6 – Habilitações das mães dos alunos da amostra.......................................... 86

Gráfico 3-7 – Retenções dos alunos da amostra no seu percurso escolar...................... 86

Gráfico 3-8 – Profissões desejadas pelos alunos da amostra. ........................................ 87

Gráficos 3-9 – Alunos da amostra que possuem computador e Internet em casa........... 87

Gráfico 3-10 – O que os alunos da mostra mais fazem no PC........................................ 88

Gráfico 3-11 – O que os alunos da amostra mais fazem na Internet............................... 88



Introdução

Estamos perante uma Sociedade em que os jovens já não são o que eram, já

poucas coisas os surpreende! Vivem numa “era digital”, possuindo em suas casas tudo

aquilo que desejam: desde o mais caro telemóvel, à última versão da PlayStation,

passando por inúmeras tecnologias, que fazem parte do dia-a-dia de muitas famílias de

hoje.

A escola e os professores têm a função de preparar os alunos para a vida,

tentando mostrar-lhes o mundo à sua volta e ajudando-os a resolver as questões que

tantas vezes surgem dos mais naturais acontecimentos. Mas, infelizmente, a escola nem

sempre consegue dar resposta aos nossos alunos. Muitos professores “teimam” em

utilizar os métodos da escola do século passado. E assim surge a ruptura. Como é

possível cativar alunos que conhecem um mundo virtual, um mundo cheio de inúmeras

opções, apenas através do quadro e do giz, recurso quase exclusivo na escola de

antigamente. A escola, com a ajuda dos professores, deve tentar aproximar-se dos

alunos, sem perder, é claro, a sua essência. É necessário criar novas formas de ensinar,

novos recursos que cativem os alunos e que ao mesmo tempo esclareçam as suas

dúvidas e as suas inquietações. A implementação das Tecnologias de Informação e

Comunicação nas escolas representa um dos maiores desafios de inovação pedagógica

e tecnológica, enfrentado pelos sistemas de educação em todo o mundo. Deste modo, e

dada a importância e o poder que as TIC têm nos dias de hoje, quisemos também

contribuir para o sucesso dos alunos criando um recurso multimédia que os cativasse, e

que ao mesmo tempo suprimisse muitas dificuldades resultantes de vários obstáculos à

aprendizagem.

É nosso objectivo verificar se o recurso multimédia por nós criado, denominado

“Moleculito”, é uma boa ferramenta para os professores do 3º ciclo abordarem os

conceitos relacionados com os átomos e as moléculas, e se contribui para os alunos

compreenderem melhor aquilo que para eles, por vezes, se torna bastante abstracto.

Esta dissertação1 é constituída por várias partes distintas. No capítulo um, é feita uma

revisão da literatura sobre o uso das tecnologias de informação e comunicação (TIC) no

ensino (1.1). De seguida, é realizada uma abordagem científico-pedagógica sobre o

fantástico mundo dos átomos e das moléculas (1.2); a análise de algumas concepções

alternativas sobre o tema (1.2.3) e uma breve discussão sobre o uso de modelos 1 Acompanha este trabalho um CD-ROM, que contém a própria tese em formato digital e o recurso

multimédia “Moleculito” criado e desenvolvido para este estudo, estando o último integralmente

disponível, online, no site http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/cristiana/moleculito.



moleculares no ensino da química, particularizando o uso destes modelos para alunos

invisuais (1.2.4.1). A revisão debruçou-se, ainda, sobre alguns aspectos metodológicos

na investigação em educação, nomeadamente acerca da metodologia utilizada: a

Investigação-Acção (1.3).

Após o trabalho de pesquisa, seguiu-se um capítulo dedicado à construção e à

descrição pormenorizada do protótipo criado (capitulo dois), onde se expõem as

primeiras ideias antes do nascimento do recurso digital até chegar ao protótipo final a ser

avaliado neste estudo.

No capítulo três é descrita a metodologia utilizada e formulada a respectiva

hipótese de trabalho: “O recurso digital “Moleculito” será uma mais valia na aprendizagem dos átomos e das moléculas?” Neste mesmo capítulo é realizada a

caracterização geral dos sujeitos da investigação e referidas as várias técnicas e os

materiais utilizados nessa mesma investigação. A análise e a discussão dos resultados

obtidos são também apresentados neste capítulo, onde se incluem as impressões globais

dos entrevistados e as suas sugestões.

No capítulo quatro denominado “Protótipo final”, estão englobados as

reformulações implementadas e a apresentação do protótipo melhorado (protótipo dois).

É ainda feita uma nova avaliação do protótipo 2 por parte dos alunos, salientando alguns

aspectos positivos e negativos e referindo alguns aspectos a melhorar.

No último capítulo, “Notas finais”, é feito um momento de reflexão sobre o estudo

efectuado e são apresentadas sugestões de reformulação do recurso digital, a

desenvolver no futuro.



11 Revisão bibliográfica

A revisão dos conceitos científicos associados a este trabalho será

necessariamente pouco aprofundada, já que nos importa mais o impacto ao nível do

ensino básico. No entanto, mesmo para o nível de ensino básico, ao professor importa ter

uma visão «mais além» dos conceitos, já que as dificuldades dos alunos (e dos

professores!) no ensino básico, se relacionam ou comprometem aprendizagens de nível

superior, em anos de escolaridade seguintes.

1.1 As TIC na Educação

“ A Tecnologia ensinou uma coisa à Humanidade: Nada é impossível!”

Lewis Mumford

1.1.1 A evolução tecnológica

As novas Tecnologias da Informação e da Comunicação (TIC) assumem um papel

activo na sociedade, fazendo cada vez mais parte integrante das nossas vidas. Têm o

poder de modificar, ao mesmo tempo, as nossas condições de trabalho e a nossa vida

quotidiana. Vivemos numa sociedade que é altamente tecnológica, onde predomina a

imagem e que funciona a um ritmo alucinante com uma quantidade imensa de

informação (Paiva, 2005). Para a maioria das crianças é já difícil imaginar um mundo

longe das novas tecnologias. Estas vieram para ficar, e não vale a pena lutar contra elas,

mas sim, aprender a usufruir ao máximo das suas capacidades.

A revolução tecnológica da informação, citada por Castells (1999) disseminou-se

rapidamente em vinte anos, começando a tomar forma a partir da década de 70,

atingindo o seu grande desenvolvimento na década de 90 com o progresso das redes de

computadores. O grande salto da tecnologia da informação (Castells, 1999) ocorreu

durante o período da segunda Guerra Mundial e no período imediatamente seguinte, com

as descobertas em electrónica do primeiro computador electrónico e do transístor,

embora sem esquecer as tecnologias do telefone (1876), da rádio (1898) e da válvula

(1906). Porém, foi na década de 70 que as novas tecnologias da informação se

difundiram amplamente, ocorrendo em 1971 a invenção do microprocessador chip por

Ted Hoff, engenheiro da Intel; em 1975, por Ed Roberts, a construção do “Altair”, base do

Aplle I e posteriormente em 1976 do Aplle II, idealizado por Steve Wozniak e Steve Jobs.

O primeiro computador pessoal surgiu em 1979 e outros logo se seguiram. Devido ao seu

grande sucesso, em 1981 a IBM introduziu no mercado o seu computador pessoal o IBM-

PC (Personal Computer), que imediatamente se tornou popular. Esta nova máquina



causou um impacto tão grande que, em 1982, foi considerada “máquina do ano” pela

revista Time. Em 1984 surge o Macintosh da Aplle, sendo o primeiro passo rumo aos

computadores de fácil utilização, com tecnologia baseada em ícones e interfaces com o

usuário. Segundo Fiolhais (2003), “…a história da utilização de computadores na

educação costuma ser dividida em dois períodos: antes e depois do aparecimento dos

computadores pessoais. Os computadores pessoais representaram um marco

significativo na democratização do uso dos computadores.” Em 1987 é aberta ao público

a “…rede das redes…” (Paiva, 1997), primeiramente nos EUA e nalguns países europeus,

mas depois e muito rapidamente no mundo inteiro, tendo um crescimento exponencial.

Foi assim criada a World Wide Web, que só nos anos 90 se popularizou, tendo um

grande impacto no ensino e em todos os sectores em geral, como Fiolhais (2003)

sublinhou “…A Internet tornou-se a maior e mais activa de todas as bibliotecas do mundo,

tendo as paredes das salas de aulas sido “derrubadas” através da ligação directa às

fontes de informação.”

1.1.2 O uso do computador nas escolas

A integração das TIC no quotidiano da sala de aula é já uma realidade em

diferentes latitudes. Em países como a Inglaterra, a Finlândia, a França, a Nova Zelândia

e os Estados Unidos, desde há vários anos que é prática corrente a utilização de

equipamentos como os quadros interactivos e de conteúdos educativos em formato

digital, considerando-se que essa estratégia tem contribuído para os índices elevados de

sucesso das aprendizagens registados nas respectivas escolas (Educare, 2006).

Figura 1-1 – Utilização de um quadro interactivo [EDUCARE, 2006].

É hoje consensual a importância atribuída ao acesso e à utilização das novas

tecnologias de informação. De facto, a utilização dos meios informáticos constitui uma

das mais evidentes marcas das sociedades actuais. Tem-se assistido nos últimos anos a

um aumento da utilização dos computadores nas escolas, numa resposta destas à



explosão das tecnologias de informação na sociedade e à inevitável apropriação que

crianças e jovens delas fazem. A par do papel lúdico e exploratório, as novas tecnologias

assumem uma função educativa e formativa proporcionando aos alunos, professores e

escola novas e variadas formas de ensino/aprendizagem que apostam na utilização de

metodologias participativas e activas. Citando Paiva (2004) “…não só no ensino, mas na

vida de todos nós, o computador – e em particular o computador ligado na “teia mundial”

que é a Internet - é uma realidade incontornável”.

As tecnologias da educação e da informação baseadas nas TIC possuem um

grande potencial de inovação em matéria de métodos de ensino e aprendizagem, mas a

utilização das TIC só por si não pode garantir a qualidade dessa aprendizagem. Há

mesmo quem seja da opinião que “…os problemas que as escolas não podem resolver

sem computadores, também não os poderão resolver com eles…” (Postman, 2000).

Segundo Fiolhais e Trindade (2003), “…o computador não conseguiu, no âmbito das

suas múltiplas aplicações, resolver a generalidade dos problemas educativos abrindo de

par em par as portas de extraordinários mundos pedagógicos. Com efeito, apesar das

suas reconhecidas potencialidades, o computador não se tornou a chave mágica da

mudança educativa.” Na opinião de Pretto (2000), “…a incorporação dos computadores

na educação não pode ser mera repetição das aulas tradicionais, estando as mesmas, no

entanto, ainda centradas na superada e tradicional concepção das tecnologias

educacionais associadas à prática de instruções programadas tão conhecidas dos

educadores de algumas décadas atrás.” Citando Rodrigues (2005), “Ao introduzir as TIC

sem criar condições para a renovação da Escola, corremos o risco de ter salas de aula

com toda a tecnologia do século XXI e alunos sentados, passivos a aprender como

faziam no século XIX ou, dito de outra forma, poderemos ter as “novas” tecnologias ao

serviço das “velhas” pedagogias.”

1.1.3 Condicionantes à utilização das TIC

Segundo um estudo feito por Brilha et al (1999), a percentagem de professores

utilizadores das TIC no desenvolvimento da sua actividade profissional é ainda baixa.

Este facto pode justificar-se pela conjugação de alguns factores, de onde se destacam:

1. Em algumas licenciaturas em Ensino, os futuros professores não recebem

qualquer formação informática de base. Esta deficiência contribui,

decisivamente, para o desinteresse na utilização das TIC (e de meios

informáticos em geral) no ensino/aprendizagem.

2. Os professores já em actividade possuem poucas hipóteses de actualização

nestas temáticas, sendo pontuais as acções de formação neste domínio. A

acrescentar a este facto, existe uma natural desconfiança da utilização de



tecnologia por pessoas mais idosas. Para esta geração de professores, as

TIC suscitam um sentimento misto: ao mesmo tempo que são objecto de

alguma estupefacção pelas suas potencialidades, são também foco de

desconfiança e desconforto, inibindo qualquer tentativa de aproximação.

3. As condições nas escolas são, na maioria dos casos, desencorajadoras da

utilização maciça das TIC. São poucas as salas de aula preparadas para o

efeito, mantendo-se, em muitas delas, apenas um computador ligado à

Internet, destinado ao conjunto dos alunos e professores.

4. Os professores que decidam aprender alguma coisa sobre as TIC deparam-

se com algumas dificuldades que, em abono da verdade, complicam ainda

mais este cenário: há que compreender o que são as TIC, como funciona um

computador, o que é a WWW, o correio electrónico, a FTP, o HTML, como

digitalizar imagens e prepará-las para publicação em páginas web, como

ligar um modem, entre outras dificuldades. Este panorama afasta aqueles

que gostariam de as saber usar no ensino mas que não possuem suficiente

força de vontade para ultrapassar as dificuldades iniciais.

5. A escassez de conteúdos científico-pedagógicos em língua portuguesa é

motivo de rejeição por grande parte dos alunos, em particular os de escalões

etários mais baixos.

Existe já bastante investigação que permite identificar as razões pelas quais os

professores resistem à utilização dos computadores na sala de aula. Hannafin e Savenye

(1993) referem os seguintes: Cuban (1989), Reiser e Dick (1990), Sandholtz, Ringstaff e

Dwyer (1990), Wiske et al. (1990), McMahon (1990), Kay (1990), Summers (1990),

Beaver (1990). Os resultados destes estudos apontam para razões que vão desde a

pouca qualidade do software educacional existente, à frustação devida à constatação dos

escassos retornos educacionais em relação ao enorme esforço inicial para dominar a

tecnologia, às atitudes pré-concebidas de que a qualidade da aprendizagem não melhora,

ao receio de competir com a máquina, à falta de apoio dos Conselhos Executivos, ao

receio de substituição ou despedimento e até ao medo patológico pelos computadores.

Tobin e Dawson (1992) colocam a hipótese da resistência à utilização da tecnologia não

ser uma verdadeira resistência à tecnologia, mas sim um certo mal-estar gerado nos

professores quando estes tomam consciência que a sua utilização implica que as

actividades de ensino-aprendizagem passem a estar mais centradas nos alunos. O

conhecimento absoluto, tal como era entendido no passado, isto é, encarado como

propriedade e poder total e absoluto do professor deixou de existir. De acordo com

Assmann (2000), esta resistência tem muito a ver com a insegurança derivada do falso

receio de ser superado no plano cognitivo, pelos recursos instrumentais da informática.



Segundo Fiolhais e Trindade (2003), por vezes o computador é visto, tanto por discentes

como por docentes, mais como uma máquina de entretenimento do que como uma

ferramenta de trabalho.

Por todas estas razões de ordem estrutural, o número de professores utilizadores

das TIC é ainda muito reduzido.

1.1.4 A insegurança dos professores diante dos computadores

Ao professor, elemento fundamental do sistema educativo, solicita-se que dê

resposta aos novos desafios tecnológico-didácticos sem, contudo, estar dotado de

conhecimentos apropriados para tal. Apesar da crescente valorização da utilização das

tecnologias da informação e da comunicação na escola, assiste-se, ainda, a algumas

carências de formação nesta área. Para que os objectivos do professor sejam atingidos,

o educador deverá conhecer as tecnologias e saber empregá-las de forma adequada às

necessidades do perfil de alunos. Estes factores geram insegurança no professor, pois a

grande maioria foi alfabetizada culturalmente através de textos e com a utilização de

novos recursos de comunicação e informática, o professor terá que realizar uma “Ruptura

com as suas raízes” (Yanes e Area, 1998), aprendendo a interagir com esses recursos.

Deve evitar-se que ocorra tanto uma tecnofobia, como uma “fascinação irreflexiva destas

formas de magia cultural” (Yanes e Area, 1998). Os novos recursos de comunicação e

informação devem ser um meio de aprendizagem activa e participativa, sendo necessário

portanto que o professor receba alfabetização tecnológica.

De acordo com Machado e Freitas (1999), vivemos um período em que as

mudanças ligadas às tecnologias ocorrem a tal velocidade e de uma forma tão dramática

que qualquer pessoa adulta tem dificuldade de se adaptar no seu próprio dia-a-dia.

Qualquer professor é, simultaneamente, um indivíduo que precisa de tempo para se

adaptar aos impactos das inovações tecnológicas ao mesmo tempo que a sociedade lhe

exige que seja um agente difusor dessas mesmas inovações, o que resulta sobremaneira

complicado.

Segundo Machado (2006), a batalha que os professores travam, enquanto

geração que vive a transição entre a era pré-computadores e o período em que essas

máquinas são parte do quotidiano, precisa ser vencida por todos e por cada um de nós

individualmente, no nosso dia-a-dia, mesmo que isso mereça algum esforço, tempo e

aparentes derrotas. No final desse esforço temos que ter dominado as nossas incertezas,

inseguranças e medos e definir o nosso domínio sobre os computadores. “As novas

tecnologias não substituirão o professor, nem diminuirão o esforço disciplinado pelo

estudo, mas ajudarão a intensificar o pensamento complexo, interactivo, transversal…”

(Assmann, 2000). Citando Paiva (2005), “…convém não lutarmos contra o computador,



mas aliarmo-nos a ele, desenvolvendo estratégias pedagógicas criativas e bem

desenhadas.” Segundo Faramarz Amiri, citado por Paiva (1997), “o computador não

substitui o professor, mas um professor que use o computador pode substituir outro que

não o use…” Só quando os professores tiverem a sensação de dominar as novas

tecnologias como instrumento pedagógico é que poderão tornar-se um instrumento de

mudança. Por mais nobres, sofisticadas e iluminadas que possam ser as propostas de

mudança e de aperfeiçoamento, elas não terão quaisquer efeitos se os professores não

as adoptarem na sua própria sala de aula e não as traduzirem em práticas de ensino

eficazes (Fullan, 2001).

1.1.5 Os professores, a inovação e a mudança

As novas tecnologias não substituirão os professores, os manuais e a sala de aula,

completá-los-ão criando novas combinações de possibilidades e permitindo situar o

aprendente no centro do processo. Os professores nos diferentes papéis que

desempenham na Escola, são o elemento incontornável para potenciar os benefícios da

tecnologia na inovação dos contextos de ensino e aprendizagem. Segundo Assmann

(2000), “…a função do professor competente não só não está ameaçada, mas aumenta

em importância (...) o seu novo papel já não será o de transmissão de saberes

supostamente prontos, mas o de mentores e instigadores activos de uma nova dinâmica

de pesquisa-aprendizagem”. Citando Fiolhais e Trindade (2003),“…o papel do professor

deixará de ser tão central (apenas um orador e muitos ouvintes) para passar a ser mais

periférico (muitos oradores e muitos ouvintes). No entanto, o papel do professor não será

menos relevante do que antes. Em particular, deve ser notado o acréscimo do raio de

acção do professor que a Internet permite”.

A aula não termina na escola, nem tem somente a duração de quarenta e cinco

minutos. Com as TIC, o espaço de intervenção do Professor saiu da sala de aula e

transferiu-se para todos os espaços. O tempo estendeu-se para além dos toques da

campainha e tornou-se permanente. Quantas vezes os professores tiram algum tempo à

família e ao descanso para estar “on-line” a ajudar os seus alunos, sem ser necessário

pagar-lhes mais por isso. A aula continua, quando o professor está disponível para

receber e responder a mensagens dos alunos, quando cria um fórum de discussão,

quando alimenta continuamente os seus alunos com textos, com páginas da Internet, e

esclarece as suas dúvidas nos vários chat´s que existem, fora do horário específico da

sua aula. Segundo Machado (2006), “…os computadores podem até mesmo se tornar

grandes e importantes aliados na nossa relação com os estudantes…” Na opinião de

Figueiredo (1995), “…a escola nunca foi tão necessária…” e “…os professores jamais

serão prescindíveis com os seus talentos, a sua competência e o seu entusiasmo” (Paiva,



1997). De acordo com Naisbitt, citado por Figueiredo (1995) “…a frieza das altas

tecnologias impõe uma contrapartida indispensável de calor humano: quanto mais

tecnológica é uma sociedade, mais necessita de compensações ao nível dos valores

humanos e da afectividade.” O professor torna-se assim, “no agente chave da escola

reinventada” (Figueiredo, 1995). Estamos perante uma oportunidade única de renovar a

escola e reinventar o professor.

No ensino, aquando da utilização da Internet, é exigido ao professor uma forte

dose de atenção. Diante de tantas possibilidades de busca, a navegação torna-se

demasiado sedutora, e os alunos tendem a dispersar-se diante de tantas conexões

possíveis, de endereços dentro de outros endereços, de imagens e textos que se

sucedem ininterruptamente. De acordo com Paiva (2005) os alunos possuem “…esse

espírito “saltitante”, onde tudo é “a correr” e onde, muitas vezes não se reflecte, não se

pára e não se constrói a aprendizagem. Nós, professores, temos de estar atentos.” Para

o aluno é muito mais atraente navegar, descobrir coisas novas do que analisá-las e

compreendê-las. Este “…dinamismo do sms…”, característico da juventude do novo

milénio, reforça uma atitude consumista dos jovens diante da produção cultural

audiovisual. Para muitos alunos, ver equivale a compreender, mesmo não tendo o devido

tempo de reflexão. Este ver superficial, rápido e “guloso” leva à perda de informações de

grande valor, uma vez que os lugares menos atraentes visualmente costumam ser

deixados em segundo plano.

O acompanhamento dos professores é fundamental. Das mãos de professores

competentes e confiantes esperam-se novas dimensões de ensino na sala de aula. Estes

devem ser capazes de ultrapassar o paradoxo aparente que existe entre o ensino

tradicional e o ensino recorrendo às TIC, encontrando o justo equilíbrio. Para tal, têm que

compreender que as novas tecnologias potenciam os métodos que o professor há muito

conhece e que não se trata de alterar tudo à custa das TIC, mas de inovar as formas de

concretizar os objectivos estabelecidos (Paiva, 2002).



1.2 O mundo dos átomos e das moléculas

“Ninguém sabe como as coisas são como são!!!”

Richard Feynman (1918-1988)

1.2.1 Os átomos

Há cerca de 2500 anos, na Grécia Antiga, os filósofos gregos discutiam sobre a

constituição da matéria. Os atomistas, (Demócrito e Leucípo), acreditavam que, dividindo

a matéria em partes sucessivamente mais pequenas, chegar-se-ia a uma parte tão

pequena que esta já não poderia ser mais dividida – o átomo, palavra que em grego

significa “indivisível”. Hoje, continuamos a chamar átomos aos blocos elementares da

matéria, embora saibamos que os átomos são divisíveis. A ideia da existência dos

átomos foi largamente debatida durante séculos, mas não se chegou a nenhuma

conclusão porque não se pôde provar a sua existência. Não foi possível resolver esta

questão, antes do desenvolvimento pelos cientistas das técnicas necessárias para

realizar experiências que pudessem diferenciar a matéria “contínua” da “descontínua”.

Nos séculos XIX e XX, uma enorme diversidade de experiências sugeria a existência de

átomos, tornando a sua aceitação cada vez mais consensual. Hoje em dia, os átomos

podem “ser vistos” usando microscópios de varrimento por efeito túnel2 . Portanto já

ninguém duvida da sua realidade.

1.2.1.1 Microscópio electrónico de efeito de Túnel

Figura 1-2 – Heinrich Roehrer e Gerd Binnig [IBM, 2006]. 2 http://nobelprize.org/educational_games/physics/microscopes/scanning/index.html



O microscópio electrónico de varrimento por efeito túnel foi criado em 1982 pelo

físico suíço Heinrich Roehrer e pelo físico alemão Gerd Binnig que, por essa invenção,

ganharam o Prémio Nobel da Física de 19863.

Segundo Fiolhais (2006), foi o físico norte-americano Richard Feynman quem, no

final dos anos 50, do século passado – ainda não havia esse microscópio – falou pela

primeira vez da nanotecnologia. Disse: "há muito espaço lá em baixo", querendo

significar que podíamos de facto manipular átomos e moléculas a nosso belo prazer. As

possibilidades que a nanotecnologia abre hoje em dia, estão a projectar a Física para

novas fronteiras. As aplicações são imensas e, nalguns casos, inimagináveis. O futuro

reserva-nos surpresas por exemplo a nível de novos materiais com novas propriedades,

de intervenções para cura de doenças, de limpeza do meio ambiente, entre outras.

1.2.1.2 Constituição e dimensão dos átomos

O átomo é constituído por uma zona central – núcleo - onde reside praticamente

toda a sua massa. O núcleo é constituído por protões (partículas com carga eléctrica

positiva) e por neutrões, partículas sem carga eléctrica. Em torno do núcleo movem-se

em todas as direcções os electrões de carga eléctrica negativa com massa cerca de 2000

vezes mais pequena do que as partículas que constituem o núcleo.

Figura 1-3 – Partículas constituintes do átomo [PAIVA, 2007].

Num átomo, o número de protões é igual ao número de electrões. Daí um átomo

ser electricamente neutro, pois a carga do protão é igual à carga do electrão, mas de

3 http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/index.html



sinal contrário. São corpúsculos incrivelmente pequenos e não têm todos as mesmas

dimensões. O raio do átomo de hidrogénio é de 0,000 000 000 079 m. Para facilitar a

leitura e a compreensão utiliza-se como unidade o picómetro (pm) ou o angström (Å). De

um modo mais simples pode-se dizer que o raio médio do átomo de hidrogénio é de

79 pm.

Figura 1-4 – Estrutura interna do átomo [UFSC, 2006].

Um núcleo atómico é 100 000 vezes mais pequeno que o próprio átomo, o que

indica a existência de “enormes” zonas vazias entre os electrões. Se o núcleo fosse do

tamanho de uma bola de futebol, um átomo teria um raio médio de 10km, isto é, teria um

tamanho equivalente a cerca de 100 campos de futebol. Tal como sucede com as

dimensões, também a massa dos átomos é representada por valores muito pequenos.

Por exemplo, a massa de um átomo de hidrogénio é igual a:

0,000 000 000 000 000 000 000 001 7 g = 1,710-24g.

A unidade grama (g), em que frequentemente se exprime a grandeza massa, não

é a mais adequada para indicar a massa de um átomo.

Os químicos resolveram definir uma grandeza, a massa atómica relativa (Ar), para

medir a massa de um átomo, que resulta de um processo de comparação com a massa



de referência que actualmente é 1/12 da massa do isótopo mais abundante do carbono

C12 .

i Partículas elementares

Segundo Valadares (2004), até meados do século XX, o mundo das partículas

que constituem a matéria parecia relativamente simples: protões, electrões e neutrões.

No entanto, a física das partículas sofreu grandes avanços no final deste último século!

Em 1932, foi descoberto o positrão (antipartícula do electrão, ou seja, igual ao electrão

excepto no sinal da carga). Em 1937 foi descoberto nos raios cósmicos, o muão, uma

espécie de irmão mais “gordo” do electrão. Entre 1937 e 1970 descobriram-se dezenas

de novas partículas!

Actualmente, aceita-se o chamado Modelo Standart, que descreve partículas e

interacções a nível sub-atómico. De acordo com esta teoria, há apenas três famílias de

partículas: os leptões, os hadrões e os bosões padrão. É ainda uma teoria incompleta,

mas é considerada a melhor teoria.

Em 1968, foram realizadas experiências no Acelerador Linear de Stanford (SLAC),

na Califórnia, que mostraram que os protões e os neutrões não são partículas uniformes,

sendo constituídos por partículas carregadas.

Figura 1-5 – Acelerador Linear de Stanford [DUBOIS, 1994].



Murray Gell-Mann explicou o comportamento dos hadrões (dos quais fazem parte

os neutrões e os protões), admitindo que existem partículas mais pequenas que

denominou quarks. Actualmente consideram-se seis tipos de quarks, com fracções de

carga do electrão, designados por up/down, charm/strange e top/bottom.

Figura 1-6 – Gif divertido sobre os diferentes tipos de quarks [PDG, 2002].

1.2.1.3 Evolução dos modelos atómicos

Actualmente, como vimos, considera-se que os átomos são constituídos por um

núcleo central (de carga positiva) rodeado por electrões (carga negativa). No entanto,

nem sempre foi assim.

Como já referido anteriormente, na Grécia Antiga, Demócrito defendia que toda a

matéria era constituída por partículas indivisíveis e de dimensões muito reduzidas. Este

filósofo defendia, ainda, que toda a matéria se podia dividir em porções cada vez

menores, até um limite – o átomo.

i Modelo atómico de Dalton

Durante muitos anos, a ideia de que a matéria era constituída por átomos foi

abandonada, tendo ressurgido no século XIX, com Dalton. Com base em experiências

por si desenvolvidas, Dalton defendia que os átomos eram esferas indivisíveis de

reduzidíssimas dimensões, sendo a sua massa uma característica de cada tipo de

átomos.



Figura 1-7 – Modelo atómico de Dalton.

Dalton afirmava que:

Toda a matéria era formada por partículas muito pequenas chamadas

átomos;

Os átomos eram indivisíveis e não se podiam nem criar nem destruir;

Átomos do mesmo tipo ou de tipos diferentes podiam combinar-se entre si,

para formar as substâncias.

ii Modelo atómico de Thomson

Em 1897, Joseph Thomson descobriu o electrão. Efectuou diversas experiências

com tubos de raios catódicos, através das quais concluiu que o feixe era constituído por

partículas de dimensões muito inferiores ao átomo e de carga negativa. Em 1904,

Thomson propôs um modelo em que o átomo era uma esfera maciça de carga positiva,

distribuída uniformemente, estando os electrões dispersos no seu interior (tal como

passas num bolo) em número suficiente para que o átomo fosse uma partícula neutra.

Este modelo ficou conhecido como modelo atómico do pudim de passas.

Figura 1-8 – Modelo atómico de Thomson [ W.P. , 2006].



iii Modelo atómico de Rutherford

Ernest Rutherford, físico e químico inglês nascido na Nova Zelândia, concluiu que

os átomos não podiam ser compactos, como defendia Thomson. Após ter realizado

experiências com feixes de partículas alfa () – partículas de carga positiva – emitidas

por elementos radioactivos, que bombardeavam uma finíssima folha de ouro, obteve

resultados que mostraram que a maioria destas partículas conseguia atravessar a folha

de ouro, sendo uma pequena parte das radiações projectadas para trás. O modelo de

Thomson foi abandonado, tendo Rutherford proposto um novo modelo, segundo o qual a

maior parte do espaço dos átomos é vazio, existindo no seu interior uma pequena região

central positiva muito densa, a que chamou de núcleo e à volta do qual giram os

electrões com órbitas bem definidas. Como o átomo é uma partícula neutra a carga total

dos electrões é simétrica da carga do núcleo.

Figura 1-9 – Modelo atómico de Rutherford [W.P., 2006].

Este modelo ficou conhecido como modelo nuclear e, apesar de inovador, não foi

muito bem aceite pela comunidade científica, pois apresentava algumas limitações. Não

explicava, por exemplo, porque é que os electrões giravam em órbitas em torno do

núcleo e não caíam nele, uma vez que, os electrões, sendo partículas carregadas

deveriam perder energia no seu movimento orbital e, em consequência disso, deveriam

acabar por cair no núcleo, de carga positiva.

iv Modelo atómico de Bohr

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr propõe, por sua vez algumas

alterações ao modelo de Rutherford, a fim de explicar as características dos espectros

atómicos. Para Bohr, o átomo possuía um núcleo central e os electrões descreviam

órbitas circulares, bem definidas e estáveis, em torno do núcleo. A cada órbita

correspondia uma determinada energia, a órbita mais interna seria a de menor energia.



Figura 1-10 – Modelo atómico de Bohr [CNET NETWORKS, 2007].

Ao receber energia o electrão poderia “saltar” para uma órbita mais externa e,

portanto mais energética. Esse estado excitado do átomo seria um estado instável pois o

electrão tenderia a regressar ao seu estado inicial de menor energia. Introduz-se assim, a

noção de níveis de energia. Todos estes modelos foram, percursores do modelo atómico

actual (Modelo da Nuvem electrónica), em que a noção de órbita bem definida foi

substituída por zonas de probabilidade.

v Modelo da nuvem electrónica

Figura 1-11 – Modelo da nuvem electrónica.

O modelo da nuvem electrónica é relativamente jovem e baseia-se sobretudo numa

série de princípios e numa equação - a equação de Schrödinger - cujas soluções

caracterizam as orbitais, quanto à sua energia forma e distribuição no espaço.

v.i Número quântico principal, n



Segundo a Mecânica Quântica, um electrão só pode assumir determinados níveis

de energia no átomo, aos quais corresponde um número quântico principal, n (n = 1, 2,

3…). O número quântico principal, n, está relacionado com a energia do electrão e com o

tamanho da orbital. A energia de um nível aumenta a medida que aumenta o n.

De acordo com o modelo referido anteriormente, uma orbital, será uma zona de

maior probabilidade electrónica, ou seja onde os electrões se encontram a maior parte do

tempo, numa dada região do espaço.

v.ii Número quântico secundário, l

O número quântico de momento angular, ou azimutal, informa-nos sobre a forma

das orbitais. Como o próprio nome indica, o valor de l define o momento angular do

electrão, sendo que o aumento do seu valor implica o aumento correspondente do valor

do momento angular. Deste modo a energia cinética do electrão é associada ao

movimento angular e está dependente da energia total do electrão, pelo que é natural

que os valores permitidos de l estejam associados ao número quântico principal. Para um

dado valor de n, l pode ter como valores possíveis os números inteiros de 0 a (n-1).

v.iii Número quântico magnético, ml

A orientação espacial de uma orbital é dada pelo número quântico magnético, ml.

Este número quântico assume todos os valores inteiros compreendidos entre – l e + l,

onde l é o número quântico secundário (ml= -l , … , 0 , … , + l)

O número de orbitais existentes num determinado subnível de energia pode ser calculado

pela expressão → (2 l + 1)

l = 0 : corresponde ao subnível s, onde existe somente uma orientação (ml = 0).

Figura 1-12 – Orbital s [NETENCYCLO, 2007].



l = 1 : corresponde ao subnível p, onde existem três orientações permitidas, que

surgem em consequência dos três valores de ml (+1, 0, -1). As três orbitais p são

denominadas px, py e pz e são orientadas de acordo com os três eixos cartesianos (x,

y e z).

Figura 1-13 – Orbitais p [NETENCYCLO, 2007].

l = 2 : corresponde ao subnível d onde existem cinco orientações permitidas, ou seja,

cinco valores de ml (-2, -1, 0, +1, +2). São designados por dz2 (orientação coincidente

com o eixo z), dx2-y

2 (orientação coincidente com os eixos x e y, simultaneamente), dxy

(orientado entre os eixos x e y), dyz (orientado entre os eixos y e z) e dxz (orientado

entre os eixos x e z).

Figura 1-14 – Orbitais d [NETENCYCLO, 2007].



v.iv -Número quântico de spin, ms

O número quântico de spin representa uma propriedade quântica intrínseca das

partículas que não tem correspondente clássico. No caso do electrão este número

quântico assume apenas os valores -1/2 e +1/2, usualmente designados spin e .

A tabela seguinte resume os significados de cada número quântico e os valores

que podem assumir.

Nome Símbolo Significado da orbital Intervalo de valores

Número quântico principal n Camada 1,2,3…

Número quântico azimutal l Subcamada 0,1,2,…,n-1

Número quântico magnético ml Orientação de uma orbital no espaço -l,-l+1,…,o,l-1,l

Número quântico de spin ms Spin do electrão -1/2,1/2

Tabela 1-1 – Tabela-resumo sobre o significado dos números quânticos.



1.2.2 As moléculas

As moléculas são agregados de átomos ligados quimicamente entre si. São

partículas electricamente neutras porque têm, no total, tantos protões como electrões.

Existem moléculas dos mais variados tamanhos e formas, desde as muito pequenas,

como a de hidrogénio, até às grandes macromoléculas como a de DNA, que contém a

informação genética (Figura 1-15).

Figura 1-15 – Molécula de DNA [RES, 2000].

Podemos classificar as moléculas quanto ao número de átomos que as constituem em:

monoatómicas, diatómicas e poliatómicas. Estas últimas, por sua vez, podem ter

designações especiais: triatómicas, tetratómicas, pentatómicas, entre outras.

Os átomos, nas moléculas, encontram-se ligados por ligações covalentes que

podem ser classificadas de acordo com a sua força de: simples, duplas ou triplas.

Existem ainda ligações covalentes polares e apolares.

As moléculas têm uma forma geométrica própria (geometria molecular), que é

determinada pelas posições dos núcleos dos respectivos átomos. Muitas propriedades

das substâncias dependem da forma das moléculas, tais como o cheiro e o paladar das

substâncias. A acção terapêutica de um grande número de medicamentos, no tratamento

de certas doenças, está também relacionada com a forma das moléculas.

1.2.2.1 Ligação Covalente

A ligação covalente forma-se por partilha de electrões de ambos os átomos nela

envolvidos e deve-se às atracções entre os núcleos e os electrões situados entre eles,

isto é, na região internuclear. Os electrões que se encontram entre os núcleos e que



mantêm os átomos da molécula unidos designam-se por electrões ligantes. Os electrões

que continuam, depois de formada a molécula, parcialmente associados a um só dos

núcleos, são designados de electrões não ligantes.

Segundo Lewis, a ligação covalente resulta da partilha de electrões, de tal forma

que os átomos que participam na ligação ficam com a configuração electrónica

semelhante à do gás nobre do mesmo período. Ao estabelecer-se a ligação, a molécula

adquire um estado estável de energia, inferior à dos átomos separados.

Figura 1-16 – Gilbert Lewis [AIP, 2006].

i Notação de Lewis

O desenvolvimento da tabela periódica e do conceito de configuração electrónica

forneceu aos químicos uma base lógica para entender a formação de moléculas e de

compostos. Como vimos, a explicação enunciada por Gilbert Lewis, é que os átomos

reagem de forma a alcançar uma configuração electrónica mais estável. A estabilidade

máxima é conseguida quando um átomo consegue tornar-se isoelectrónico com um gás

nobre.

Quando os átomos interactuam de modo a formar uma ligação química, apenas

as suas camadas mais exteriores estão em contacto. Por esta razão, quando estudamos

a ligação química, estamos interessados fundamentalmente nos electrões de valência

dos átomos. Para seguir o percurso dos electrões de valência numa reacção química, e

para garantir que o número total de electrões não é alterado, os químicos utilizam um

sistema de representação por pontos para os electrões, originalmente proposto por Lewis

e, por isso, conhecido como notação de lewis. De acordo com esta notação, uma

estrutura de lewis é constituída pelo símbolo de um elemento rodeado por pontos que

simbolizam os electrões de valência presentes no átomo desse elemento.



ii Fórmulas de estrutura

A fórmula de estrutura de uma molécula apresenta o modo como os diferentes

átomos se ligam entre si. As ligações covalentes representam-se por pequenos traços

entre os átomos, significando cada traço um dupleto (um par) electrónico.

Para os elementos do 1º e 2º períodos da tabela periódica (z 1 a 10), os átomos

tendem a ficar com a mesma distribuição electrónica que o gás nobre mais próximo. É

nisto que consiste a chamada Regra do Octeto, regra que tem ultimamente vindo a ser

criticada por muitos autores por se lhe dar, algumas vezes, uma demasiada generalidade.

Sob o ponto de vista prático, a regra é útil para a escrita de fórmulas de estrutura de

compostos em que figurem elementos do 1º e 2º períodos.

iii Regra do octeto

Os gases nobres são particularmente não reactivos, facto que indica que os seus

arranjos electrónicos são particularmente estáveis. Os iões em compostos iónicos são

frequentemente isoelectrónicos dos gases nobres. De igual modo, as ligações covalentes

formam-se até que os átomos alcancem uma configuração electrónica do gás nobre por

partilha de electrões. Para o hidrogénio, só são necessários dois electrões para alcançar

uma configuração electrónica de gás nobre, mas para os outros elementos

representativos são necessários oito electrões para preencher uma orbital s e três p da

camada de valência. A regra do octeto estabelece que cada átomo numa molécula

partilha electrões até estar rodeado por oito electrões de valência. Alguns dos electrões

podem ser electrões ligantes e outros podem ser electrões de pares solitários, não-

ligantes. A regra do octeto é útil sobretudo para compostos do 2ºperíodo. Como será

referido a seguir, há muitos compostos dos elementos do terceiro período e seguintes

para os quais a regra do octeto não se verifica.

iv Excepções à regra do octeto

As estruturas de lewis da maior parte das espécies colocam oito electrões em

volta de cada átomo (dois no caso do hidrogénio). No entanto, Há três classes de

moléculas que não obedecem à regra do octeto.

iv.i Moléculas com deficiência de electrões

Os elementos do grupo 2 e 13 têm somente dois e três electrões de valência,

respectivamente; isto não é suficiente para estabelecer quatro ligações com quatro pares

de electrões. Muitos compostos destes elementos, especialmente do berílio, boro e



alumínio, formam compostos deficientes em electrões, cujas estruturas de Lewis não têm

oito electrões em torno do átomo central. Um exemplo é BeH2, uma molécula instável que

foi observada no estado gasoso:

4Be 1s22s2

1H 1s1

Neste caso o berílio utiliza os seus dois electrões de valência para estabelecer ligações

covalentes com dois átomos de hidrogénio. Por este composto ser deficiente de electrões

associa-se, em geral, entre si ou com outras espécies. Na fase sólida, BeH2 associa-se

para formar (BeH2)2. Os halogenetos de berílio, boro e alumínio são também exemplos de

moléculas com deficiência de electrões.

iv.ii Moléculas com excesso de electrões

Em alguns compostos existem mais do que oito electrões de valência em torno de

um átomo. Estes octetos expandidos são necessários apenas para átomos de elementos

do terceiro período da tabela periódica ou superior. Para além das orbitais 3s e 3p, os

elementos do terceiro período possuem também orbitais 3d que podem ser utilizadas na

formação de ligações químicas. O hexafluoreto de enxofre é um composto muito estável

em que existe um octeto expandido. A configuração electrónica do enxofre é [Ne] 3s23p4.

Em SF6, cada um dos seis electrões de valência do enxofre forma uma ligação covalente

com um átomo de F. Existem assim doze electrões em torno do átomo central de enxofre:

16S [Ne] 3s23p4

9F [He] 2s22p5

Estes doze electrões, ou seis pares ligantes, encontram-se acomodados em seis

orbitais que se formaram a partir da orbital 3s, das três orbitais 3p e de duas das cinco

orbitais 3d.



iv.iii Moléculas com número ímpar de electrões

Algumas moléculas contêm um número ímpar de electrões. Entre essas

moléculas encontra-se o óxido nítrico (NO):

7N [He] 2s22p3

8O [He] 2s22p4

Uma vez que é necessário um número par de electrões para haver um

emparelhamento completo (de modo a alcançar oito electrões), é obvio que a regra do

octeto não pode nunca ser satisfeita para todos os átomos de cada uma destas

moléculas. As moléculas com um número ímpar de electrões de valência são

frequentemente muito reactivas, pouco estáveis.

v Ligações simples, duplas e triplas

O tipo mais comum de ligação covalente é a ligação covalente simples, em que

dois átomos compartilham um único par electrónico. As ligações covalentes em que mais

de um par electrónico é compartilhado são chamadas ligações covalentes múltiplas.

Figura 1-17 – Ligação covalente simples na molécula de hidrogénio [REUSCH, 1999].

Os átomos partilham dois ou três dupletos para que a regra do octeto seja

satisfeita. Quando os átomos partilham dois pares de electrões, a ligação diz-se

covalente dupla e quando os átomos partilham três pares de electrões, a ligação

denomina-se covalente tripla.

Figura 1-18 – Ligações covalentes duplas na molécula de dióxido de carbono [REUSCH, 1999].



vi Ligações polares e apolares

vi.i Ligação covalente apolar

Na ligação covalente entre dois átomos iguais, os electrões ligantes são

igualmente atraídos pelos dois átomos. A distribuição electrónica à volta dos dois núcleos

é simétrica. Esta ligação designa-se por ligação covalente apolar.

Figura 1-19 – Ligação covalente apolar [P-H, 2004].

vi.ii Ligação covalente polar

Quando a ligação covalente é feita entre dois átomos diferentes, há uma maior

atracção dos electrões ligantes pelo átomo mais electronegativo. A distribuição

electrónica é assimétrica, havendo um excesso de carga negativa do lado do átomo mais

electronegativo e formando, assim, um dipolo. Neste caso, diz-se que se trata de uma

ligação covalente polar.

Figura 1-20 – Ligação covalente polar [P-H, 2004].

1.2.2.2 Electronegatividade

Uma propriedade que ajuda a distinguir uma ligação covalente apolar de uma

ligação polar é a electronegatividade dos elementos, ou seja, a tendência de um átomo

numa ligação para atrair para si os electrões que formam essa ligação química.

Foram sugeridos vários métodos para calcular uma escala de electronegatividade,

que é um problema difícil, visto que a electronegatividade de um elemento difere

ligeiramente consoante os outros elementos aos quais está ligado. Linus Pauling foi o

primeiro a introduzir o conceito de electronegatividade e desenvolveu um método



largamente utilizado para calcular uma escala relativa de electronegatividade. Pauling

propôs o valor de 4,0 para a electronegatividade do flúor, o elemento mais

electronegativo da tabela periódica, e 0,7 para o elemento menos electronegativo, o

frâncio. Pode-se visualizar na Figura 1-21 uma tabela periódica com a escala de

electronegatividade de Pauling.

Figura 1-21 - Escala de electronegatividade de Pauling [W.P., 2006].

1.2.2.3 Momento dipolar

O momento dipolar, , definido como o produto da carga q pela distância entre as

cargas r, é uma medida quantitativa da polaridade de uma ligação química:

rq Equação 1-1

Os momentos dipolares exprimem-se normalmente em unidades debye (D), assim

chamadas em homenagem a Peter Debye, físico-químico estado-unidense de origem

neerlandesa que foi laureado em 1936 com o premio nobel da química pelas suas

contribuições para o conhecimento das estruturas moleculares.

Para que a neutralidade se mantenha, as cargas nas duas extremidades de uma

molécula diatómica electricamente neutra têm de ser iguais em módulo e de sinais

contrários.

As moléculas diatómicas que contêm átomos do mesmo elemento não possuem

momentos dipolares e são, por isso, moléculas apolares. Pelo contrário as moléculas

diatómicas que contêm átomos de elementos diferentes têm momentos dipolares. No

entanto, o momento dipolar de uma molécula constituída por três ou mais átomos

depende da polaridade das ligações e da geometria molecular. Como se verá em 1.2.2.5

mesmo que existam ligações polares, não é obrigatório que a molécula possua momento

dipolar.



1.2.2.4 Forças intermoleculares

As forças que se fazem sentir entre as moléculas, forças intermoleculares ou

ligações intermoleculares, são de natureza electrostática, tal como as forças existentes

entre o núcleo e os electrões num átomo, e responsáveis pelo estado físico de uma

substância. As forças intermoleculares aumentam do estado gasoso para o estado líquido

e do estado líquido para o estado sólido. Algumas propriedades, como os pontos de

ebulição e de fusão, reflectem as intensidades relativas dessas interacções

intermoleculares. Estas forças são bastante mais fracas que as forças intramoleculares,

isto é, que as ligações covalentes e iónicas nos compostos. As forças intermoleculares

referidas em seguida são as de natureza atractiva. No entanto, as moléculas também

exercem forças repulsivas entre si: quando duas moléculas se encontram muito próximas,

tanto os seus núcleos como os seus electrões se repelem. Em primeiro lugar temos as

forças que resultam das interacções entre dipolos e que se podem agrupar sob a

designação de forças de van der Waals.

i Forças de Van der Waals

É usual desdobrar as forças de van der Waals em três tipos:

Forças de Keesom: interacções dipolo permanente – dipolo permanente;

Forças de Debye: interacções dipolo permanente – dipolo induzido;

Forças de London: interacções dipolo instantâneo – dipolo induzido.

i.i Forças de Keeson

É o tipo de interacções que se desenvolve entre moléculas polares (têm

extremidades com cargas parciais opostas). Num conjunto dessas moléculas, os dipolos

individuais tendem a orientar-se de tal modo que a carga parcial negativa de uma

molécula esteja próxima da carga parcial positiva de outra molécula. Na ausência de

qualquer outro factor, a orientação preferida de um conjunto de moléculas polares seria a

representada na Figura 1-22 por ser a que minimiza a energia do sistema.

Figura 1-22 – Interacções dipolo permanente- dipolo permanente [P-H, 2004].



Geralmente, as forças dipolo-dipolo:

Aumentam com o aumento do momento dipolar das moléculas;

Diminuem com o aumento da distância entre as moléculas;

Diminuem com o aumento da temperatura;

i.ii Forças de Debye

Quando se misturam substâncias constituídas por moléculas polares com

substâncias constituídas por moléculas apolares, a presença das moléculas polares

provoca o aparecimento de dipolos induzidos nas moléculas apolares. O pólo positivo da

molécula polar irá atrair a nuvem electrónica da molécula apolar, deformando-a, o que vai

originar o aparecimento de um dipolo eléctrico que, por ter sido criado pela presença de

outro, se chama dipolo induzido.

As forças de Debye:

Aumentam com o momento dipolar da molécula polar;

Diminuem com o aumento da distância entre as moléculas;

São independentes da temperatura

i.iii Forças de London

Este tipo de forças intermoleculares afecta todas as moléculas, sejam elas polares

ou não polares. O mecanismo de atracção pode ser explicado pela existência de dipolos

instantâneos em qualquer átomo ou molécula, como consequência das deformações

instantâneas e aleatórias das nuvens electrónicas. Os dipolos instantâneos provocam nas

moléculas vizinhas o aparecimento de dipolos induzidos. Deste modo, as forças de

London devem-se à atracção entre dipolos instantâneos e dipolos induzidos.

Figura 1-23 – Interacções dipolo instantâneo- dipolo induzido a) Molécula apolar - molécula apolar b) Dipolo instantâneo – Dipolo induzido [P-H, 2004].



ii Ligações de Hidrogénio

Figura 1-24 – Ligações de hidrogénio [P-H, 2004].

As ligações de hidrogénio são um tipo de ligação intermolecular. Ocorrem em

moléculas que possuem um átomo de hidrogénio ligado a um átomo fortemente

electronegativo como o flúor, o oxigénio ou o azoto. Nestas moléculas existe um dipólo,

pois o átomo de hidrogénio fica com uma fracção de carga positiva e o outro átomo fica

com uma fracção de carga negativa (como se verifica na molécula de água). Assim,

surge uma atracção entre o átomo de hidrogénio de uma molécula e o átomo mais

electronegativo de uma molécula vizinha, o que mantém as moléculas unidas (Pires,

2003).

Figura 1-25 – Ligações de hidrogénio nas moléculas de água e de amoníaco [P-H, 2004].

As ligações de hidrogénio são muito fortes (4 a 30 kJ/mol) quando comparadas

com outras atracções dipolo-dipolo (menos que 1 kJ/mol). As energias das ligações de

hidrogénio, ainda que sejam muito maiores do que as de outras forças intermoleculares,

são contudo muito menores do que as forças das ligações covalentes (140 a 600 kJ/mol).

De uma forma correspondente, os comprimentos das ligações de hidrogénio são

consideravelmente maiores que os das ligações covalentes. O comprimento da ligação



de hidrogénio OH entre as moléculas de água no gelo é cerca de 117pm, enquanto que

o comprimento da ligação O-H covalente na molécula de água é 99 pm.

Muitas das propriedades pouco usuais da água podem ser atribuídas à forte

ligação de hidrogénio intermolecular que ocorre naquela substância (Reger, 1997).

Na Tabela 1-2 é apresentado um pequeno resumo sobre os vários tipos de

ligações intemoleculares referidos anteriormente.

Forças intermoleculares Existem entre Exemplos

Interacção dipolo-dipolo

(forças de keesom) Moléculas polares HCl, CH3Cl

Interacção dipolo

permanente-dipolo induzido

(forças de Debye)

Moléculas polares com moléculas

não polares HCl Ar

Forças de Van der Waals

Forças de dispersão de

London Todos os tipos de moléculas He, N2

Ligações de Hidrogénio

Moléculas com ligações covalentes

H-X (X pode ser, por exemplo F,O

ou N)

NH3, H2O

Tabela 1-2 – Tabela-resumo das forças intermoleculares [DANTAS, 2005].

iii Geometria molecular

A geometria molecular é o arranjo tridimensional dos átomos numa molécula. O

modo como os átomos estão dispostos no espaço, exerce uma forte influência nas suas

propriedades físicas e químicas, como sejam as temperaturas de fusão e de ebulição, a

densidade e o tipo de reacções em que a molécula participa.

Figura 1-26 – Moléculas com diferentes geometrias moleculares [P-H, 2004].



iv Modelo da Repulsão dos pares electrónicos da camada de valência

De acordo com o modelo VSEPR (Modelo da Repulsão dos pares electrónicos da

camada de valência), a aproximação à geometria molecular é feita baseada em três

princípios (Mickey, 1980):

Qualquer molécula adopta uma geometria que minimize as repulsões

electrostáticas entre pares electrónicos da última camada. A repulsão mínima

ocorre quando um ângulo de separação entre pares electrónicos em torno do

átomo central é máximo.

A repulsão entre pares não ligantes é maior do que a repulsão entre um par

ligante e um par não ligante, que por sua vez é maior do que a repulsão entre

pares ligantes.

Onde existem várias possibilidades de estruturas moleculares envolvendo

interacções de 90º, o arranjo espacial é aquele que minimiza o número de

interacções.

v Parâmetros de ligação

Os comprimentos de ligação e os ângulos entre ligações são determinados

através de métodos experimentais, tais como: o método de difracção, o método de

espectroscopia e o método de ressonância [Mickey, 1980].

v.i Comprimento de ligação

Nas moléculas, os átomos encontram-se em vibração, uns em relação aos outros,

de modo que não há distâncias fixas entre cada par de átomos. Contudo, existe uma

distância média entre os núcleos de dois átomos ligados, a que se chama comprimento

de ligação.

Figura 1-27 – Comprimento de ligação.

Na prática as distâncias entre os núcleos podem ser determinadas por várias

técnicas já referidas anteriormente, entre as mais importantes das quais estão a difracção

pelos raios X e a espectroscopia molecular. A Tabela 1-3 apresenta os valores dos

comprimentos de ligação em algumas moléculas.

ra



Molécula Comprimento (pm)

H2 74

N2 110

O2 121

F2 142

Cl2 199

I2 268

Tabela 1-3 – Comprimentos de ligação de algumas moléculas [Simões et al (2003)].

v.ii Ângulo de ligação

O ângulo de ligação é o valor médio do ângulo formado pelos segmentos de recta

dirigidos do núcleo de um átomo central para os núcleos de dois átomos a ele ligados.

Figura 1-28 – Ângulo de ligação.

O valor do ângulo de ligação é fundamentalmente determinado pelos raios

atómicos do átomo central e dos átomos a ele ligados, pela existência ou não de pares

de electrões não ligantes no átomo central e pelo número desses pares não ligantes.

Ligação Molécula Ângulo/º

O-C-O CO2 180

H-C-H CH4 109,5

H-O-H H2O 104,5

H-S-H H2S 92,5

H-N-H NH3 107

Tabela 1-4 – Ângulo de ligação de algumas moléculas [Simões et al (2003)].



v.iii Energia de Ligação

As ligações covalentes formam-se entre muitos elementos diferentes. Nem todo o

tipo de ligações covalentes têm a mesma força; cada uma delas envolve diferentes

núcleos e electrões em diferentes orbitais.

Figura 1-29 – Energias de ligação em várias moléculas [P-H, 2004].

A energia de dissociação de ligação ou energia de ligação é a energia requerida

para quebrar uma mole de ligações numa substância em fase gasosa. É sempre

endotérmica (é necessário fornecer energia para quebrar a ligação) e têm, portanto, um

sinal positivo.

Ligações simples Energia de ligação

(kJ/mol) Ligações multiplas

Energia de ligação (kJ/mol)

C-H 414 C=C 611

C-C 348 C=N 615

C-O 351 C=O 799

H-H 436 CC 837

O-H 463 CO 1072

O-O 146 NN 946

Tabela 1-5 - Energia de ligação (kJ/mol). [Reger, 1997]

A Tabela 1-5 mostra uma série de energias de ligação importantes. Para

moléculas diatómicas, estes números são medidos de uma forma exacta. No entanto, na

medição de energias de ligação exactas em moléculas poliatómicas surge um problema:

a energia requerida para quebrar uma ligação é influenciada pelos outros átomos.



Embora não sendo exactos, estes números são razoavelmente correctos uma vez que a

maioria das ligações entre os mesmos dois átomos tem forças semelhantes. Os valores

das energias de ligação cobrem uma gama bastante vasta.

Ao comparar forças de ligação entre os mesmos dois átomos, as ligações duplas e triplas

são mais fortes do que as ligações simples, como seria de esperar, devido à múltipla

partilha de electrões.

vi Moléculas cujo átomo central não tem pares isolados

Genericamente, estas moléculas têm fórmula ABx, em que A é o átomo central e x

é um número inteiro positivo: se x = 1, a molécula é diatómica (AB) e a geometria é linear.

Na maioria das vezes, x toma valores entre 2 e 6.

As moléculas que pertencem a esta categoria dispõem os seus pares de electrões

ligantes em cinco arranjos diferentes: em todos os casos, e devido às repulsões, os

electrões estão afastados o mais possível.

AB2: Na molécula de cloreto de berílio (BeCl2), os pares electrónicos afastam-se o

máximo que podem até formarem uma linha recta; o ângulo estabelecido entre os pares

de electrões ligantes é de 180º e a geometria final é linear.

AB3: Na molécula de trifluoreto de berílio (BF3) há três pares de electrões ligantes.

Espacialmente, é mais estável a configuração em que as três ligações apontem para os

cantos de um triângulo equilátero, com o átomo A no centro. Esta geometria é designada

triangular plana, com os quatro átomos da molécula no mesmo plano e as ligações a

fazer ângulos de 120º.

AB4: No metano (CH4) existem quatro ligações resultantes de quatro dupletos ligantes. A

geometria é tetraédrica: o átomo central ocupa o centro de um tetraedro e todos os

átomos periféricos ocupam os vértices; todos os ângulos de ligação são de 109,5º.

Figura 1-30 – Molécula de metano [P-H, 2004].



AB5: Na molécula de pentacloreto de fósforo (PCl5) a forma de bipirâmide trigonal (dois

tetraedros ligados pelas bases) proporciona o mínimo de repulsões. O átomo central

ocupa o centro do triângulo comum (correspondente à união dos tetraedros) e os 5

átomos periféricos encontram – se nos vértices da respectiva bipirâmide. Os átomos do

plano triangular e cujas ligações fazem ângulos de 120º são equatoriais, e os átomos

ocupantes dos vértices são axiais. O ângulo entre uma ligação axial e uma ligação

equatorial é de 90º e os ângulos entre duas ligações axiais é 180º.

Figura 1-31 – Molécula de PCl5 [P-H, 2004].

AB6: A minimização das repulsões no hexafluoreto de enxofre (SF6) atinge-se com a

geometria octaédrica, que corresponde à união de duas pirâmides quadrangulares pelas

bases. O átomo central fica no centro do quadrado e os restantes seis átomos ocupam os

seis vértices do octaedro.

Como as ligações são idênticas (fazem ângulos de 90º com excepção das ligações

diametralmente opostas que fazem um ângulo de 180º), não se aplicam os termos axial e

equatorial.

Figura 1-32 – Molécula de SF6[P-H, 2004].

Na Tabela 1-6 apresentam-se as geometrias das moléculas que não possuem

pares isolados no átomo central.



Tipo de

molécula

Nº de átomos

ligados Distribuição espacial das ligações

Geometria

molecular Exemplos

AB2 2 Linear BeCl2

AB3 3

Triangular plana BF3

AB4 4

Tetraédrica CH4

AB5 5

Bipiramidal

trigonal PCl5

AB6 6

Octaédrica SF6

Tabela 1-6 – Geometria de moléculas em que o átomo central não tem pares isolados [Chang (1994), Reger (1997)].

vii Moléculas com pares isolados no átomo central

Se ao átomo central está associado um ou mais pares de electrões isolados, a

geometria da molécula é mais complexa, pois aumentam as repulsões electrónicas.

Para que seja possível contabilizar o número total de pares ligantes e de pares

isolados, designam-se as moléculas que possuam pares isolados como ABxEy, onde A é

o átomo central, B um átomo ligado ao átomo central, e E um par isolado localizado em

A. x e y são inteiros; x = 2, 3… e y = 1, 2,…. Assim sendo os valores de x e y indicam o

número de átomos em redor do átomo central e o número de pares isolados localizados

no átomo central, respectivamente.

Se o átomo central de uma molécula possui um ou mais pares isolados deve-se

distinguir geometria e distribuição espacial global de todos os pares de electrões. Esta

distribuição refere-se à disposição de todos os pares de electrões, ligantes e não ligantes,

associados ao átomo central. Por outro lado, como a geometria molecular é determinada

em função da distribuição espacial dos seus átomos, apenas se contabilizam os pares

ligantes. Seguem-se alguns exemplos das várias geometrias:



AB2E: Como se adopta o modelo de que as ligações duplas se comportam como as

triplas, a molécula de dióxido de enxofre (SO2) pode ser tratada como se fosse

constituída por três pares de electrões em torno do átomo central (dois pares ligantes e

um não compartilhado). O arranjo global dos átomos é triangular plano, mas, como um

dos pares é isolado, a molécula é angular e o ângulo OSO é 119,5º. Este ângulo é menor

do que 120º porque a repulsão par isolado-par ligante é maior do que a repulsão par

ligante- par ligante e as duas ligações enxofre-oxigénio são empurradas.

Figura 1-33 – Molécula de SO2 [P-H, 2004].

AB3E:Na molécula de amoníaco (NH3) existem três pares ligantes e um par de electrões

não compartilhados, associado ao átomo central de azoto. A distribuição espacial global

dos quatro pares electrónicos é tetraédrica. Contudo, como um dos pares desses

electrões é isolado, a geometria resultante é piramidal trigonal. A repulsão entre o par

isolado e os dupletos ligantes é a mais forte, e os três pares NH são empurrados uns

contra os outros. Assim, o ângulo HNH é de 107,5º, ou seja, é menor do que o ângulo

tetraédrico.

Figura 1-34 – Molécula de amoníaco [P-H, 2004].

AB2E2: A molécula da água (H2O) é constituída por dois pares ligantes e dois pares de

electrões não compartilhados em redor do oxigénio. Tal como no amoníaco, o arranjo

espacial dos átomos é tetraédrico, mas agora, o átomo central possui dois dupletos de

electrões não ligantes cuja tendência é afastarem-se o mais possível um do outro. Como

resultado, o ângulo HOH é de 104,5º e a geometria final é angular. O ângulo não é menor

porque a partir daqui surgem as repulsões entre os dupletos ligantes.



Figura 1-35 – Molécula da água [P-H, 2004].

AB4E: Na molécula de tetrafluoreto de enxofre (SF4), o átomo central de enxofre possui

cinco pares de electrões cujo arranjo espacial é bipiramidal trigonal.

Figura 1-36 – Posições equatorial e axial numa molécula com geometria bipiramidal trigonal [P-H, 2004].

No entanto, um dos pares de electrões da molécula SF4 é um par isolado e, portanto a

molécula tem de ter uma das geometrias alternativas seguintes:

a) b)

Figura 1-37 – Geometrias alternativas para a molécula SF4. a) Posição equatorial b) Posição axial [P-H, 2004].

O par isolado ocupa em a) uma posição equatorial e em b) uma posição axial. A

posição axial possui três pares vizinhos a 90º e um a 180º, enquanto a posição equatorial

possui dois pares a 90º e mais dois a 120º. A repulsão é menor na situação a) e de facto,

a estrutura a) é aquela que se observa experimentalmente. A geometria desta molécula

denomina-se tetraedro irregular ou distorcido.

A Tabela 1-7 mostra as geometrias de moléculas simples em que o átomo central

possui um ou mais pares isolados, incluindo algumas moléculas não discutidas.



Tipo de

molécula

Nº de átomos

ligados

Nº de pares não

ligantes

Distribuição

espacial dos pares de

electrões

Geometria

molecular Exemplos

AB2E 2 1 Triangular plana

Angular SO2; O3

AB3E 3 1

Tetraédrica

Piramidal trigonal NH3

AB2E2 2 2

Tetraédrica

Angular H2O

AB3E2 3 2 Bipiramidal

trigonal

Em forma de T ClF3

AB2E3 2 3 Bipiramidal

trigonal

Linear XeF2

AB5E 5 1

Octaédrica

Piramidal

quadrangular BrF5

AB4E2 4 2

Octaédrica

Quadrangular

plana XeF4

AB4E 4 1

Bipiramidal

trigonal

Tetraedro

irregular SF4

Tabela 1-7 – Geometria de moléculas em que o átomo central tem um ou mais pares isolados [Chang (1994), Reger (1997)].



1.2.2.5 Polaridade das moléculas

O conhecimento da geometria das moléculas dá-nos informação importante

acerca das suas propriedades físicas e químicas. Uma dessas propriedades físicas é a

polaridade de uma molécula. Uma molécula polar contém uma distribuição de carga

desigual e tem portanto um momento dipolar. Podem-se usar as diferenças de

electronegatividades entre elementos para prever se estão presentes ligações polares

numa molécula. Para moléculas diatómicas, se a ligação é polar então a molécula é

polar. Para todas as outras moléculas, como já foi referido em 1.2.2.3 é necessário

conhecer para além da polaridade das ligações, também a geometria molecular para

prever a polaridade da molécula.

Quando numa molécula há várias ligações polares, o vector momento dipolar

resultante, r

,é igual à soma vectorial dos momentos dipolares componentes.

...321

r Equação 1-2

Se 0

r a molécula é apolar

Se 0

r a molécula é polar.

Considerando a molécula de NH3 e de H2O, Figura 1-38, pode-se ver que o

momento dipolar resultante é diferente de zero e portanto ambas as moléculas são

polares.

Figura 1-38 – Moléculas polares [P-H, 2004].

Na molécula de dióxido de carbono, Figura 1-39, cada ligação carbono-oxigénio é

polar, como o oxigénio é o elemento mais electronegativo, é ele que tem a carga parcial

negativa. Como os momentos dipolares das ligações são simétricos, o momento dipolar

resultante é nulo e a molécula é apolar. Devido à sua geometria a molécula de CCl4 tem

também momento dipolar nulo e portanto a molécula é também apolar.



Figura 1-39 – Moléculas apolares [P-H, 2004].

1.2.3 Concepções Alternativas sobre átomos e moléculas

Sempre me admirei com o facto dos professores de ciências (…) não compreenderem que não

se compreende. Poucos são os que aprofundaram a psicologia do erro, da ignorância, da

irreflexão.

GASTON BACHELARD

A necessidade que a criança tem de construir explicações para compreender o

mundo que a rodeia, leva por vezes, à construção de interpretações erradas dos

fenómenos que observa. De acordo com Santos (1991), a palavra “alternativa”, tem como

objectivo reforçar a ideia de que tais concepções alternativas não têm estatuto de

conceitos científicos, que diferem significativamente destes, quer a nível do produto, quer

do processo de construção, e que funcionam para o aluno, como alternativa aos

conceitos correspondentes.

Os alunos quando chegam à escola já têm ideias pré-concebidas sobre os

comportamentos e fenómenos naturais que observam no seu dia-a-dia. Segundo Driver

et al. (1985), as concepções que o indivíduo possui podem constituir uma base para a

construção de novas ideias, visto que as primeiras se revelam para ele coerentes e

lógicas. Também Fensham (2002) é da opinião que os estudantes não iniciam o estudo

da ciência com as suas mentes vazias. Já possuem ideias ou concepções anteriores

sobre vários fenómenos científicos e sobre conceitos introdutórios de química, em

particular. Muitas dessas ideias, persistem firmemente, tornando-se uma forma diferente,

ou alternativa, de entender os conceitos de química que são apresentados pelos livros

didácticos e pelos professores. Estes últimos, por sua vez, têm que encarar essas

concepções alternativas como facilitadoras da aprendizagem e não como uma barreira à

mesma, aprendendo a conhecê-las e a valorizá-las. No entanto, e de acordo com Taber

(2001), a maioria das concepções alternativas de química não deriva da experiência

quotidiana dos alunos. Ao contrário do que ocorre com a biologia e a física, os

enquadramentos disponíveis para dar sentido a conceitos abstractos, como modelo



atómico ou geometria molecular, derivam somente da percepção com que os alunos

ficam de conceitos anteriormente ensinados. Algumas vezes, os alunos terão ideia

daquilo que lhes é apresentado, mas em outras ocasiões farão as suas próprias ideias

alternativas, construindo assim um significado que esteja adequado às suas ideias

anteriores.

Figura 1-40 – As crianças e as suas ideias.

Alunos de várias idades revelam, por vezes, concepções alternativas que

correspondem a modelos que já foram aceites pela ciência, e que foram, posteriormente,

refutados e alterados. Ou seja, as concepções históricas da ciência repetem-se nas

concepções alternativas dos alunos. Segundo Wandersee (1986), a história da ciência

pode ser usada pelos alunos como instrumento de descoberta e transposição das suas

ideias alternativas. Por outro lado, Perez & Carrascosa (1985), sustentam que este

paralelismo com as ideias históricas se deve à semelhança da metodologia usada pelas

crianças e pelos cientistas do passado.

Num estudo desenvolvido por Griffiths e Preston (1992), na maioria com alunos de

18 anos de idade, constatou-se, por exemplo, que 50% dos alunos entrevistados

acreditavam que as moléculas de água constituintes do vapor de água eram maiores do

que as moléculas de água do gelo.

Num outro estudo, Novick e Nussbaum (1978) evidenciaram que alunos de todas

as idades acham difícil de imaginar espaço entre as partículas, e intituivamente

“preenchem” esse espaço com alguma coisa “um poluente”, “vapor”, ou “oxigénio”, por

exemplo.

Segundo Wan-Yaacos e Siraj (1992) e Al-Mousawl, a maioria dos problemas que

têm os estudantes ao prever a geometria molecular é: escolher o átomo central,

completar a camada de valência e desenhar a estrutura de Lewis da molécula.



Encontramos também na literatura algumas dificuldades na compreensão da

polaridade das moléculas. Segundo Furió (2000), os estudantes têm tendência, em

muitos casos, a reduzir a dependência da polaridade de uma molécula de duas maneiras

possíveis: supondo que só depende da geometria molecular sem ter em conta os átomos

ligados, como por exemplo na molécula de CCl2F2, ou supondo que só depende da

polaridade das ligações, ou seja, da diferença de electronegatividade dos átomos ligados

numa ligação, independentemente da sua geometria, como por exemplo na molécula de

ozono. De acordo com este autor, alguns alunos associam directamente a presença de

pares de electrões não ligantes com a existência de polaridade na molécula.

A Tabela 1-8 pretende reunir várias concepções alternativas identificadas em

vários estudos efectuados e devidamente referenciados, sobre vários temas tais como: a

natureza da matéria, átomos e estrutura atómica, moléculas, ligação covalente, etc.

Concepção alternativa Referência

1. A matéria é contínua, mas contém partículas. Arizona, 2001

2. A matéria é homogénea e estática. Arizona, 2001

3. Substâncias e átomos são diferentes nomes para as mesmas

coisas.

Arizona, 2001

4. As colisões entre átomos afectam o seu tamanho. Arizona, 2001

5. A pressão afecta a geometria da molécula. Arizona, 2001

6. É possível ver os átomos ao microscópio. Arizona, 2001

7. Não se compreende a diferença entre átomos e moléculas

porque não se diferenciam nos esboços. Arizona, 2001

8. Os átomos são como blocos de edifícios. Arizona, 2001

9. Os átomos conseguem desaparecer (deterioração) Arizona, 2001

10. Os átomos são como células constituídos por uma membrana

e um núcleo. Arizona, 2001

11. Os átomos reproduzem-se depois do núcleo se dividir. Arizona, 2001

12. Os electrões circulam nos átomos como os planetas em volta

de uma estrela. Arizona, 2001

13. A camada electrónica é como a casca de um ovo ou de uma

ostra, fina e dura. Queens, SD

14. A camada electrónica existe para proteger o núcleo, como a

casca do ovo e a gema. Queens, SD




15. A nuvem contém os electrões mas é feita de uma outra coisa. Queens, SD

16. A nuvem electrónica é como uma nuvem de chuva, com os

electrões suspensos como gotas de água. Queens, SD

17. Existe apenas um modelo correcto para o átomo Arizona, 2001

18. O tamanho do átomo depende do número de protões que ele

possui.

Arizona, 2001

19. A camada electrónica é uma matriz de algo, com os electrões

lá inseridos Arizona, 2001

20. Os átomos estão vivos (porque se movem). Arizona, 2001

21. Os átomos possuem os seus próprios electrões Arizona, 2001

22. O espaço entre as moléculas contém ar. Arizona, 2001

23. As moléculas dos sólidos são maiores e as dos gases são

menores.

Arizona, 2001

24. As moléculas dos sólidos são duras, as dos gases são moles. Arizona, 2001

25. As moléculas dos sólidos são cubos, as dos gases são

redondas

Arizona, 2001

26. As moléculas do vapor pesam menos do que as moléculas

dos sólidos (ex: vapor de água versus gelo) Arizona, 2001

27. As moléculas são entidades básicas, simples e indivisíveis. Arizona, 2001

28. As moléculas expandem quando aquecidas. Arizona, 2001

29. As moléculas estão coladas. Arizona, 2001

30. As ligações armazenam energia. Arizona, 2001

31. O núcleo do átomo atrai igualmente todos os electrões que se

encontram à sua volta Arizona, 2001

32. Quebrar ligações químicas liberta energia. Arizona, 2001

33. Formar ligações requer energia. Arizona, 2001

34. Pares iónicos como Na+ e Cl-, são moléculas Arizona, 2001

35. A ligação química é algo físico feito de matéria. Arizona, 2001

36. Os electrões sabem de que átomos provêm. Arizona, 2001

37. Os átomos sabem quem lhes deve um electrão Arizona, 2001

38. Os pares electrónicos são igualmente partilhados nas Arizona, 2001




ligações covalentes Arizona, 2001

39. As forças nas ligações covalentes e as forças

intermoleculares são similares Arizona, 2001

40. Não existe espaço entre as moléculas nos objectos sólidos. Arizona, 2001

41. A força que atrai os electrões da primeira camada seria muito

maior se as outras camadas fossem removidas Arizona, 2001

42. Os gases não são feitos de matéria nem possuem massa. Pardue

University, SD

43. As partículas que constituem os sólidos não possuem

movimento. Pardue

University, SD

44. As moléculas de água contêm diferente número de átomos. Arizona, 2001

45. O tamanho e a geometria das moléculas de água são

afectados pela temperatura. Arizona, 2001

46. Não existe espaço entre as moléculas de água no gelo. Arizona, 2001

47. Os pares electrónicos são compartilhados igualmente em

todas as ligações covalentes Arizona, 2001

48. Os átomos formam ligações para satisfazer a regra do octeto. Arizona, 2001

49. As ligações por forças de Van der Walls na realidade não são

ligações químicas, mas sim apenas forças. Arizona, 2001

50. A lei de Coulomb não se aplica no interior do átomo. Aplica-

se na física, mas não na química. Arizona, 2001

Tabela 1-8 – Algumas concepções alternativas.

Os professores têm como objectivo desenvolver estratégias significativas que

provoquem a mudança conceptual e, consequentemente, a aprendizagem. Segundo

Santos (1991), o professor pode adoptar diferentes métodos para identificar as

concepções alternativas: entrevistar alunos, assistir a discussões entre pares, ou até

projectar estudos empíricos para testar determinadas hipóteses relativas às concepções.

Ajudar os alunos a reconstruir o seu conhecimento é uma tarefa difícil e que requer muito

tempo e dedicação. Esta reconstrução pode ser, no entanto, extremamente motivadora e

aliciante para o professor. As próprias concepções alternativas que os alunos trazem

para a sala de aula podem ser desafiadoras e motivo de exploração.



1.2.4 Uso de modelos moleculares no ensino da química

Figura 1-41 – Modelos moleculares comerciais.

Alguns investigadores têm sugerido diferentes abordagens dos conceitos no

ensino da química, como adaptação de estratégias de ensino baseadas na integração de

actividades de laboratório nas aulas (Johnstone e Letton, 1990), uso de modelos

concretos (Copolo e Hounshell, 1995) e uso de tecnologias como ferramentas de

aprendizagem (Barnea e Dori, 1999); (Kozma, Russel,Jones, Marx e Davis, 1996). O uso

de modelos concretos juntamente com tecnologias como ferramentas de aprendizagem

parece promissor (Wu, Krajcik e Soloway, 2001).

Vários estudos têm indicado bons resultados de aprendizagem aquando da

utilização de modelos moleculares concretos como forma de visualização do modelo de

partículas e das transformações químicas associadas (Copolo e Hounshell, 1995; Gabel

e Sherwood, 1980). Este tipo de visualização é apontado como um dos mais utilizados na

actualidade, pois simplifica, ilustra e permite a exploração da estrutura e do processo

químico associado. No entanto esses modelos são rígidos e geralmente em quantidade

limitada, o que restringe o seu uso à representação de moléculas pequenas (Barnea e

Dori, 1999).

Figura 1-42 – Tabela periódica com convenção de cores para os átomos dos diferentes elementos [HARRISON, 2005-2007].



O uso de modelos, inicialmente, foi muito controvertido, mas ao longo da história é

inegável que esse procedimento contribuiu para o avanço da química como ciência, e

como importante ferramenta de ensino para esclarecer ideias ligadas ao espaço

tridimensional. Deve ficar claro, no entanto, que são meros modelos, ou seja,

representações de uma suposta realidade que, a qualquer momento, podem ser

modificados.

De acordo com Sutton (1970) e Petersen (1970), a construção de modelos

moleculares pode ser feita de várias formas e usando os mais variados materiais. A

Tabela 1-9 mostra comparativamente as vantagens e desvantagens de modelos

comerciais e de modelos alternativos que estão propostos na literatura (Lima e Neto,

1999).

Tipo Vantagens Desvantagens Referências

Comerciais Bons acabamentos,

ângulos correctos

Importados, caros,

limitado número de

peças, são específicos,

fácil desgaste,

configurações

espaciais restritas

-------

Bolas de isopor com

palitos

Acessível e versátil

com ampla e pronta

aplicação

Ocupa muito espaço e

é de fácil desgaste Schweikert (1975)

Palhinhas de bebidas Fácil aquisição, cores

variadas

Montagem definitiva,

frágil e muito leve Mak e al (1977)

Balões Acessível, cores

variadas

Definitivo, frágil e muito

leve Niac (1978)

Arame Fácil construção Difícil manuseio da

estrutura, uso restrito Mano (1979)

Bolas de isopor com

palhinhas, alfinetes e

arames

Versátil, ampla

aplicação em química,

acessível

Montagens definitivas,

difícil posicionamento

dos ângulos

Toma e al (1982)

Tabela 1-9 – Vantagens/desvantagens de modelos comerciais e alternativos propostos na literatura [Lima e Neto, 1999].

Os professores de química poderão construir de um modo prático e barato, os

seus modelos moleculares e incentivar os alunos a construírem também os seus próprios

conjuntos, objectivando desenvolver neles habilidade manual e criatividade, pois além de

auxiliar a aprendizagem por meio de ilustrações moleculares, é útil para mostrar a

química como uma ciência natural e não como uma abstracção (Lima e Neto, 1999).



Figura 1-43 – Modelos moleculares construídos em plasticina, com diferentes tipos de ligação (simples, dupla e tripla).

Ao construir os seus próprios modelos moleculares, os docentes terão ainda a

vantagem de poderem fazer as adaptações que acharem necessárias para esclarecer

alguns pormenores da química, como por exemplo a diferença entre ligação de

hidrogénio ou ponte de hidrogénio (Figura 1-44).

Figura 1-44 – Ilustração da adaptação feita para mostrar a diferença entre ponte de hidrogénio e ligação de hidrogénio, [Lima e Neto, 1999].

Os professores poderão também adaptar os seus modelos de forma a poder

explicar melhor, por exemplo, a diferença entre a geometria adoptada pela molécula de

água, de amoníaco e de dióxido de carbono através da colocação dos pares electrónicos

não ligantes ligados ao átomo central (Figura 1-45). Este tipo de modelos foi por nós

desenvolvido e encontra-se disponível no site: http://www.mocho.pt/search/local.php?info=local/ciencia3d/quimica/bibmolec/plasticina.info.

Os alunos envolvidos neste estudo construíram também os seus próprios modelos

recorrendo aos mais variados materiais. Apresenta-se na Figura 1-46 a estrutura do

futeboleno realizada por duas alunas da escola E.B. 2, 3 de Viatodos. Esta e outras



estruturas encontram-se disponíveis no recurso multimédia: “Moleculito”, por nós criado e

desenvolvido em virtude desta dissertação de mestrado.

Figura 1-45 – Diferentes geometrias adoptadas pelas moléculas (linear, piramidal e angular), devido à existência ou não de pares electrónicos não ligantes ligados ao átomo central.

O uso de modelos moleculares é simples e ajuda os alunos a desenvolver a

percepção do arranjo espacial das ligações químicas existentes entre os núcleos

atómicos que compõem uma molécula.

Os professores de química, ao construírem o seu conjunto de modelos

moleculares poderão adaptá-lo da forma como melhor lhes convier para melhorar a

aprendizagem e o sucesso dos seus alunos, pois estes apresentam inúmeras vantagens

relativamente aos modelos comerciais, nomeadamente o seu baixo custo e um número

suficiente de peças.

Figura 1-46 – Buckminsterfullereno (também conhecido por futeboleno) construído com palitos e bugalhos, pelas alunas Natália e Silvana do 9ºF da Escola E.B. 2, 3 de Viatodos.



1.2.4.1 Modelos moleculares para invisuais

Figura 1-47 – Leitura de um texto em Braille por um invisual [NLB, 2006].

Desde sempre que a imagem é uma ferramenta da educação contribuindo para

uma aprendizagem mais eficaz. Com o recurso a imagens consegue-se mostrar aquilo de

que se fala. Num mundo onde a imagem reina mas onde o ensino permanece, na sua

globalidade, retórico, saber utilizar a imagem para fins educativos é uma boa forma de

captar a atenção dos alunos e melhorar a aprendizagem (Paiva et al, 2002).

Os cidadãos portadores de deficiência visual têm que ter acesso ao conhecimento

instituído para poder crescer em grau de escolaridade. Para que isso seja possível,

muitas decisões e atitudes deverão ser implementadas e revistas, entre as quais os

procedimentos de ensino que, além de recursos humanos, requerem o uso de materiais

didácticos adequados (Lourenço e Marzorati, 2003).

A perspectiva da inclusão exige o repensar das condições da prática docente e

das suas dimensões, bem como das suas repercussões na organização curricular e na

avaliação (Ribeiro e Baumel 2003).

Segundo Vasconcellos (1993), o canal visual é o mais importante para o homem,

tem um carácter abrangente e sintético e é, sem dúvida, o mais eficaz na transmissão

das ideias. Os demais sentidos: táctil, auditivo, olfactivo, e gustativo, são complementares.

A percepção do espaço e as relações espaciais são parte integrante da vida do homem e

dependem basicamente do sentido visual. O olho consiste no único canal de

comunicação da informação visual. A imagem espacial não pode ser transcrita e

comunicada pela linguagem convencional e por essa razão necessita uma linguagem

gráfica própria passível de ser percebida pelo tacto. Colocar o aprender em primeiro

plano é ter ferramentas de ensino adequadas como, por exemplo, o uso de modelos no

ensino da química, que permitam o emprego e desenvolvimento de habilidades

adequadas tais como: identificar, comparar, relacionar, interpretar e outras, importantes



para que o aluno consiga atingir as competências pretendidas. É evidente que um aluno

cresce em actividade e dinamismo quando é submetido a uma variedade de situações

que consiga superar e, a partir delas, estabelecer novas relações (Lourenço e Marzorati,

2003). Quando são discutidas ideias relacionadas com o espaço tridimensional, é

perfeitamente justificável o uso de modelos espaciais com textura para o ensino da

química. No entanto, as nossas escolas não estão equipadas de forma a ajudar alunos

com diferentes dificuldades sensoriais!

Figura 1-48 – Modelos Moleculares para invisuais.

Em 2.2 é descrito o protótipo criado e desenvolvido e também dado a conhecer ao

leitor a secção do recurso multimédia onde é possível encontrar mais modelos

moleculares para invisuais, para além dos referidos nas Figura 1-48 e Figura 1-49.

Os modelos espaciais texturizados poderão ser imprescindíveis para o ensino de

conceitos ligados a ideias do espaço tridimensional. É fundamental o desenvolvimento de

novos materiais e metodologias, para o ensino de vários tópicos de química, para

portadores de deficiência visual. Infelizmente, e para prejuízo dos nossos alunos, ainda

se constata uma grande carência de estudos nessa área.

Figura 1-49 – Estrutura para invisuais, do cloreto de sódio, elaborada pelas alunas Juliana e Joana do 9º F da Escola E.B. 2, 3 de Viatodos.



1.3 Metodologia da Investigação

1.3.1 A investigação-acção

“A Investigação-Acção é um processo continuo de acção e reflexão sistemática e de

desenvolvimento de conhecimentos, habilidades e atitudes em que todos participam, investigando

as suas próprias práticas sociais para conhecê-las e melhorá-las.”

(Chagas, 2004)

A maioria dos autores vê em Kurt Lewin o criador da metodologia de investigação-

acção, já que os princípios orientadores que a caracterizam estariam já presentes no

artigo que o autor publica em 1946 no Journal Of Social Issues e intitulado Action-

Reserch and Minority Problems: o carácter participativo, o impulso democrático, e a

contribuição para a mudança social.

Kurt Lewin define o trabalho de investigação-acção como uma forma de

questionamento auto-reflexivo, levada a cabo pelos próprios participantes em

determinadas ocasiões, com a finalidade de melhorar a racionalidade e a justiça de

situações da própria prática social e educativa.

Figura 1-50 – Kurt Lewin [EN, 2007].

A investigação é uma atitude – uma perspectiva que as pessoas tomam face a

objectos ou actividades. Académicos e investigadores profissionais investigam aspectos

pelos quais nutrem interesse, formulam o objectivo do seu estudo, em forma de hipóteses

ou de questões a investigar. Na investigação-acção o investigador envolve-se

activamente na causa da investigação, recolhe informações sistemáticas com o objectivo

de promover mudanças sociais. Segundo Bogdan e Biklen (1994), toda a investigação-



acção tem o objectivo de precipitar a mudança relativa a um qualquer assunto particular,

sendo os próprios investigadores agentes de mudança.

O método de investigação-acção utilizado em investigação educacional é

considerado um método essencialmente qualitativo, no qual os investigadores tentam

conhecer os sujeitos como pessoas, trabalhando com grupos reais dentro de um contexto

habitual. Neste método o investigador interessa-se mais pelo processo de investigação

do que pelos resultados obtidos. Na investigação qualitativa a preocupação central não é

a de saber se os resultados são susceptíveis de generalização, mas sim a de que outros

contextos e sujeitos a eles podem ser generalizados. “A principal finalidade da

investigação-acção é a resolução de um dado problema para o qual não há soluções

baseadas na teoria previamente estabelecida” (Carmo e Ferreira, 1998).

Entende-se por investigação-acção um dispositivo onde os processos de

investigação e acção se produzem mutuamente, pelo que a investigação acompanha a

acção. Isto significa que à investigação estará sempre associada uma acção mais ou

menos imediata, sendo o plano de investigação levado a efeito, um plano flexível.

Nos últimos anos têm surgido amiúde na literatura referências a “novas” modalidades de

investigação-acção. Tal é o caso da Investigação Participativa (Goméz et al, 1996;

Simões e Vieira, 1997; Pérez Serrano, 1998), da Investigação Colaborativa, Investigação

Critica, Investigação Activa e ainda Projectos de Inovação (Cortesão, 1991; Ponte, 1999).

Pensa-se, contudo, que muito embora tratando-se de diferentes designações, a filosofia

de base e o objectivo central é o mesmo da investigação-acção clássica, ou seja, analisar

criticamente a realidade com o fim de a melhorar (Silva, 1990).

1.3.2 O Papel do investigador na Investigação-Acção

Na investigação-acção, o investigador envolve-se activamente na causa de

investigação e sem se esquecer das condicionantes que usualmente lhe são impostas:

ser neutro, objectivo, exterior e rigoroso. Há uma integração do conhecimento científico e

prático e o investigador não se posiciona exteriormente à investigação. A sua

investigação é incorporada e analisada como fenómeno pertencente ao campo de estudo.

Na investigação-acção, as problemáticas e as decisões relativas ao desenvolvimento da

investigação são fortemente partilhadas pelo investigador e os participantes no decorrer

dos trabalhos de intervenção (Ponte, 1994).

Na investigação-acção em educação, o professor, para além de assumir o papel

de investigador, assume também o de interveniente, na medida em que criou,

artificialmente, uma variável independente, que manipulará, de modo a obter o efeito

desejado. Os intervenientes, através de uma determinada estratégia de aprendizagem



(variável independente criada) procuram alterar o sucesso educativo dos alunos (variável

dependente).

O grande problema que pode surgir neste paradigma de investigação é a falta de

distanciamento que poderá existir em relação aos acontecimentos, distanciamento esse

necessário para colocar problemas, olhando para as coisas como se nunca as

tivéssemos visto. Pensamos que este problema pode ser superado com a análise

aprofundada das situações e da reflexão sobre elas.

1.3.3 Caracterização geral da metodologia de Investigação-Acção

De acordo com alguns autores (Simões, 1990 e Cortesão, 1998, por exemplo) as

características individualizadoras da investigação-acção podem sintetizar-se em apenas

cinco palavras: Situacional, Interventiva, Participativa, Cíclica e Auto-avaliativa.

Situacional, porque visa o diagnóstico e a solução de um problema encontrado

num contexto social específico;

Interventiva, porque não se limita a descrever um problema social (como em

muitos estudos qualitativos), mas a intervir: a acção tem de estar ligada à

mudança, é sempre uma acção deliberada;

Participativa, no sentido em que todos os intervenientes (e não só o investigador)

são co-executores na pesquisa, ou seja, é levada a cabo por um “investigador

colectivo” (Cortesão, 1998);

Cíclica, uma vez que a investigação envolve um conjunto de ciclos, nos quais as

descobertas iniciais geram possibilidades de mudança, que são então

implementadas como introdução do ciclo seguinte;

Auto-avaliativa, na medida em que as modificações vão sendo continuamente

avaliadas, com vista a produzir novos conhecimentos e a alterar a prática.

1.3.4 Fases da Investigação-Acção

Segundo vários autores (Bravo, 1992; Costa, 1991; Lessard-Hébert et al (1994), a

investigação-acção é um processo que se move numa permanente espiral em que teoria

e prática se mesclam e interligam permanentemente. A teoria e o conhecimento gerados

são de novo testados guiando as mudanças na praxis, uma vez que, para a investigação-

acção “…o resultado da investigação terá sempre um triplo objectivo: produzir

conhecimento, modificar a realidade e transformar os actores” (Simões, 1990).

Lessard-Hébert ilustra a ideia de ciclo em espiral com um esquema semelhante ao

representado na Figura 1-51 num permanente “…entrelaçar entre teoria e prática”

(Cortesão, 1998).



Figura 1-51 – Esquema metodológico de uma Investigação-Acção.

De acordo com Kemmis & McTaggart e Zubert-Skerritt, este processo cíclico pode

resumir-se a quatro passos:

1. Planeamento – organiza a acção e por definição deve antecipá-la. O

planeamento geral deve ser flexível para adaptar-se aos imprevistos.

2. Acção – consiste na colocação em prática da planificação feita e na

observação dos seus efeitos no contexto em que tem lugar; deve ser flexível e

estar aberta a mudanças.

3. Observação – tem a função de documentar os feitos da acção, proporcionando

uma base documental para a posterior reflexão. Uma observação cuidadosa é

necessária porque a acção se vê sempre recortada por limitações da realidade

e nem sempre se conhecerá antecipadamente a existência dessas limitações.

4. Reflexão – crítica e autocrítica sobre os resultados dos pontos anteriores e

tomadas de decisões para o próximo ciclo de investigação-acção, ou seja,

revisão do plano, seguido de acção, observação e reflexão.

Exploração e análise

da experiência

Enunciado do

problema investigação

Planificação do

projecto

Realização do

projecto

Apresentação e

análise resultados

Interpretação e

tomada de decisão



22 Construção e descrição do protótipo

“Penso 99 vezes e nada descubro, deixo de pensar, mergulho no silêncio…

E eis que a verdade se revela!”

Albert Einstein

2.1 Primeiras ideias

O recurso multimédia que se pretendeu testar com os alunos no âmbito desta tese

começou a ser idealizado no início do ano de 2006, tendo sido baseado na série

televisiva: “Era uma vez a vida”, onde o funcionamento do corpo humano era explicado

através dos minúsculos constituintes do nosso corpo “animados”, tais como: glóbulos

vermelhos, glóbulos brancos, entre outros.

Figura 2-1 – Série televisiva “Era uma vez a vida” [COUCOUCIRCUS, 2001].

Se perguntássemos nessa altura a uma criança qual a função dos glóbulos

brancos no nosso corpo, ela certamente saberia responder, mesmo nunca tendo falado

disso na escola. Na verdade esta série televisiva marcou jovens e crianças que ainda

hoje passados mais de vinte anos se recordam das maravilhas do corpo humano, que

aprenderam através dessa caixinha mágica que era naquela época a televisão. É fácil

também imaginarmos um mundo onde átomos e moléculas ganham vida, e onde se

conseguem explicar todos os acontecimentos que ocorrem, a uma escala invisível para

nós. Infelizmente, devido a várias limitações a vários níveis, não nos é permitido sonhar

tão alto, pelo menos no âmbito desta tese. Esperemos que fique a ideia, e que, um dia,

alguém com grande potencial informático a consiga realizar…



O Moleculito foi criado, acima de tudo, com o objectivo de aproximar as crianças e

os jovens desse nanomundo incrível que existe, mas que para muitos é de difícil

compreensão. Para a construção do recurso multimédia teve-se por base os conteúdos

programáticos do 8º e 9º ano sobre os átomos e sobre as moléculas. No 8º ano a

unidade onde se inserem estes conceitos é designada de “Reacções químicas”.

Discutem-se vários temas tais como: de que são feitas as coisas, estados físicos da

matéria, substâncias simples e compostas, modelos moleculares. Ao nível do 9º ano,

estes conceitos químicos inserem-se nas unidades “Estrutura atómica e molecular” e

“Ligação química e propriedades das substâncias”. Nestas unidades são desenvolvidos

diferentes temas tais como: a evolução dos modelos atómicos, as dimensões e a

constituição dos átomos, tipos de ligações covalentes, ligações polares e apolares,

polaridade das moléculas, geometria molecular e outros variadíssimos assuntos. Na

construção do Moleculito tentamos englobar todos estes temas, uma vez que o nosso

objectivo é cativar principalmente os alunos do ensino básico. Idealizado todo o recurso

multimédia, chegou o momento de ordenar as ideias e organiza-las no papel.

Imaginamos aquele que viria a ser o menu principal do recurso multimédia. As

personagens deveriam ser cativantes, engraçadas, e ao mesmo tempo importantes, no

nosso mundo. Os átomos escolhidos foram os seguintes: o hidrogénio, o azoto, o

carbono, o oxigénio, o hélio e o cloro. Na Figura 2-2 está representado o primeiro esboço,

a primeira ideia do que seria o menu principal do Moleculito.

Figura 2-2 – Esboço do menu principal do recurso multimédia.



Este seria o ponto de partida para uma diversidade de recursos, sendo um deles uma

paisagem animada, que nos conduzia até ao mundo dos átomos e das moléculas com

um simples “clique” no rato. Tentamos incluir nessa paisagem determinados elementos,

tais como, o sol, as nuvens, candeeiros, crianças com balões, árvores, reclames

luminosos, pessoas com máquinas fotográficas, entre muitos outros. A Figura 2-3,

conduz-nos a uma primeira ideia daquilo que seria a paisagem animada e as respectivas

ligações.

Figura 2-3 – Anteprojecto da animação do recurso multimédia.

O ideal seria conseguir dar a ideia de “zoom” até ao minúsculo mundo dos

corpúsculos constituintes da matéria, cada vez que clicassemos nos vários componentes

da paisagem. Mas infelizmente, devido às limitações de tempo e de conhecimentos em

programação, não foi possível ultrapassarmos esta “pequena” dificuldade. Com o passar

do tempo, surgiram novas ideias, e novos obstáculos. O tempo destinado para a

concretização de tantas ideias luminosas era praticamente impossível de cumprir.



2.2 Protótipo final

“O que não consigo criar, não consigo compreender!”

Richard Feynman (1918-1988)

O recurso multimédia “Moleculito” encontra-se on-line, estando disponível na

página http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/cristiana/moleculito. Idealizamos para este

recurso um aspecto gráfico que fosse ao mesmo tempo atraente e apelativo para alunos

do ensino básico e para o público em geral. Na página inicial do site aparece um modelo

atómico animado do átomo de hidrogénio. Esse modelo apresenta um pequeno

movimento com a boca, dando a ideia de fala, ao mesmo tempo que se ouve uma voz

que apresenta o recurso multimédia. A página inicial foi construída em tons de azul e

apresenta ainda o nome do recurso digital na parte superior. É ainda enriquecida com

algumas esferas coloridas com um movimento desordenado semelhante ao movimento

dos pequenos corpúsculos que constituem a matéria. Possui dois botões, contendo um

deles o nome dos autores do recurso e o outro dando acesso ao menu principal.

Figura 2-4 – Página inicial do Moleculito.

No menu principal são apresentados seis modelos atómicos animados

representando os átomos de Oxigénio (modelo atómico vermelho), Hélio (modelo atómico

azul claro), Azoto (modelo atómico azul escuro), Cloro (modelo atómico verde),

Hidrogénio (modelo atómico branco) e Carbono (modelo atómico preto). Estes modelos

foram construídos obedecendo às cores que se convencionou utilizar mundialmente para



representar os átomos dos diferentes elementos, tendo também sempre presente os seus

respectivos tamanhos relativos.

Figura 2-5 – Menu principal do Moleculito.

A partir do menu principal, clicando nos modelos moleculares animados,

conseguimos aceder aos vários recursos do Moleculito. Escolhendo o modelo atómico

animado do oxigénio, é possível visualizar a animação do recurso.

Figura 2-6 – Página inicial da animação do Moleculito.



Esta animação consta de uma paisagem simples que nos permite perceber a

constituição do mundo material em termos de átomos e moléculas. Por exemplo na

Figura 2-7 é possível visualizar os corpúsculos (em movimento) constituintes do gás que

se encontra dentro dos balões.

Figura 2-7 – Átomos de hélio.

Através do modelo atómico do átomo de cloro é possível aceder ao Moleculivro

(Figura 2-8), um livro interactivo que contém inúmeros textos e imagens fabulosas sobre

vários temas relacionados, tais como, o microscópio electrónico de efeito de túnel, a

evolução dos modelos atómicos, as dimensões dos átomos e a sua constituição, os três

estados da matéria e muito mais. Para mover as páginas do livro basta clicar no canto

inferior de cada página, nos botões que se encontram da parte inferior do livro ou então

desfolhar normalmente as páginas com a ajuda do rato como se fosse um livro real.



Figura 2-8 – Moleculivro.

A partir do modelo atómico do átomo de hélio, é possível aceder a 12 vídeos

diferentes sobre construções de moléculas simples e estruturas atómicas (Figura 2-9).

Utilizando modelos atómicos comerciais foram realizados os vídeos com as montagens

das moléculas de hidrogénio, oxigénio, azoto, dióxido de carbono, amoníaco e as

estruturas do cloreto de sódio, grafite e diamante. Utilizando plasticina foram construídos

os modelos das moléculas de cloreto de hidrogénio, água, monóxido de carbono e

dióxido de enxofre. Na realização dos 12 vídeos participaram quatro alunas da Escola

E.B. 2,3 de Viatodos, do 9ºano de escolaridade. As alunas foram devidamente elucidadas

acerca da finalidade desses mesmos vídeos, tendo sido preenchido por parte dos

encarregados de educação uma autorização para a publicação dos vídeos na Internet no

site do Moleculito. Essa autorização encontra-se no anexo 10.

Na Figura 2-10 é possível visualizarmos o vídeo da construção da molécula de

água utilizando plasticina de diferentes cores e palhinhas para as ligações. Contém ainda

uma legenda com os vários tipos de ligações covalentes associados à cor das palhinhas.

Cada vídeo contém também um pequeno texto sobre cada uma das diferentes moléculas

ou estruturas atómicas.



Figura 2-9 – Vídeos do Moleculito.

Figura 2-10 – Vídeo da construção da molécula de água com plasticina e palhinhas.



Voltando novamente ao menu principal e clicando na molécula de azoto, podemos

visualizar a galeria de imagens do Moleculito. Nesta galeria é-nos possível aceder a

diferentes conjuntos de imagens, nomeadamente, modelos de vareta e bola, espaciais,

estereoscópicos, de plasticina (com e sem os pares de electrões não ligantes

representados), com balões, comerciais e ainda alguns efectuados com diferentes

materiais, sendo uma parte deles realizados por alunos do 9ºano da escola E.B. 2, 3 de

Viatodos. Para além dos modelos referidos anteriormente, é ainda dedicada uma

pequena secção a alunos invisuais, dando algumas ideias para construção de modelos

texturizados (ver Figura 1-48 e Figura 1-49), de forma a facilitar o ensino/aprendizagem

de professores/alunos.

Figura 2-11 – Galeria de imagens do Moleculito.

Voltando ao menu principal e clicando na molécula de carbono, é-nos possível

encontrar alguns links, relacionados com os átomos e as moléculas. Esta secção é ainda

enriquecida com uma breve descrição dos sites na parte inferior da página. Para aceder

aos vários links basta apenas clicar em cada uma das pequenas quadriculas, que têm

como imagem a primeira página de cada site.



Figura 2-12 – Página de links do Moleculito.

A última secção, e talvez uma das favoritas do nosso público-alvo, é a secção dos

jogos e passatempos. Nesta página encontramos quatro passatempos diferentes e dois

jogos. Em relação aos passatempos, denominamo-lo de Molecunas, Quem é quem?,

Molecuizzes e Crucigramas.

Figura 2-13 – Página de jogos e passatempos.



Optamos por distinguir os vários passatempos através de um fundo diferente, tal

como se pode ver na Figura 2-14.

O objectivo do passatempo “Molecunas” é tentar completar um texto descobrindo

as palavras que faltam nos espaços em branco, podendo ainda recorrer a algumas

ajudas.

No passatempo “Quem é quem?”, o objectivo é escolher de entre várias opções

qual está relacionada com determinada imagem ou símbolo.

Relativamente aos “Crucigramas” a finalidade é encontrar as palavras escondidas,

com a ajuda de uma pista, relacionando as quadrículas com o número de letras de cada

palavra.

Nas “Molecuizzes”, é colocada uma questão relacionada com os vários temas

tratados no Moleculito, tendo de escolher a resposta certa de entre várias opções.

Figura 2-14 – Passatempos do Moleculito.

Relativamente aos jogos, e apesar de serem apenas dois, constituem sem dúvida

uma das maiores atracções do nosso site, uma vez que os alunos conseguem divertir-se

aprendendo ao mesmo tempo. O jogo de pares contém imagens coloridas de moléculas

com a respectiva fórmula química. Neste jogo, o jogador tem como principal objectivo

encontrar duas moléculas iguais, agrupando-as aos pares. A brincar o aluno acaba por

relacionar o número de átomos constituintes da molécula com os índices utilizados nas



fórmulas moleculares, o que constitui uma das grandes dificuldades dos alunos do ensino

básico.

Figura 2-15 – Jogo da descoberta dos pares e sudokulito.

O Sudokulito4 é um jogo baseado no famoso Sudoku que tem como objectivo a

colocação lógica de números. No Sudoku habitual são colocados números de um a nove

em cada uma das células vazias numa grelha de 9×9, constituída por 3×3 sub grelhas

chamadas regiões. Este “puzzle” contém algumas pistas iniciais e cada coluna, linha e

região só pode ter um número de cada um dos 1 a 9. Os numerais nos jogos Sudoku são

usados por comodidade, sendo as relações aritméticas entre numerais absolutamente

irrelevantes. Qualquer combinação de símbolos distintos como letras, formas ou cores

podem ser usados no jogo sem alterar as regras. O jogo em causa é constituído por três

combinações de símbolos diferentes: gifs de átomos, modelos moleculares e fórmulas

químicas. De acordo com a dificuldade do jogo, o jogador, poderá ainda optar por três

níveis: fácil, intermédio e difícil. Existe ainda a possibilidade de escolher o estilo como se

distribuem os símbolos pelo “puzzle” seleccionando entre as opções: aleatório ou

geométrico.

Assim, o Sudokulito é um jogo fabuloso com grande potencial para cativar jovens,

crianças e também muitos adultos. Requer apenas raciocínio lógico e algum tempo

disponível.

4 Baseado em (Corradi, 2006) com autorização expressa do autor



33 Estudo de Campo

“Nada na vida deve ser receado. Tem apenas de ser compreendido!”

Marie Curie (1867-1934)

3.1 Metodologia utilizada

O estudo efectuado pretendeu dar resposta à seguinte hipótese de investigação: “O

recurso digital “Moleculito” será uma mais valia na aprendizagem dos átomos e das

moléculas?”

O recurso multimédia construído e apresentado anteriormente (capitulo 2) é o

protótipo final (protótipo 1) testado no âmbito desta tese. No entanto, e para a

concretização final deste recurso foi elaborado um protótipo inicial (protótipo 0) sujeito a

várias críticas, comentários e sugestões de várias pessoas, nomeadamente professores

de vários graus de ensino e de diferentes áreas curriculares, incluindo docentes que se

encontravam no presente ano a leccionar a disciplina de ciências físico-químicas. Foram

ainda questionados alguns jovens de várias escolas, sendo alguns deles alunos de 9ºano

da investigadora no ano transacto e que agora se encontram no 10ºano. No entanto, há a

salientar que muitas destas ideias provêm de meras conversas informais das quais não

possuímos quaisquer registos gravados, tendo apenas um pequeno bloco com anotações.

O protótipo final foi testado por vinte e cinco alunos do 9ºano, da Escola E.B. 2,3

de Viatodos (Figura 3-1) e por seis professores da disciplina de ciência físico-químicas.

Simultaneamente foi pedida uma breve opinião acerca deste mesmo protótipo a Ilídio

Martins, um especialista em programação e criador de inúmeros programas e simulações

sobre química, existentes em vários sites na Internet.

3.2 Caracterização geral dos sujeitos da investigação

Amostra de alunos

Os alunos de 9º ano da turma F da Escola E.B. 2, 3 de Viatodos, foram sujeitos

nas primeiras aulas a um inquérito elaborado pela docente com o objectivo de proceder à

caracterização da amostra de alunos deste estudo. Este inquérito encontra-se no anexo 1.

Perante as informações obtidas, foram elaborados vários gráficos que nos permitem

conhecer melhor a amostra de alunos que estão presentes neste estudo.



Figura 3-1 – Alunos do 9ºF da Escola E.B. 2, 3 de Viatodos.

Analisando o Gráfico 3-1 podemos verificar que a maior parte dos alunos tem

idades compreendidas entre os catorze e quinze anos. No entanto, da totalidade da

amostra quatro alunos têm dezasseis anos e três têm treze anos.

Idades

16%

36%

36%

12%

13 14 15 16

Gráfico 3-1 – Idades da amostra de alunos.

É possível observarmos através do Gráfico 3-2 que uma grande parte dos alunos

provém da freguesia de Chavão e de Grimancelos. Os restantes alunos provêm das

freguesias de Viatodos, Rio Covo, Minhotães, S. Miguel, Couto, Silveiros, Nine, e

Negreiros pertencendo todas estas freguesias ao Concelho de Barcelos, distrito de Braga.



Residência

36%

20%8%4%

8%

4%4%

8%4% 4%

Chavão Grimancelos Viatodos Rio Covo Minhotães

S. Miguel Couto Silveiros Nine Negreiros

Gráfico 3-2 – Freguesias a que pertencem os alunos da amostra.

No Gráfico 3-3 e Gráfico 3-4 encontram-se descriminadas as profissões dos pais

dos alunos. Após uma breve análise podemos concluir que a maior parte dos discentes

pertence a famílias com um nível económico baixo, estando inclusive três pais e duas

mães no desemprego. No que toca às profissões dos pais destacamos apenas que as

mais frequentes estão relacionadas com a construção civil: trolha e construtor civil.

Profissão do Pai

8%12%

8%

8%

16%8%8%

4%

12%

4%8% 4%

Pedreiro Desempregado Motorista ComercianteConstrutor Civil Agricultor Mecânico CarpinteiroTrolha Segurança Função Pública Camionista

Gráfico 3-3 – Profissão do pai dos alunos da amostra.

O leque de profissões das mães é bastante limitado variando apenas entre

costureira, operária têxtil e comerciante. A maior parte optou, no entanto, por ser

doméstica.



Profissão da Mãe

34%

33%

21%

4% 8%

Doméstica Costureira Op. Textil Comerciante Desempregada

Gráfico 3-4 – Profissão da mãe dos alunos da amostra.

Em relação às habilitações dos pais destes alunos a grande maioria, mais

precisamente treze pais, concluíram apenas o 4º ano, ou seja o 1º ciclo, seguidos de oito

pais com o 2º ciclo e apenas quatro pais com o ensino básico. Relativamente às mães, a

maioria concluiu apenas o 1º ciclo. Uma percentagem menor de mães relativamente aos

pais concluiu o 9º ano, ou seja, o ensino básico. Destaca-se ainda uma das mães dos

alunos da amostra relativamente às restantes, pelo facto de ter concluído o ensino

secundário.

Habilitações do pai

52%32%

16%

4ºano 6ºano 9ºano

Gráfico 3-5 – Habilitações dos pais dos alunos da amostra.



Habilitações da mãe

46%

42%

8% 4%

4ºano 6ºano 9ºano 12ºano

Gráfico 3-6 – Habilitações das mães dos alunos da amostra.

Também o número de retenções destes alunos foi uma das características

analisadas. Apenas nove alunos do universo global de vinte e cinco, não tiveram

qualquer retenção. Seis alunos já ficaram retidos pelo menos duas vezes e os restantes

alunos tiveram no seu percurso escolar uma única retenção.

Nº de Retenções

36%

40%

24%

Nenhuma retenção 9 Uma retenção 10 Duas retenções 6

Gráfico 3-7 – Retenções dos alunos da amostra no seu percurso escolar.

No que diz respeito às profissões desejadas, e conhecendo alguns dos

respectivos alunos, poderemos concluir que possivelmente estas profissões não

passarão de meras ilusões por parte destes, uma vez que alguns tencionam terminar o

seu percurso escolar no 9º ano. Salienta-se, no entanto, o facto de existirem também

bons alunos na turma que certamente conseguirão atingir os seus objectivos.



Profissões desejadas

4%16%

12%

4%8%4%8%8%

4%4%

4%

4%

20%

Enfermeira Médica Pediátrica Jogador de futebolMédica Cirurgiã Professora primária Professora surdo-mudosEducadora de Infância Estilista Técnico de InformáticaVeterinária Electromecânico JornalistaNão sabe

Gráfico 3-8 – Profissões desejadas pelos alunos da amostra.

Os aprendentes foram ainda questionados sobre as TIC e a sua utilização em

casa e na escola. A grande maioria possui computador em casa, tendo alguns deles

computador portátil. No entanto, na turma ainda existem sete alunos que não têm

computador. Dos alunos que possuem computador (18 alunos), apenas quatro têm

Internet (Gráficos 3-9). Todos os alunos que possuem computador responderam ainda a

uma questão sobre o que faziam quando estavam no seu PC (personal computer), tendo

a maioria respondido que costumava jogar (jogos) e numa percentagem um pouco menor

realizar trabalhos de escola e ouvir música. Ainda numa menor percentagem, viam filmes

e também pesquisavam sites na Internet. Deverá ter-se em atenção, contudo, que do

total de alunos apenas quatro possuía Internet em casa.

Tem computador?

72%

28%

Sim Não

Tem Internet?

22%

78%

Sim Não

Gráficos 3-9 – Alunos da amostra que possuem computador e Internet em casa.



O que faz no PC?

21%

37%21%

6%

15%

Trabalhos (Escola) Jogos Ouvir música Ver f ilmes Internet

Gráfico 3-10 – O que os alunos da mostra mais fazem no PC.

Em relação à Internet, todos os alunos responderam sobre o que mais fazem em

casa, na escola ou noutro local, quando navegam na grande “…teia mundial” (Paiva,

2004). A grande maioria respondeu que o que mais faz é visitar as páginas dos amigos e

a sua própria página no Hi5 e também conversar com os amigos através do Messenger.

Por sua vez, os alunos também utilizam bastante a Internet para pesquisa de

determinados assuntos discutidos na escola e sobre os quais os professores pedem a

realização de trabalhos escritos. Alguns utilizam a Internet para ouvir música e em menor

percentagem para pesquisar imagens, fazer downloads, ver vídeos.

O que faz na Internet?

25%

18%

15%7%

4%

27%

4%

Mesenger (chat) Pesquisar para trabalhos Ouvir músicaVer vídeos Pesquisar de imagens Hi5Dow nloads

Gráfico 3-11 – O que os alunos da amostra mais fazem na Internet.

De uma forma geral podemos concluir, pois, que se trata de uma amostra de nível

sócio-cultural baixo, que não representa necessariamente a realidade nacional.



Do conjunto total de alunos apenas cinco foram sujeitos a entrevista. Na Tabela

3-1 encontram-se compiladas as principais características destes alunos.

Alunos Sexo Idade

A1 Feminino 15

A2 Feminino 15

A3 Masculino 14

A4 Feminino 14

A5 Masculino 16

Tabela 3-1 – Características dos alunos sujeitos a entrevista.

O principal critério para a escolha dos discentes entrevistados foi essencialmente dar

prioridade aqueles alunos que apresentaram as ideias mais originais e criativas aquando

da exploração do recurso multimédia. Depois de explorado o recurso com a ajuda de um

roteiro de exploração, do qual falaremos mais à frente e que se encontra em anexo 2, foi

entregue uma folha de papel a cada aluno, com a finalidade destes sugerirem formas de

melhorar o Moleculito, destacando também os seus pontos fortes e fracos. Em virtude

das respostas obtidas optou-se por seleccionar cinco alunos que seriam posteriormente

sujeitos a entrevista, sendo dois do sexo masculino e três do sexo feminino.

Amostra de professores

A amostra de professores é constituída por seis docentes da disciplina de ciências

físico-químicas, sendo quatro do sexo feminino e dois do sexo masculino, com idades

compreendidas entre os vinte e sete e os quarenta anos de idade. Todos os professores

estavam empregados na data da realização da entrevista, à excepção de um (P5).

Professores Sexo Idade

P1 Feminino 27

P2 Feminino 30

P3 Feminino 35

P4 Feminino 35

P5 Masculino 28

P6 Masculino 40

Tabela 3-2 – Características dos professores sujeitos a entrevista.



3.3 Técnicas de Investigação e materiais utilizados

3.3.1 Inquérito para caracterização da amostra de alunos

Para proceder à caracterização dos sujeitos (alunos) da investigação, estes

preencheram um inquérito (anexo 1), constituído por várias partes: dados pessoais,

dados familiares, profissões desejadas, algumas questões relacionadas com o material

informático que os alunos possuem e sobre a sua atitude perante as novas tecnologias.

3.3.2 Roteiro de exploração

Figura 3-2 – Roteiro de exploração do Moleculito.

Existe uma grande necessidade de guiar minimamente os alunos na exploração

dos recursos digitais. Estamos perante uma geração a que muita gente dá o nome de

“Geração ZAP”. Esta expressão relaciona-se com o “zapping” frequente no visionamento

televisivo (Veen, 2001). Este dinamismo, por vezes, incontrolável dos nossos alunos e

que nós tão bem conhecemos através dos inúmeros sms que estes trocam entre eles,

leva, tal como vimos em (1.1.5), a que estes, perante a exploração de softwares

educativos não parem para pensar e reflectir sobre os conceitos neles desenvolvidos. De

facto, os alunos tendem a clicar aqui e ali, “…muitas vezes sem o rumo necessário e sem

apelos à reflexão, que permitem a construção do conhecimento e cimentam a

aprendizagem” (Paiva, 2005).

O roteiro de exploração construído para ajudar os alunos na exploração do

Moleculito, é um documento constituído por cinco páginas e entregue aos alunos em

papel. A organização deste documento é fruto de uma pesquisa rigorosa sobre os

roteiros de exploração. O roteiro foi estruturado tendo em conta a presença de vários

itens importantes, nomeadamente o nome do recurso multimédia, o endereço do site



onde se encontra esse mesmo recurso, os objectivos a desenvolver, alguns print-screens

de várias páginas do recurso digital e algumas questões de pesquisa. Essas questões

encontram-se identificadas, no roteiro, antecedidas do símbolo: Questões de pesquisa

O roteiro contém na totalidade vinte e oito questões de pesquisa, às quais os alunos

devem responder no mesmo documento. No final é proposta uma actividade lúdica, onde

estes se poderão divertir através de vários jogos e passatempos.

3.3.3 Entrevistas

Todos os professores e apenas cinco da totalidade de alunos do 9ºano foram

sujeitos a uma entrevista sobre o recurso multimédia criado. Os intervenientes foram

totalmente esclarecidos acerca dos objectivos do estudo efectuado, tendo sido avisados

atempadamente, do dia, da hora e do local de realização da entrevista.

Os guiões das entrevistas (anexos 3 e 4) foram elaborados de forma a propiciar um maior

à vontade aos intervenientes, escolhendo questões que levassem o entrevistado logo ao

tema de conversa. Para que o centro das atenções não fosse o registo das respostas,

mas sim o conteúdo da conversação, foi utilizado um gravador em todas as entrevistas

efectuadas. A entrevista é uma metodologia de pesquisa poderosa para recolha de

informação. Podemos considerar as entrevistas realizadas durante este trabalho como

semi-estruturadas, uma vez que as perguntas são previamente formuladas mas com

liberdade suficiente para alterar a sua ordem, de acordo com o entusiasmo do

entrevistado e das suas respostas. Não existe uma sequência rígida, dado que o

entrevistador vai seguindo as respostas que obtém, podendo surgir aspectos não

considerados à partida, podendo também clarificar o sentido das respostas dadas, ou

colocar questões que não estavam no plano prévio (Ribeiro, 2005).

3.3.4 Guiões de observação

3.3.4.1 Ambiente da aula de aplicação do Recurso digital

Os alunos foram informados, no início do ano lectivo, que iriam ser alvo de uma

investigação relacionada com um recurso multimédia que estava a ser desenvolvido, e

que no decorrer do ano teriam uma aula onde iriam explorar esse mesmo recurso.

Chegado o dia de exploração do Moleculito, sob orientação prévia, os discentes dirigiram-

se para a sala de informática onde habitualmente têm aulas de TIC. Ao entrarem na sala,

não conseguiram esconder uma certa agitação, entusiasmo e curiosidade em saber o

que se iria passar. Entregou-se o respectivo roteiro de exploração ao mesmo tempo que

se procedeu à explicação dos aspectos mais importantes da aula. Enquanto os alunos

observavam os roteiros, recolheram-se alguns dados sobre o ambiente vivido na sala, de



acordo com o guião de observação (Anexo 8), sempre de forma cuidadosa para não

intimidar os alunos. No final da aula, foram ainda feitas algumas anotações no mesmo

guião de forma a não se perderem dados importantes:

Os alunos mostraram alguma dificuldade inicial, uma vez que tinham de

escrever o endereço do site onde se encontra o recurso digital. Alguns

chegaram mesmo a protestar pelo facto do endereço ser demasiado extenso e

complicado.

Quando finalmente os alunos conseguiram entrar no site, mostraram-se

surpreendidos, aquando da visualização da primeira página do recurso. Alguns

expressaram frases exclamativas, tais como: “Que giro!”…”Que engraçado!”…

À medida que os alunos correram a aplicação, solicitaram várias vezes ajuda,

no entanto, e apesar de se esclarecerem todas as dúvidas, tentou-se intervir o

menos possível. Muitas das dúvidas que surgiram estavam relacionadas com

os textos que os alunos tinham de ler, para responder às questões.

Verificaram-se dificuldades na leitura dos textos, por parte de alguns alunos.

Uma aluna chegou mesmo a referir que a informação deveria estar por tópicos,

de forma a facilitar a leitura.

Enquanto os alunos resolviam as questões do roteiro de exploração, anotavam

também as respostas a essas perguntas no próprio roteiro, nos espaços

destinados para o efeito.

Notou-se alguma competição entre vários grupos, esforçando-se por

responder ao máximo de perguntas, no menor tempo possível, não partilhando

as respostas às questões, e chegando mesmo a esconde-las.

Os alunos demonstraram uma enorme facilidade na exploração do site, não

tendo qualquer dúvida em pesquisar o recurso digital.

Um aluno chegou mesmo a dizer: “Stôra, os nossos testes deviam ser

assim…”

Os jogos e os passatempos foram o melhor momento da aula para a maior

parte dos alunos, dando preferência ao jogo de pares e ao sudokulito, ao invés

dos passatempos. No entanto, quatro alunos preferiram testar os seus

conhecimentos através do passatempo molecuizzes, demonstrando uma

grande satisfação sempre que acertavam as questões propostas.

Os alunos ficaram completamente alheios à passagem do tempo. A campainha

tocou e estes continuaram imóveis divertindo-se com o recurso multimédia.

No final da aula todos saíram com um ar bastante satisfeito, pedindo a

repetição de mais aulas do género.



3.3.4.2 Ambiente vivido durante as entrevistas

Neste estudo temos duas entrevistas, uma realizada aos alunos e outra realizada

aos professores, que poderão ser consideradas, tal como vimos anteriormente, como

entrevistas semi-estruturadas, orientadas a partir de um guião. Tal como refere Patton

(1987), o guião serve de garantia de que todos os tópicos relevantes serão abordados na

entrevista, permitindo que se possam explorar mais profundamente algumas questões de

acordo com o rumo do diálogo com o entrevistado. No entanto, e de acordo com Carmo e

Ferreira (1998), o guião não deve ser excessivamente abrangente para não criar uma

situação de sobre-informação. Previa-se que a entrevista fosse longa, cerca de uma hora,

pelo que foi necessário assegurar a disponibilidade de tempo das duas partes para que

fosse realizada numa única sessão. Como instrumento de registo utilizou-se a gravação

áudio tentando reduzir ao máximo a possibilidade de que os instrumentos embaraçassem

os entrevistados. Destas entrevistas foi realizada uma transcrição integral, sendo o

conteúdo transcrito sujeito a análise e colocado em anexo a esta dissertação (Anexo 6 e

Anexo 7).

Uma vez que os aspectos não discursivos também são muito importantes,

procurou-se registar logo após a sessão e atendendo ao guião de observação da

entrevista que se encontra no anexo 9, essencialmente as seguintes reacções no

comportamento dos entrevistados:

Alguns professores e alunos mostraram-se algo embaraçados no início da

entrevista.

A maior parte dos entrevistados reagiram à presença do gravador,

principalmente os alunos, tendo um deles perguntado, se era mesmo

necessário gravar a entrevista e se mais alguém ia ouvir essa mesma

entrevista.

Notou-se uma evolução no comportamento dos entrevistados à medida que a

entrevista decorreu. Inicialmente alguns encontravam-se ansiosos, tendo

ficado depois muito mais descontraídos.

Verificou-se uma reacção negativa (tristeza), por parte da aluna A2, quando

questionada sobre se esta possuía ou não computador em casa.

Constatou-se um grande entusiasmo de alguns alunos, em expor as

reformulações que fariam no Moleculito.

Os alunos mostraram uma grande maturidade, dada a sua idade, aquando da

realização da entrevista, empenhando-se o melhor possível.



3.4 Análise dos resultados

3.4.1 Análise das respostas aos roteiros de exploração

Os alunos envolvidos na investigação responderam às questões propostas no

roteiro dentro do prazo estipulado para exploração do recurso multimédia. Na Tabela 3-3

agrupou-se o número de alunos perante o tempo gasto na concretização dos roteiros.

Intervalo de tempo (min)

[45-55] [56-65] [66-75]

Nº de alunos 6 14 5

Tabela 3-3 – Tempo necessário na resolução do roteiro de exploração.

Relativamente às respostas dos alunos, optou-se por referir abaixo apenas os

resultados mais relevantes, uma vez que a análise completa se encontra em anexo a

esta monografia (Anexo 5).

Em relação à questão sobre qual o gás tóxico produzido na combustão da

gasolina e que se liberta no fumo dos veículos automóveis, vinte e quatro alunos

responderam que o gás que se liberta é o monóxido de carbono. No entanto, um aluno

referiu que o gás que se liberta na combustão é o dióxido de carbono.

Quando questionados sobre o nome do cientista que propôs o primeiro modelo

atómico, vinte e quatro alunos responderam John Dalton. No entanto, um aluno

respondeu incorrectamente Richard Feynman.

No que se refere ao número de pares ligantes e de pares não ligantes ligados ao

átomo central na molécula da água, todos os alunos foram unânimes em dizer que

existem dois pares de electrões ligantes e dois pares de electrões não ligantes.

Em relação ao nome do aparelho que permitiu pela primeira vez visualizar os

átomos, dezanove alunos responderam Microscópio de varrimento por efeito túnel/

Scanning Tunneling Microscope, cinco alunos responderam simplesmente Microscópio e

um aluno respondeu Telescópio.

Vinte e dois alunos responderam correctamente porque é que os átomos são

neutros. Os restantes alunos não responderam.

Em relação ao tipo de ligação existente na molécula de monóxido de carbono,

dezasseis alunos responderam ligação covalente tripla, quatro responderam ligação

covalente dupla, dois responderam ligação covalente simples, dois responderam ligação

linear e um aluno não respondeu.



Em relação aos átomos que constituem a molécula de cloreto de hidrogénio, vinte

e um alunos referiram o cloro e o hidrogénio, três alunos referiram somente o cloro e um

aluno referiu unicamente o hidrogénio.

3.4.2 Análise das entrevistas aos alunos

Uma das primeiras questões teve como objectivo averiguar se os alunos

entrevistados utilizavam as tecnologias de informação e comunicação no seu dia-a-dia. A

esta questão todos os alunos responderam positivamente. Salienta-se apenas a resposta

da única aluna que não possui computador (dos cinco alunos entrevistados), tendo

respondido “Sempre que posso…”, à questão mencionada anteriormente. De seguida, os

entrevistados foram questionados sobre o equipamento informático que possuíam nas

suas habitações. Como já referido anteriormente, apenas uma aluna não possuía

computador e dois alunos não possuíam ligação à Internet. O restante equipamento

informático dos entrevistados encontra-se referido na Tabela 3-4.

Equipamento Informático

Frequência (Total = 25)

(Média = 5)

Percentagem (%)

Computador 4 16

Impressora 2 8

Gravador de CD’s 3 12

Gravador de DVD’s 3 12

Web camera 2 8

Modem Internet 3 12

Pen 1 4

Fax 1 4

Microfone 1 4

Scanner 2 8

Impressora multifunções 2 8

Não tem 1 4

Tabela 3-4 – Equipamento informático dos alunos entrevistados.



Relativamente à questão sobre o uso que os alunos dão aos computadores, todos

foram unânimes em referir a realização de trabalhos para a escola. No entanto, notou-se

pelas atitudes de alguns entrevistados e pelo seu tom de voz que não era aquilo que

mais gostavam, fazendo-o mais como uma obrigação.

Apesar de ocuparem o segundo lugar, os jogos são considerados por muitos, o

passatempo favorito quando se encontram no computador, seguido do MSN Messenger

(chat de conversação). Com igual frequência encontra-se o Hi5 (site da Internet que

contem páginas pessoais dos alunos, amigos, conhecidos e não só) e a pesquisa de

diversos sites. No entanto, não nos podemos esquecer que dos cinco alunos, apenas três

têm Internet e um não tem computador, o que poderá influenciar as suas escolhas.

Preferências Frequência (Total = 19)

(Média = 3,8)

Percentagem (%)

MSN messenger 3 15,8

Hi5 2 10,5

You tube 1 5,3

Digitalizar 1 5,3

Trabalhos 5 26,3

Jogos 4 21,1

E-mail 1 5,3

Sites diversos 2 10,5

Tabela 3-5 – Preferências dos alunos entrevistados relativamente ao que costumam fazer no computador.

Relativamente ao tempo que os alunos entrevistados passam no computador,

verificou-se que a aluna A2 passa apenas uma hora e meia por semana, uma vez que

não possui computador em casa; o aluno A1 refere…”umas doze horas ou mais”; o aluno

A3 “…talvez umas três ou quatro horas por semana”; o aluno A4 “…sete ou oito horas por

semana” e por fim o aluno A5 que refere que se incluir os fins-de-semana serão no total

quinze horas. Feita uma análise das respostas obtidas facilmente se conclui que os que

possuem Internet passam um maior número de horas no computador do que os restantes.

O motivo mais apontado como sendo a razão dos professores não utilizarem as

tecnologias de informação e comunicação, é segundo os alunos o seu comportamento

durante estas aulas, alegando uma maior distracção. Salienta-se, no entanto, o facto



desta turma, no geral, apresentar algumas lacunas em termos de regras de

comportamento e atitudes, sendo considerada uma turma bastante problemática, e daí

talvez as suas conclusões. Foram ainda referidos muitos outros aspectos,

nomeadamente, o facto de existirem poucos computadores na escola, a preocupação dos

professores cada vez mais pressionados em cumprir os currículos, a insegurança de

alguns professores na utilização das TIC, segundo o aluno A5 “…Ficam um pouco

atrapalhados em situações por vezes fáceis de resolver” e também o simples motivo de

alguns não gostarem de utilizar as TIC nas suas aulas. Foram ainda referidos alguns

motivos um pouco exagerados tais como a poupança de electricidade e também o facto

dos professores evitarem utilizar a Internet uma vez que teriam que pagar cada vez que

necessitassem de o fazer.

Motivos Frequência

(Total = 8)

(Média = 1,6)

Percentagem (%)

Poucos computadores 1 12,5

Poupança de electricidade 1 12,5

Professores pagam Internet 1 12,5

Não gostam 1 12,5

Comportamento 2 25

Incumprimento programa 1 12,5

Insegurança professores 1 12,5

Tabela 3-6 – Motivos que levam os professores à não utilização das TIC.

Todos os alunos entrevistados são unânimes em afirmar que o roteiro entregue

pela professora no início da aula, os ajudou a explorar o Moleculito. De acordo com o

aluno A5 “…até se tornou mais engraçado…porque tínhamos de encontrar as respostas

a todas aquelas perguntas…tínhamos um objectivo…senão, acho que íamos acabar por

andar a clicar aqui e ali…”. Considerando a avaliação feita pelos alunos acerca do

Moleculito, todos gostaram do recurso, tendo referido ao longo das entrevistas os

aspectos que mereceram alguma crítica negativa e positiva (ver Tabela 3-15). Alguns

alunos elogiaram a variedade, a originalidade e sobretudo a organização do Moleculito,

considerando este recurso “…diferente de tudo aquilo que costumam ver…relacionado

com a escola!” (A4), na opinião do aluno A3 este site “…ajuda os alunos a estudar, ao

mesmo tempo que se divertem”. Os recursos do Moleculito que são alvo de preferência



dos alunos são sem dúvida os jogos, seguindo-se os vídeos e por fim com a mesma

percentagem a animação, os passatempos e o livro (Tabela 3-7).

Foram ainda apontadas ao longo das entrevistas algumas críticas feitas pelos

alunos e propostas de melhoria do recurso. De entre essas sugestões destacam-se com

uma maior percentagem o facto do Moleculito conter textos demasiado extensos, o que

poderá provocar nos alunos (ensino básico) alguma desorientação e desmotivação, uma

vez que nestas idades os alunos ainda recusam este tipo de informação, abandonando-a

em prol de imagens coloridas e animadas. Ainda com a mesma percentagem foi referido

por dois alunos o facto do Moleculito possuir um endereço de Internet demasiado extenso

e confuso, o que leva a uma difícil adesão por parte do público-alvo, considerando-o

difícil de decorar.

Recursos Frequência

(Total = 9)

(Média = 1,8)

Percentagem (%)

Jogos 4 44,4

Animação 1 11,1

Vídeos 2 22,2

Passatempos 1 11,1

Livro 1 11,1

Tabela 3-7 – Recursos do Moleculito preferidos dos alunos.

De acordo com a aluna A1 “…a animação…devia ter melhores gráficos…aquela

sensação de 3D”. Em relação ao aluno A5 é da opinião que a animação está um pouco

infantil tendo ainda referido que as vozes dos átomos deveriam ser mais parecidas com

os alunos do ensino básico, considerando-as também demasiado infantis. Acrescentou

ainda a sugestão de alterar a paisagem para uma paisagem real, o mesmo acontecendo

com as personagens.



Aspectos mencionados Frequência (Total = 12)

(Média = 2,4)

Percentagem (%)

Informação 2 16,7

Vozes 1 8,3

Endereço 2 16,7

Música 1 8,3

Gráficos 1 8,3

Comentários/Fórum 1 8,3

Tamanho da letra 1 8,3

Contador de visitas 1 8,3

Aparecimento dos átomos 1 8,3

Paisagem e personagens 1 8,3

Tabela 3-8 – Alterações e melhorias ao recurso digital.

Este mesmo aluno alertou também para o facto de os átomos animados

aparecerem apenas no início do recurso, devendo acompanhar os visitantes ao longo de

toda a pesquisa pelo Moleculito. Na opinião do aluno A4, um fórum seria algo importante

para poder comentar o recurso multimédia. Acrescentou como sugestão colocar um

contador no site para poder ter acesso ao número de visitantes, referiu o facto da letra

ser demasiado pequena em alguns textos e também que não gostou muito da música de

fundo dos vídeos.

3.4.3 Análise das entrevistas aos professores

Uma das primeiras questões colocada aos professores entrevistados tinha como

objectivo averiguar se estes costumam utilizar as tecnologias de informação e

comunicação nas suas aulas. Todos os professores responderam afirmativamente, à

excepção da professora P3 que respondeu: “…só nas aulas de substituição.”.

Utilização das TIC Total Percentagem

(%)

Sim 5 83,3

Não 1 16,7

Tabela 3-9 – Utilização das TIC na sala de aula pelos professores.



Apesar de haver uma adesão em massa por parte destes professores às novas

tecnologias de informação e comunicação, acreditamos no entanto, que esta não será a

verdadeira realidade nacional, uma vez que ainda existem nas nossas escolas muitos

professores que se recusam afincadamente a utilizar os computadores, quer por receio

ignorância ou teimosia. Muitos professores, que dizem utilizar as TIC nas suas aulas,

fazem-no de um modo menos atractivo para os alunos. Tal como vimos anteriormente

(1.1.2), “…a incorporação dos computadores na educação não pode ser mera repetição

das aulas tradicionais…” (Pretto, 2000). Verifica-se constantemente que uma elevada

percentagem dos professores que se dizem apologistas das TIC por vezes utilizam o

computador para mostrar um “powerpoint” sobre determinados conteúdos tal como

mostram um acetato. Apesar de o fazerem “…com toda a tecnologia do século XXI …os

alunos continuam sentados, passivos a aprender como faziam no século XIX…” ou, dito

de outra forma “… com as “novas” tecnologias ao serviço das “velhas” pedagogias.”

(Rodrigues, 2005).

Quando questionados sobre a utilização da Internet nas suas aulas, os

professores responderam positivamente, à excepção da professora P3, que referiu já ter

pensado em utilizar, mas que nunca o fez, limitando-se apenas a informar os alunos dos

endereços de alguns sites interessantes para estes pesquisarem em casa ou na escola.

De acordo com os temas de química que os professores entrevistados costumam

ensinar utilizando a Internet, foi elaborado uma tabela (Tabela 3-10) onde se encontram

especificados todos esses conteúdos. Note-se que apenas um dos professores (P6)

utilizou a Internet para ensinar os átomos e as moléculas, e fê-lo uma única vez.

Conteúdos Frequência

(Total = 9)

(Média = 1,5)

Percentagem (%)

Ácido-base 2 22,2

Oxidação-redução 1 11,1

Equilíbrio químico 1 11,1

Solubilidade 1 11,1

Tabela periódica 1 11,1

Iões 1 11,1

Átomos/Moléculas 1 11,1

Nenhum 1 11,1

Tabela 3-10 – Utilização da Internet no ensino de conteúdos de química.



Quando questionados sobre os recursos que costumam utilizar nas suas aulas

quando leccionam os temas relacionados com os átomos ou moléculas, os docentes

entrevistados referiram vários, que se encontram resumidos na Tabela 3-11. Como seria

de esperar, os modelos atómicos são os mais utilizados, uma vez que nos dão uma

fabulosa percepção espacial da forma como se encontram ligados os átomos numa

molécula. De seguida, os professores escolheram como recurso “o poder da imagem”

(livros, acetatos ou powerpoint), uma vez que “…com o recurso a imagens consegue-se

mostrar aquilo de que se fala!” (Paiva e al). Note-se no entanto que nenhum dos

docentes referiu qualquer material informático, dada a escassez de recursos nesta área.

Recursos Frequência (Total =14)

(Média = 2,3)

Percentagem (%)

Modelos atómicos 5 35,7

Acetatos 3 21,4

Esquemas no quadro 3 21,4

Imagens do livro 1 7,1

Powerpoint 2 14,3

Tabela 3-11 – Recursos utilizados no Ensino dos átomos e das moléculas.

Foram questionados os docentes acerca do protótipo explorado, tendo referido

que gostaram muito do recurso. Quando se pediu a opinião sobre o local mais provável

para os alunos explorarem o Moleculito (casa ou sala de aula) a maioria dos professores

referiu que este recurso multimédia poderá ser mais utilizado na escola. Os resultados

encontram-se na Tabela 3-11.

Utilização do recurso Frequência Percentagem

(%)

Em casa 4 66,7

Na escola 5 83,3

Figura 3-3 – Local preferido para utilização do recurso multimédia.



Foi pedida a opinião aos docentes entrevistados sobre a que faixa etária o

Moleculito estará mais direccionado. Todos os professores referiram que este recurso

está adequado aos alunos do ensino básico. Em menor percentagem, mais propriamente

cinco dos seis professores acha que o Moleculito poderia ser utilizado por alunos do

ensino secundário. O professor P3 é da opinião que este recurso não poderá ser utilizado

por alunos do ensino secundário uma vez que a abordagem dos conceitos é demasiado

infantil. Na opinião do professor P5, o recurso poderá ser utilizado por alunos mais velhos,

mas deverá sofrer algumas reformulações.

Faixa etária Frequência Percentagem

(%)

Ensino básico 6 100

Secundário 5 83,3

1º e 2ºciclo 3 50

Tabela 3-12 – Faixa etária dos alunos utilizadores do Moleculito.

Apenas metade dos professores afirmam que este site poderá ser usado por

alunos do ensino primário ou do segundo ciclo. Na opinião dos professores P1 e P4, os

conceitos são demasiado abstractos para alunos mais novos, uma vez que estes

conceitos são só abordados no 3º ciclo. O professor P5 é da opinião que “…com algumas

alterações, poderia até ser utilizado por alunos mais velhos e também mais novos (…) o

recurso deveria ter várias secções dependendo da maturidade dos alunos!”. Todos os

professores, à excepção do professor P1, sugeriram algumas transformações que fariam

no protótipo em estudo de forma a poder melhorá-lo. Na Tabela 3-13 estão referidas

algumas dessas alterações. Salienta-se que a modificação que um maior número de

professores faria seria melhorar as vozes dos átomos. A professora P2, chega mesmo a

referir que estas se tornam um pouco irritantes. Na opinião de P3 são demasiado infantis

e “…os miúdos de uma certa idade rejeitam tudo o que lhes parece infantil!”. No entanto,

as opiniões divergem chegando mesmo a ser contraditórias. Segundo a professora P4,

“…as vozes utilizadas são muito, muito queridas!” Estes resultados tão divergentes,

certamente são explicados pelas relações afectivas que as entrevistadas mantêm

actualmente com crianças de tenra idade. Não quer dizer que seja este o motivo de

opiniões tão diferentes, no entanto, poderá ser uma das causas. A professora P4 foi mãe

à pouco tempo, enquanto as restantes professoras não têm filhos, podendo este ser o

motivo da professora P4 se sentir atraída por tudo aquilo que seja mais infantil.



Em relação à informação que contém o protótipo, na opinião da professora P2

“…a quantidade de texto pode ser um factor negativo para os alunos, uma vez que

nestas idades eles ainda apresentam “preguiça” na leitura. Segundo P6, “…a primeira

página poderia ter mais informações além da apresentação do site e na animação,

poderia ter mais informação para os alunos saberem onde e porquê clicar!”. A professora

P2 refere-se à quantidade de texto existente no livro e também nos textos que se

encontram na animação relacionados com a constituição do mundo material. O professor

P6, pelo contrário, menciona a falta de informação na primeira página do protótipo e

também na primeira página da animação, sugerindo uma chamada de atenção para os

alunos saberem como proceder nesta parte do protótipo.

Aspectos mencionados Frequência

(Total =9)

(Média = 1,5)

Percentagem (%)

Tamanho da letra 1 11,1

Voz dos átomos 3 33,3

Quantidade de informação 2 22,2

Demonstrações 1 11,1

Livro versus quizzes 1 11,1

Galeria de imagens versus

formulas estrutura 1 11,1

Tabela 3-13 – Alterações e melhorias ao recurso digital.

Alguns docentes propuseram ainda várias alterações ao protótipo. O professor P2,

sugere que o tamanho da letra deveria ser maior. O professor P5 refere que algumas

demonstrações deveriam ser melhoradas, uma vez que “…havia algumas situações em

que se desviássemos um pouco o rato a animação deixava de dar” e o professor P6 é da

opinião que no final do livro, poderia ser colocada uma quiz para os alunos responderem.

Este último, refere ainda que na galeria de imagens poderiam ser colocadas também as

fórmulas de estrutura associadas.



3.4.4 Análise do mail enviado pelo especialista em programação

Analisando o mail enviado pelo especialista em programação5 e programador de

inúmeras simulações sobre química (ver anexo 11), foi feita uma recolha dos pontos

fortes e fracos referidos por este relativamente ao protótipo desenvolvido.

O programador refere que gostou do aspecto global do recurso multimédia e que

está bem talhado para a audiência a que se destina. Tece várias críticas positivas ao

recurso salientando apenas dois aspectos negativos e que poderiam ser melhorados,

nomeadamente o tamanho da letra dos textos e a forma de virar as páginas do livro. Na

Tabela 3-14 encontram-se resumidos os aspectos positivos e negativos mencionados

pelo especialista em programação (EP) no mail enviado.

Aspectos mencionados Positivos Negativos

Aspecto Global ----

Página inicial ----

Vídeos ----

Livro Tamanho Textos ----

Jogos ----

Tabela 3-14 – Aspectos positivos e negativos mencionados pelo especialista em programação.

3.4.5 Análise dos pontos fortes e fracos segundo os vários entrevistados

Depois de feita uma vasta análise sobre as opiniões obtidas através dos

diferentes métodos de recolha, optou-se por resumir os pontos fortes e fracos do protótipo

final (protótipo 1), segundo a visão dos vários entrevistados. A Tabela 3-15 resume os

aspectos mais importantes referidos por cada sujeito questionado.

5 Engenheiro Informático



Pontos Fortes Pontos fracos

P1: “… Está muito diversificado…”

P2: “…os vídeos da construção dos

modelos moleculares que depois podem

ser recriados na sala de aula pelos

próprios alunos.”

P3: “…tem uma série de actividades que

os miúdos gostam de fazer e que só

podem ser feitas utilizando este recurso,

como os jogos e as pesquisas.”

P4: “…vem acrescentar um carácter

lúdico e mais estimulante a conteúdos

que nem sempre podem despertar

interesse imediato nos alunos.”

P4: “…Gostei muito da conjugação e

harmonia dos vários recursos multimédia

utilizados, nomeadamente das vozes…”

P4: “…das cores utilizadas, e do rigor e

objectividade com que os conteúdos são

tratados.”

P2: “…A voz do cloro está muito boa…

parece-se com a voz de um aluno do

ensino básico.”

P2: “…Gostei especialmente da parte da

animação.”

P5: “Gostei especialmente do aspecto e

da informação que contém.”

P6: “…Este recurso permite um ensino

mais dinâmico e participativo,

possibilitando uma diversificação das

estratégias de ensino/aprendizagem….e

vai ao encontro das necessidades e dos

gostos dos alunos!”

A1: “…tudo me surpreendeu…A forma

como o programa está organizado…os

átomos do menu principal…os jogos…”

P2: “…a quantidade de texto pode ser

um factor negativo…nestas idades eles

ainda apresentam “preguiça” na leitura.

P2: “A voz dos átomos, são um pouco

“irritantes”. “

P2: “…o tamanho da letra…deveria ser

um pouco maior…”

P3: “As vozes dos bonecos, pois acho-as

demasiado infantis e os miúdos de uma

certa idade (3º ciclo) rejeitam tudo aquilo

que lhes parece infantil.”

P5: “As vozes…Acho que poderiam ser

melhoradas!”

P5: “…a sensibilidade do rato durante as

demonstrações.”

P5: “…o recurso poderia ter várias

secções dependendo da maturidade dos

alunos!”

P6: “…a primeira página poderia ter

outras informações além da

apresentação do site…penso que

enriqueceria o Moleculito!”

P6: “…A animação poderia ter mais

informação para os alunos saberem onde

e porquê clicar!”

A1: “em algumas partes, havia muito

texto…e tornava-se um pouco seca!!!”

A2: “…A única coisa que não gostei foi o

endereço porque é muito comprido e

difícil de decorar…”

A3: “…a parte da informação…acho que

deveria estar por tópicos…era muito

texto…”



Tabela 3-15 - Pontos fortes e pontos fracos do recurso multimédia.

Pontos Fortes Pontos fracos

A3: “…gostei especialmente daqueles

que colocavam questões…e depois

tínhamos de escolher uma opção…não

me lembro do nome…”

A3: “se não soubermos alguma coisa e

errarmos, na correcção memorizamos e

então ajuda-nos a estudar ao mesmo

tempo que nos divertimos…”

A5: “… Gostei especialmente do

livro…estava muito porreiro…e adorei

virar as páginas…era mesmo fixe…”

A2: “… Os jogos estão muito giros…e o

site também…”

A5: “A informação está bem

organizada…foi fácil encontrar as

respostas às perguntas…”

A4: “A forma como o programa está

organizado…Gostei da variedade e da

originalidade…”

A4: “O site na totalidade…está muito

engraçado…é diferente de tudo aquilo

que costumamos ver… relacionado com

a Escola…

EP:” Gostei do aspecto global e, sem

dúvida, está mesmo talhado para a

audiência a que se destina.”

EP: “Nestas alturas eu gostaria

de ser criança para ter a possibilidade de

aprender com este tipo de

ferramentas…é realmente fantástico para

uma criança aprender.”

EP: “…um excelente trabalho e com

potencial para melhorar ainda mais!”

A5:“…Acho que está um pouco

infantil…principalmente a parte da

animação…”

A5: “…acho que não eram necessários

tantos bonecos…”

A5: “…talvez ficasse melhor uma

paisagem verdadeira… os bonequinhos

deveriam ser mesmo pessoas…isso

torna o site muito infantil…”

A5: “…talvez lhes modificasse as

vozes…Mais parecidas com pessoal da

nossa idade…”

A1: “…a animação…devia ter melhores

gráficos… Aquela sensação de 3D…”

A4: “…só não gostei muito da música de

alguns (vídeos) …”

EP: “O livro…o único problema é que a

forma de passar as páginas é que podia

ser mais prática.”

EP: “…parece que os textos ficam

demasiado pequenos num ecrã mais

pequeno ou numa resolução pequena.”



44 Nova versão do protótipo (Protótipo 2)

4.1 Protótipo final (nova versão)

“Não sou do tamanho da minha altura

Mas da estatura daquilo que posso ser…”

Fernando Pessoa

Depois de feita uma extensa análise sobre os vários elementos de avaliação do

protótipo final (protótipo 1), foi criada uma nova versão do protótipo (protótipo 2) com

algumas das alterações referidas pelos docentes e alunos entrevistados e também pelo

especialista em programação.

De entre as alterações feitas destacam-se:

A inserção de um contador de visitas na página principal do site.

O melhoramento da página inicial, com a introdução de links de acesso

aos vários recursos do Moleculito.

Figura 4-1 – Nova página inicial do Moleculito.

A colocação na página inicial da animação, de uma chamada de atenção,

para que os alunos saibam onde devem clicar.



Figura 4-2 – Página inicial da animação alterada.

A ocultação dos textos mais extensos, e a criação de textos mais

resumidos, para que os alunos não se percam na leitura. Podendo estes

aceder sempre que quiserem, à totalidade da informação, bastando para

isso clicar no botão que diz: “Para saber mais…”.

Figura 4-3 – Ocultação dos textos informativos mais extensos e criação de textos mais resumidos.

O aumento do tamanho da letra dos textos informativos.

A forma de virar as páginas no livro e a colocação de novos botões que

permitem uma consulta mais facilitada.



Figura 4-4 – Alterações para melhoramento do Moleculivro.

A criação de um novo endereço para o recurso multimédia, sendo este

mais fácil de decorar por parte dos alunos, e assim de aceder. Sendo o

novo endereço: “www.moleculito.com.sapo.pt”.

Para além das alterações feitas de forma a melhorar o recurso multimédia, destaca-

se ainda o facto de já ser possível encontrar este recurso através de alguns motores de

busca da Internet, tal como o Google.

Figura 4-5 – Pesquisa do site através de um motor de busca (Google).



4.2 Nova avaliação do recurso por parte dos alunos

A nova versão do recurso multimédia foi aplicada aos alunos, mas desta vez

utilizando somente uma parte da amostra. Ao invés de vinte e cinco foram apenas

utilizados os cinco alunos anteriormente entrevistados, uma vez que esta nova aplicação

do recurso foi feita durante uma hora de “clube da ciência” e não na própria aula, devido

a alguns atrasos no cumprimento do programa. Depois de analisarem novamente o

Moleculito, os alunos foram unânimes em afirmar que este estava muito melhor. Na

Tabela 4-1 encontram-se referidos alguns dos seus comentários:

Aspectos positivos Aspectos negativos

A1: “Eu já gostei muito da primeira

versão…Mas esta está muito melhor!!!”

A1: “Achei que a construção das páginas-

resumo, foi uma boa opção…uma vez que

os textos estavam muito grandes!”

A2: “Fez bem em alterar o endereço do

Moleculito…este é muito mais fácil de

decorar…o outro era impossível!”

A3: “Os textos estão melhor assim…Achei

muito engraçado a “stôra” ter seguido os

meus conselhos da entrevista…Até me

sinto importante (risos)!...”

A4: “Com o contador de visitas está fixe!!!

Assim, consegue saber se o site é muito

consultado ou não!”

A4: “A primeira página da animação

estava melhor, com aquela chamada de

atenção indicando onde se devia clicar…”

A4: “…Os textos já se lêem melhor”

A5: “ O livro é mais fácil de consultar…”

A2: “Acho que devia colocar mais jogos

diferentes!”

A3: “O site deveria ter mais jogos, para nos

divertirmos e aprendermos ao mesmo

tempo…”

A4: “Oh!...Pensei que tivesse alterado a

música dos vídeos…mas ainda era a

mesma…não gosto da música…devia ter

posto uma coisa com mais ritmo!!!”

A5: “Continuo a achar que o site poderia

ser melhorado, colocando na parte da

animação uma paisagem real…em vez de

bonecos…”

A3: “ Acho que os vídeos não têm uma

resolução muito boa…vêem-se bastantes

quadradinhos!!!”

A5: “Na animação, em vez dos

bonequinhos a falar, se calhar ficava

melhor uma música…ou então, colocar o

som dos automóveis a passar…os sons

que se ouvem numa cidade!”

Tabela 4-1 – Comentários dos alunos às alterações feitas no recurso multimédia.



55 Notas finais

5.1 Conclusão e reflexão

Retomando a hipótese que serviu de base ao nosso estudo: “O recurso digital

“Moleculito” será uma mais valia na aprendizagem dos átomos e das moléculas?”,

verificou-se que a utilização deste site como recurso pedagógico, ajudou os alunos do

nono ano a superar algumas das dificuldades de aprendizagem destes conceitos,

facilitando a sua compreensão e conduzindo-os também a sentirem-se mais motivados

em aprender. O presente trabalho permitiu também verificar algumas das concepções

alternativas mencionadas na revisão da literatura. De facto, constatou-se que os alunos

apresentam muitas dificuldades em “visualizar” as moléculas. É-lhes muito difícil

compreender no mundo abstracto a estrutura tridimensional. Apresentamos, sob a forma

de tabela, uma análise/síntese das concepções alternativas referidas anteriormente na

Tabela 1-8 em 1.2.3. Embora correndo o risco de alguma subjectividade, atribuímos a

cada item uma pontuação de 0 a 5, com o seguinte significado:

0 – Não aplicável no Moleculito

1 – Nada atingido no Moleculito

2 – Pouco atingido no Moleculito

3 – Razoavelmente atingido no Moleculito

4 – Bem atingido no Moleculito

5 – Plenamente atingido no Moleculito

Concepções alternativas Focada neste

trabalho

1. A matéria é contínua, mas contém partículas. 4

2. A matéria é homogénea e estática. 4

3. Substâncias e átomos são diferentes nomes para as mesmas

coisas.

4

4. As colisões entre átomos afectam o seu tamanho. 5

5. A pressão afecta a geometria da molécula. 0

6. É possível ver os átomos ao microscópio. 3

7. Não se compreende a diferença entre átomos e moléculas

porque não se diferenciam nos esboços. 4

8. Os átomos são como blocos de edifícios. 3




trabalho

9. Os átomos conseguem desaparecer (deterioração) 0

10. Os átomos são como células constituídos por uma membrana e

um núcleo. 4

11. Os átomos reproduzem-se depois do núcleo se dividir. 2

12. Os electrões circulam nos átomos como os planetas em volta

de uma estrela. 3

13. A camada electrónica é como a casca de um ovo ou de uma

ostra, fina e dura. 0

14. A camada electrónica existe para proteger o núcleo, como a

casca do ovo e a gema. 0

15. A nuvem contém os electrões mas é feita de uma outra coisa. 4

16. A nuvem electrónica é como uma nuvem de chuva, com os

electrões suspensos como gotas de água. 5

17. Existe apenas um modelo correcto para o átomo 4

18. O tamanho do átomo depende do número de protões que ele

possui.

3

19. A camada electrónica é uma matriz de algo, com os electrões

lá inseridos 0

20. Os átomos estão vivos (porque se movem). 1

21. Os átomos possuem os seus próprios electrões 1

22. O espaço entre as moléculas contém ar. 2

23. As moléculas dos sólidos são maiores e as dos gases são

menores.

5

24. As moléculas dos sólidos são duras, as dos gases são moles. 3

25. As moléculas dos sólidos são cubos, as dos gases são

redondas

3

26. As moléculas do vapor pesam menos do que as moléculas dos

sólidos (ex: vapor de água versus gelo) 0

27. As moléculas são entidades básicas, simples e indivisíveis. 4

28. As moléculas expandem quando aquecidas. 3




trabalho

29. As moléculas estão coladas. 4

30. As ligações armazenam energia. 2

31. O núcleo do átomo atrai igualmente todos os electrões que se

encontram à sua volta 1

32. Quebrar ligações químicas liberta energia. 0

33. Formar ligações requer energia. 0

34. Pares iónicos como Na+ e Cl-, são moléculas 3

35. A ligação química é algo físico feito de matéria. 3

36. Os electrões sabem de que átomos provêm. 0

37. Os átomos sabem quem lhes deve um electrão 0

38. Os pares electrónicos são igualmente partilhados em todas as

ligações covalentes 5

39. As forças nas ligações covalentes e as forças intermoleculares

são similares 2

40. Não existe espaço entre as moléculas nos objectos sólidos. 5

41. A força que atrai os electrões da primeira camada seria muito

maior se as outras camadas fossem removidas 0

42. Os gases não são feitos de matéria nem possuem massa. 4

43. As partículas que constituem os sólidos não possuem

movimento. 5

44. As moléculas de água contêm diferente número de átomos. 5

45. O tamanho e a geometria das moléculas de água são

afectados pela temperatura. 4

46. Não existe espaço entre as moléculas de água no gelo. 5

47. Os átomos formam ligações para satisfazer a regra do octeto. 4

48. As ligações por forças de Van der Walls na realidade não são

ligações químicas, mas sim apenas forças. 0

49. A lei de Coulomb não se aplica no interior do átomo. Aplica-se

na física, mas não na química. 0

A generalidade dos alunos apreciou a aula dedicada à exploração do recurso

digital, dado que se tratava de algo inovador e diferente. Como nunca tinham utilizado o



computador nas aulas de Ciências físico-químicas, estas ferramentas permitiram um

melhor desenvolvimento das actividades propostas, dado o entusiasmo revelado na sua

realização. Os alunos e também alguns professores entrevistados declararam que, no

geral, gostaram do recurso. O aspecto visual, a forma como o recurso está organizado, a

inserção de vídeos e de jogos, a originalidade do livro, foram instrumentos que cativaram

logo à partida. No entanto, o recurso não é perfeito e carece de algumas modificações,

que mais à frente se apresentam (5.1.1). Os discentes, intervenientes fundamentais neste

estudo, mostraram-se muito empenhados na sugestão de ideias de forma a melhorar o

recurso digital. Estes foram, na realidade, a verdadeira chave desta investigação-acção,

envolvendo-se de tal forma neste estudo, que frequentemente davam ideias para a

melhoria do referido recurso, mesmo nos intervalos entre aulas. Tal como vimos

anteriormente na Investigação-acção, as problemáticas e as decisões relativas ao

desenvolvimento da investigação são fortemente partilhadas pelo investigador e os

participantes no decorrer dos trabalhos de intervenção (Ponte, 1994).

Paralelamente a este estudo feito com alunos do ensino básico, foram ainda

entrevistados alguns professores que também contribuíram bastante para o

melhoramento do recurso, com as suas críticas e ideias. Segundo os docentes, o site na

sua totalidade permite uma aprendizagem mais eficaz, um ensino mais dinâmico e

participativo, possibilitando a diversificação das estratégias de ensino/aprendizagem e

indo ao encontro das necessidades e dos gostos dos alunos. No entanto, estes referiram

também possíveis alterações ao recurso, coincidindo muitas delas com as já propostas

pelos alunos. Todos os professores entrevistados dizem utilizar as TIC nas suas aulas,

no entanto, por experiência própria sabemos que esta não é a realidade das nossas

escolas. É necessário fazer acreditar todos os professores nas suas capacidades para

utilizarem todos os meios técnicos que temos ao dispor nos nossos dias. Para a

motivação dos alunos é necessário, antes de mais, motivar os professores para a

mudança. Para além dos professores e alunos referidos, foi ainda pedido a Ilídio Martins,

um especialista em programação, uma breve opinião do recurso criado (via mail) tendo

este considerado o Moleculito “…um excelente trabalho e com potencial para melhorar

ainda mais!”. Propôs ainda, algumas melhorias do site, as quais sem dúvida, poderão

aperfeiçoar o Moleculito, nomeadamente aspectos formais relacionados com as páginas

do livro do recurso digital e o aumento dos textos visionados no ecrã.

Devido às limitações e generalizações inerentes ao estudo, nomeadamente o

reduzido número de entrevistados (cinco alunos e seis professores), entrevistas de elite,

o efeito novidade, o efeito investigador, turma problemática, não se poderá tomar os

resultados obtidos para além de um simples indicador positivo a favor da hipótese de que



o recurso digital elaborado contribuirá para a melhoria da aprendizagem dos conceitos

relacionados com os átomos e as moléculas.

Admite-se que o Moleculito possa enfermar de uma excessiva antropomorfização

dos conceitos. Uma certa “humanização” dos átomos e das moléculas tem vantagens

afectivas, cognitivas e motivacionais. Por outro lado, pode levar os alunos a uma

conceptualização algo infantil, que ignore o facto da ciência se basear num modo de

representação da realidade.

De forma a concluir, pode dizer-se que se cumpriram os objectivos inicialmente

propostos. Contudo, existem ainda alguns aspectos que são necessários reformular.

Estas alterações no recurso multimédia, a seguir enunciadas (5.1.1) poderão torná-lo

mais atractivo e motivador para os alunos, levando-os a uma compreensão mais

profunda dos conceitos químicos abordados.

5.1.1 Sugestões para o futuro

Para além das várias reformulações que os inquiridos propuseram (Tabela 3-15)

algumas das quais já foram implementadas no protótipo dois, pretende-se que este

protótipo sofra ainda algumas alterações num futuro próximo (incluindo algumas das

indicadas na Tabela 4-1), passando para um protótipo três, tais como:

melhorar as vozes do recurso multimédia, que passarão a ser realizadas por

alunos do ensino básico com diferentes características de personalidade;

optimizar a resolução dos vídeos de construção dos modelos moleculares;

criar mais jogos educativos;

proceder à actualização permanente do site, nomeadamente a disponibilização de

novos links relacionados com os conteúdos;

melhorar os modelos atómicos animados e a paisagem da animação;

fazer um maior acompanhamento através do recurso multimédia, dos modelos

atómicos animados;

a criação de três secções diferentes, mediante a maturidade dos alunos que

consultam o site, sendo uma delas destinada a alunos do 1º e 2ºciclo, uma

projectada para alunos do 3º ciclo e por fim uma última secção destinada a alunos

do ensino secundário. As diferentes secções terão diferentes alternativas de

recursos em virtude das idades dos alunos;

introdução de mais sons no recurso multimédia, tal como, a leitura dos vários

textos do recurso, de forma a ajudar, na medida do possível, os alunos invisuais;

reformulações/projectos no que concerne ao estudo de impacto:

o População mais diversificada;



o Aperfeiçoamento dos instrumentos de inquirição;

o Observação sistemática mais detalhada das entrevistas (análise de

conteúdo);

o Introdução da variável sexo.

Consideramos, que o trabalho desenvolvido se encontra inacabado e passível, por

isso, de sofrer permanentes melhoramentos. Deste modo, acreditamos nas

potencialidades deste recurso multimédia e persistiremos sempre na actualização e no

aperfeiçoamento do Moleculito. Continuaremos a contribuir no quotidiano para a

integração das novas tecnologias no ensino, incentivando alunos e professores ao seu

uso. O balanço global deste trabalho, porém, é claramente positivo. Os resultados foram

animadores e desencadearam em nós e nos alunos (esperamos!), ligando a química às

tecnologias e aos aspectos lúdicos, um fascínio maior por esta ciência!



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77 Anexos

Os seguintes anexos encontram-se no CD-ROM que contém a própria tese em

formato digital e o recurso multimédia “Moleculito”, e também on-line no site

http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/cristiana .

Nº do anexo Nome do anexo

1 Inquérito para caracterização dos sujeitos da investigação

2 Roteiro de exploração

3 Guião da entrevista (alunos)

4 Guião da entrevista (Professores)

5 Respostas dos alunos às questões do Roteiro de exploração

6 Transcrição da entrevista (Docentes)

7 Transcrição da entrevista (Alunos)

8 Guião de observação (Ambiente de sala de aula)

9 Guião de observação (Entrevistas)

10 Autorização para as filmagens

11 Opinião de um programador profissional

12 Alguns textos do Recurso Multimédia

recurso multimédia “moleculito”: exemplo de construção e … · 2008-03-24 · ... 6 resumo...

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